Экологические проблемы в теплоэнергетике

В России к началу XXI в. сложился следующий баланс потребления топливно-энергетических ресурсов в %:

• — не возобновляемых: газ 52, нефть (мазут) 20, уголь 17, ядерная энергетика 7;
• — возобновляемых: гидроэнергетика 7, геотермальная, ветровая, солнечная и приливная — около 1.

Из 900 млрд кВт-ч в год вырабатываемой в России электроэнергии около 70% приходится на ТЭС (теплоэлектростанции), 20% — на гидроэлектростанции (ГЭС) и 10% — на атомные электростанции (АЭС).

По степени уменьшения экологической нагрузки на окружающую среду объекты топливно-энергетического компонента (ТЭК) располагаются в следующей последовательности:

• — ТЭС, функционирующие на сжигании угля и горючих сланцев;
• — ТЭС на сжигании нефтепродуктов;
• — АЭС в случае безаварийной работы;
• — ГЭС;
• — ТЭС, работающие на газе.

Приоритетность природоохранной деятельности в стратегии развития ТЭК определяется его интенсивным негативным воздействием на окружающую среду. Так, на долю предприятий ТЭК приходится 50% выбросов в воздушный бассейн от суммарного их объема, до 33% отведения сточных вод в природные водосливы и около 30% твердых отходов, занимающих площади продуктивных земель и являющихся источниками вторичного загрязнения [34].

Согласно Э. А. Арустамову и соавторам [40], на объектах теплоэнергетики, работающих на углеродном и углеводородном сырье и наносящих наибольший экологический ущерб окружающей среде, в качестве экозащитной техники для очистки пылевых выбросов используются аппараты сухой, мокрой, фильтрационной и электрофильтрационной очистки (рис. 1.12).

Для сухой пылеочистки применяют циклоны различных конструкций (рис. 1.12, я); мокрая очистка ведется скрубберами (рис. 1.12, б). Для фильтрационной очистки используют фильтры разнообразного состава и строения (рис. 1.12,.

б); электрофильтрационная очистка основана на осаждении пыли и масляного тумана в электрическом ноле (рис. 1.12, г).

Рис. 1.12. Пылеулавливающее оборудование по Э. А. Арустамову и др. [40]:

• а) циклон; 6) полый форсуночный скруббер;
• в) каркасный рукавный фильтр с импульсной продувкой;
• г) туманоуловитель УУП

Удаление газои парообразных загрязнителей производится аппаратами абсорбционной и адсорбционной очистки и аппаратами термической нейтрализации. Аппаратами абсорбционной очистки также являются скрубберы различных конструкций. На (рис. 1.12, б) изображен форсуночный скруббер адсорбционной установки. В качестве адсорбента применяется активированный уголь.

Проблема экологической опасности, связанной с атомной (ядерной) энергетикой, как наиболее тревожная подробно освещается в специальной литературе и широко обсуждается в СМИ. Это объясняется тем, что существуют противоречивые подходы и суждения в оценке воздействия на окружающую среду энергетических установок на ядерном топливе: от самых пессимистических (с требованием их ограничения, вплоть до полного запрещения) и до утверждения, что они самые экологически безопасные и что с ними связано будущее энергетики.

Общими вопросами радиационного техногенсза являются:

• • контроль за безопасностью функционирования ядерных установок;
• • выбор наиболее безопасных ядерных реакторов;
• • утилизация отходов ядериого производства.

Эти вопросы достаточно полно освещены в публикациях А. А. Смыслова, Л. И. Тихомирова, М. Г. Харламова [29].

Экологическая опасность функционирования ГЭС, связанных с речным стоком и морскими приливами, заключается в создании крупных технических сооружений. Так, плотины особенно опасны в период паводков.

Экологический риск, связанный с авариями или разрушениями плотины, должен быть минимальным. Для этого проводится постоянный мониторинг и периодически — экспертные оценки ее состояния и безопасности функционирования для окружающей среды. Имущественные интересы граждан и юридических лиц защищаются экологическим страхованием за счет фондов, создаваемых страхователями, в качестве которых выступают собственники плотин.

В условиях равнинных и слабо всхолмленных ландшафтов сооружение плотин ГЭС связано с затоплением значительных территорий и может вызвать подтопление и заболачивание сопряженных земель, ухудшение качества воды, используемой для питьевых и поливных целей, а также нарушение естественных нерестилищ рыб.

Экозащитные мероприятия включают: мониторинг и автоматическое регулирование стока воды, наблюдение за ее качеством, динамикой изменениия фауны и флоры, создание благоприятных условий для нереста рыб.

Геотермальные, ветровые, солнечные, тепловые и энергетические установки характеризуются наибольшей экологической безопасностью. Доля этих нетрадиционных источников энергии в мировом балансе электропотребления увеличивается с каждым годом. Около 2/3 получаемой из этих источников энергии приходится на геотермальные пароводяные смеси, получение которых связано с бурением геотехнологических скважин. Применяемые при этом экозащитная техника и технология бурения приводится в гл. 6.

Рис. 1.13. Адсорбционная установка для удаления S0₂ из горючих дымовых газов, по Э. А. Арустамову с соавторами [40]:

• 1 — адсорбер; 2 — теплобменник; 3 — десорбер;
• 4 — бункер