Научная статья на тему 'Современное состояние проблемы выбросов парниковых газов при использовании угля в качестве топлива на ТЭС в РФ'

Современное состояние проблемы выбросов парниковых газов при использовании угля в качестве топлива на ТЭС в РФ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
205
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Михайлов С. Ю.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Современное состояние проблемы выбросов парниковых газов при использовании угля в качестве топлива на ТЭС в РФ»

4. Месяц С.П., Остапенко С.П. Изучение и оптимизация физико-химических свойств модифицированных вермикулитовых сорбентов для многокомпонентной очистки технологических и сточных вод // Проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов Кольского региона и использование подземного пространства для захоронения отходов. - Апатиты, КНЦ РАН. - 1999. - С.100-106.

5. Физический энциклопедический словарь / Гл.ред. Введенский Б.А., Вул Б.М.. - М.: Советская энциклопедия, 1966. - т. 5, С. 222. ЕШ

— Коротко об авторах -

Месяц С.П., Остапенко С.П. - Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук.

--^^ — © С.Ю. Михайлов, 2008

С.Ю. Михайлов

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УГЛЯ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА НА ТЭС В РФ

Экологические проблемы глобального изменения климата требуют эффективного снижения уровня эмиссии парниковых газов, поступающих в атмосферу в результате производственной деятельности нашей цивилизации. В перспективном прогнозе Мировой теплоэнергетики ожидается возврат к такому топливу, как ископаемый уголь. При этом конкурентоспособность твердого топлива в значительной мере обуславливается экологическими аспектами его добычи и применения.

Использование угля в качестве топлива на ТЭС имеет многостороннее воздействие на окружающую среду:

284

• происходит химическое загрязнение биосферы (выбросы и сбросы загрязняющих веществ в газообразном, жидком и твердом состоянии, кислотные дожди, загрязнение подземных вод);

• тепловое загрязнение воздушного бассейна и водных объектов;

• оказывает физическое воздействие (акустическое, электромагнитное, радиоактивное);

• происходит изъятие природных ресурсов (воды, воздуха на технологические нужды, земельного пространства для размещения основной площадки ТЭС, шламоотвалов, трасс, вырубки лесов) [1].

По имеющимся оценкам среди большого числа загрязнителей воздуха (более 200) выделяются пять основных, на долю которых приходится 90-95 % валового выброса вредных веществ в различных регионах страны. К ним относятся твердые частицы (пыль, зола), оксид серы, оксид азота, оксид углерода, углеводород. Все они имеют место при использовании энергетических углей в качестве топлива на ТЭС.

Также ТЭС производят выбросы, в настоящее время не учитываемые и не контролируемые. Например, выбросы монооксида углерода СО, которые происходят крайне редко, в результате химической неполноты сгорания, когда существенно нарушается режим нормальной эксплуатации котла. В условиях нормальной эксплуатации монооксид углерода в выбросах ТЭС отсутствует. В связи с этим его выбросы при перспективных исследованиях не учитываются, как и выбросы «парникового газа» диоксида углерода (СО2), объем которого очень велик.

Масштабы использования органического топлива и соответственно выброса диоксида углерода по некоторым оценкам превышают регенерационные возможности растительного мира. Важно отметить, что на долгосрочный период при экологическом сопоставлении вариантов развития электроэнергетики в регионе следует учитывать, что при прочих равных условиях источники электроэнергии, сжигающие органические виды топлива и выбрасывающие большое количество СО2, имеют определенный минус по сравнению с электростанциями, принципиально не влияющими на создание «парникового эффекта».

Выбросы диоксида углерода от ТЭС и котельных, рассчитанные по отраслевым коэффициентам эмиссии, в 2004 г. составили 472,5 млн т и сократились по сравнению с базовым 1990 г.* на 238 млн.т (рис. 1)

285

[2]. Рост уровня добычи угля сопровождается ростом выбросов в атмосферу загрязняющих веществ до 2002 г. Обобщенные данные о выбросах вредных веществ в атмосферу угольной промышленностью показаны в таблице [2].

Подземная добыча полезных ископаемых в большинстве случаев сопровождается выделением двуокиси углерода. При добыче угля подземным способом из шахт выделяется (35-40)- 106 т/год двуокиси углерода, в том числе в шахтах и рудниках СНГ около 6-106 т/год. Кроме того, окисляющиеся и горящие породы отвалов угольных шахт и карьеров выделяют в атмосферу (40-180)-106 т/год двуокиси углерода3.

Выделение в горные выработки двуокиси углерода, содержащейся в составе свободных и сорбированных углем газов, обычно незначительны по сравнению с образованием двуокиси углерода при окислительных реакциях.

*В Киотском протоколе к РКИК ООН выбросы парниковых газов в 2008-2012 г. сравниваются с базовым 1990 г.

286

Выбросы парниковых газов от ТЭС в Российской Федерации в 1990-2004 гг. (млн. т СО2-эквивалента, без учета транспорта)

Рис. 1

Показатель ед. изм. 1999г. 2000г. 2001г. 2002г. 2003г. 2004г.

