Экология/4.
Промышленная экология и медицина труда.
К.т.н. Лисьев В.Н.
Харьковский национальный автомобильно–дорожный университет, Украина
Уровень техногенной нагрузки на
окружающую среду во многих промышленных регионах достиг критических значений.
Это требует введения соответствующих ограничений на энергетические (тепловые,
шумовые, вибрационные, электромагнитные и т.д.) и материальные (твердые, жидкие
и газообразные вещества) виды загрязнения окружающей среды. Одним из подходов к
решению указанной проблемы является технологическая увязка материальных и
тепловых потоков предприятий, функционирующих на рассматриваемой территории, с
целью расширения номенклатуры выпускаемой продукции и сокращения удельных
затрат энергии на единицу производственного совокупного товарного продукта с
одновременным уменьшением техногенной нагрузки на окружающую среду.
Разработка концептуальных основ
рационального природопользования в регионах с крупными, в том числе, энергогенерирующими
предприятиями требует комплексного решения задач, начиная от формирования базы
данных о прогрессивных технологических решений, пригодных для практического
воплощения, завершая созданием инфраструктуры, обеспечивающей интегрирование
технологических, экологических и управленческих функций. Учитывая, что задачи
управления природопользованием в математическом смысле относятся к классу
обратных задач, целесообразно при их решении использовать методологические
подходы, изложенные.
По мере роста производства
электроэнергии и концентрации энергогенерирующих мощностей, все большее
значение приобретают проблемы локального теплового загрязнения окружающей
среды, которые должны решаться в комплексе вопросов, обеспечивающих
рациональное использование водных, земельных и топливно-энергетических
ресурсов.
Статистические
данные о работе ТЭС свидетельствуют, что на 1кВт установленной мощности
ежегодно образуется в среднем в виде отходов 500кг золошлаков, 75кг оксидов
серы, 10кг оксидов азота и до 30ГДж сбросного тепла. К этому следует добавить,
что при сжигании 1т у.т. твердого топлива с дымовыми газами выбрасывается свыше
780кг углекислого газа, при сжигании мазута – более 520кг, природного газа –
примерно 370кг.
Современные тепловые электростанции
имеют коэффициент полезного действия (33-39)%. Это означает, что более 60%
вырабатываемого тепла отводится с водой, охлаждающей конденсаторы турбин.
Сбросное тепло с температурой (15-40)°С поступает в водоемы-охладители или
рассеивается в атмосфере. Так, только для охлаждения сбросных вод
электростанции мощностью 1млн. кВт, необходим пруд-охладитель с площадью
зеркала воды (600- 800)га. При этом количество испаряющейся воды достигает
(25-30)млн. м3 в год, что приводит к существенному тепловому
загрязнению окружающей среды.
Важным звеном
в осуществлении программы устойчивого развития промышленных регионов является
создание энергоэкологических комплексов (ЭЭК) на базе ТЭС и предприятий, использующих сбросное тепло, золошлаковые и другие
отходы, образующиеся в процессе сжигания топлива, для расширения производства
материалов дорожных одежд и других
видов продукции, имеющих коммерческую ценность.
Необходимым требованием создания
экологически чистой ТЭС на твердом топливе является утилизация золошлаковых
отходов. К настоящему времени имеется значительный опыт утилизации золошлаковых
отходов ТЭС, подтверждающий высокую эффективность их использования в
экономическом и экологическом отношении. Однако до настоящего времени доля
используемых отходов остается весьма небольшой - всего (13-14)% общего выхода.
Из них около 70% находят применение в строительстве и 30% - в сельском хозяйстве.
Золошлаки используются для производства искусственных
пористых заполнений (в основном зольного и аглопоритового гравия). При
производстве железобетонных конструкций используется зола сухого отбора с
содержанием оксида кальция не более 2% в качестве заменителя цемента. Летучая
зола может быть использована как наполнитель углеводородных вяжущих веществ при
создании автодорожных покрытий, а также других технологиях.
Одним из путей расширения топливно-энергетической базы и
решения экологических проблем, путем утилизации углеродсодержащих отходов (в частности
- золы-уноса), и для получения
вторичного энергоносителя – водорода является применение, разработанной
коллективом авторов [1], технологии плазмохимических реакций для конверсии водно-шлаковой
суспензии, обеспечивающих достижение значительной энергетической эффективности
(КПД до 80%). Полученные результаты стали возможными благодаря разработанным
техническим приемам дозированной подачи энергии в процессе развития высокочастотного
электрического разряда барьерного типа, обеспечивающего термодинамические
(низкотемпературные) условия генерации в межэлектродном пространстве.
Полученный
водород может с успехом заменить природный газ, используемый для «подсветки» и
стабилизации горения при сжигании высокозольных, малореакционных углей.
Сложность в решении проблемы утилизации твердых отходов в значительной степени объясняется ее межотраслевым характером, поэтому утилизация всех образующихся отходов внутри только энергетической отрасли невозможна. Для успешного решения данной проблемы следует провести комплекс научно–технических, инженерных и организационных мероприятий.
На основании изложенного можно заключить, что внедрение плазмохимических водородных технологий на ТЭС позволит решить следующие задачи:
Решить экологическую проблему утилизации
углеродсодержащих шлаковых отходов.
Увеличить период работы ТЭС в базовом режиме, что обеспечит
экономию топлива за счет более высокого КПД.
Решить проблему повышения надежности работы оборудования и
продления срока его эксплуатации.
Исключить потребление природного газа на ТЭС для поджига и
стабилизации горения низкореакционных, высокозольных углей.
Сократить зависимость от импорта природного газа и повысить
энергетическую безопасность государства.
Создать дополнительные рабочие места.
Рационально использовать топливные, земельные и водные ресурсы.
Повысить коэффициент использования золошлаковых отходов.
Обеспечение коммерческой привлекательности технологий утилизации производственных, в том числе золошлаковых, отходов ТЭС.
Таким образом, реализация предлагаемых технических решений позволит решить ряд жизненно важных социально-экономических и политических проблем, обеспечивающих повышение устойчивости функционирования энергетической системы государства, путем переориентации ее на собственные энергоресурсы.