Выбросы, всего тыс. т. 620,8 604,3 786,4 819,5 763,9 757,3

в т.ч. твердые вещества тыс. т. 71,6 53,8 56,9 54,7 53,4 52,2

жидкие и газообразные вещества тыс. т. 549,2 550,5 729,5 764,9 710,5 705,2

в т.ч. диоксид серы тыс. т. 33,6 17,1 18,3 15,5 14,6 10,4

оксид углерода тыс. т. 51,8 32,1 34,9 33,9 33,6 26,3

оксид азота тыс. т. 16 10,0 10,6 9,5 8,1 7,2

углеводороды (метан) тыс. т. 443,5 487,2 659,8 705,3 653,6 660,7

уловлено и обезврежено % - 12,8 10,9 9,1 10,6 9,4

Источники двуокиси углерода на угольных шахтах иногда подразделяются на первичные и вторичные. К первичным относятся выделения свободной двуокиси углерода и десорбирующиеся из угля (в основном из бурого), образование в процессах разложения органического вещества (деревянная крепь) и горных пород органического и неорганического происхождения и внезапные (дискретные) выбросы двуокиси углерода.

К вторичным (обычно 10 % от общего) относится образование двуокиси углерода при дыхании людей в процессе взрывных работ под землей и на карьерах и при горении пламенных ламп.

Выделения двуокиси углерода в угольных шахтах в чистом виде (не в процессах окисления угля, деревянной крепи и т.п.) происходили в шахтах Подмосковного и Черемховского бассейнов, в Восточном Донбассе, а также на шахтах, где основное выделение рудничных газов представлено метаном (Кузнецкий, Донецкий и

др.).

Среднее выделение двуокиси углерода в одной шахте составляло: в Восточном Донбассе - (5,2-6,3)-106 м3/год, в шахтах Гуко-во-Зверевского района от 0,37 до 5,83-106 м3/год и в Кузбассе - до 10,8-106 м3/год [4]. Средний газовый баланс двуокиси углерода, зависящий от развития горных работ (размеров площади обнажения угольных пластов, объема выработанных пространств и т.п.), следующий:

• выделяется из выработанного пространства 60 % (от 1000 до 1900 м3/мин с 1000 м2 площади выработанного пространства);

• выделяется из свежеобнаженных угольных поверхностей в очистных забоях 30% (около 4,2-10-5 м3/м2 в минуту);

• выделяется в подготовительные выработки от 1,5-10-3 до 13 -10-3 м3/мин со 100 м2 обнажения пласта в выработке [4].

Подземная и открытая добыча угля на метаноносных угольных месторождениях сопровождается выделением углеводородов (в основном метана) метаморфогенного происхождения практически при всех процессах ведения горных работ: вскрытии пластов, подготовке запасов и добыче угля, а при открытой разработке - со свежих поверхностей обнажения.

Глобальный выброс метана в атмосферу Земли из метанонос-ных угольных пластов по данным [4] оценивается от

288

Источники выбросов парниковых газов в угольной промышленности

. , . . . 2

1 ' ' ' ' 19,3%

77,0%;

1 Х ' ' ' 0,2% 3

-0,2% 3,0% 5

0,2% 6

□ Сжигание угля

□ Выделение метана при проветривании выработок и дегазации угольных пластов

□ Образование СО2 при окислении древесины и угля, разложении горных пород кислыми рудничными водами

□ Взрывы угольной пыли

□ Пожары от самовозгорания углей

□ Сжигание угля на ТЭЦ для местного использования

Рис. 2

1

6

21,5-106 т/год до 42,6-106 т/год, в том числе на шахтах основных бассейнов России около 5-106 т/год.

На рис. 2 показаны основные источники выбросов парниковых газов угольной промышленности.

Согласно «Энергетической стратегии России до 2020 г.»5 планируется увеличение объемов использования угля в качестве топлива на ТЭС. Как видно из вышесказанного, это повлечет абсолютное увеличение объемов выбросов парниковых газов в атмосферу. Внедрение новейших технологий и увеличение инвестиционных средств, поступающих в угольно-энергетический комплекс позволят уменьшить негативный эффект от выбросов парниковых газов. При этом структура природоохранных инвестиций на 99 % характеризуется вложением собственных средств в мероприятия по уменьшению негативного эффекта от выбросов парниковых газов в атмосферу.

Таким образом, разработка и осуществление проектов для уменьшения эмиссии парниковых газов угольно-энерге-тическим комплексом создает возможность привлечения дополнительных инвестиционных средств в результате действия механизмов гибкости Киотского протокола.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Болдырева Л.Л. Совершенствование экономических методов экологического регулирования в регионе действия тепловых электростанций (Электронный

ресурс): На примере воздушной среды : Дис.....канд. экон. Наук : 08.00.05. - М. :

РГБ. 2003 (Из фондов Российской Государственной библиотеки)

2. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2006 году»//Министерство природных ресурсов.

3. Рациональное природопользование в горной промышленности. Под ред.проф. Харченко В.А. М.: Издательство МГГУ.- 1995, 44 с.

4. Зайденварг В.Е., Айруни А.А. Влияние газопылеобразных отходов добычи полезных ископаемых на состав и свойства биосферы и на климат планеты.- М.: ЦНИЭИуголь, 1993 г., 274 с.

5. Минэнерго (2003): Энергетическая стратегия РФ на период до 2020 года. http://www.mte.sov.ni/docs/32/l 03.html ШИЗ

— Коротко об авторе -

Михайлов С.Ю. - аспирант кафедры ЭП, Московский государственный горный университет.

290

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.