Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
Реферат/Курсовая Перспективы использования топливо в энергетике
Информация:
Тип работы: Реферат/Курсовая.
Добавлен: 26.04.13.
Год: 2012.
Страниц: 42.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
Перспективы
использования топливо в энергетике
Топливные
перспективы на взгляд РАО «ЕЭС России»
РАО "ЕЭС
России", и государство озабочены
одной из главных проблем энергетической
отрасли – состоянием ее основных
фондов. Причем речь идет не только о
физическом износе и выбытии техники.
По его словам, моральное старение
оборудования обходится потребителям
примерно в 3 млрд. долларов в год. Именно
столько стоят 47 млрд. кубометров газа,
которые можно было бы ежегодно экономить
при переходе тепловых электростанций
на парогазовую технологию. Эта сумма
сопоставима с объемом необходимых
инвестиций в электроэнергетику, который,
по оценкам специалистов, составляет
около 5 млрд. долларов в год. Ясно, что
собственных средств предприятий энергетики
для решения проблемы технического перевооружения
недостаточно. Необходимо масштабное
привлечение инвестиций в отрасль.[1]
Широкомасштабная
модернизация электроэнергетики даст
толчок и развитию отечественного машиностроения.
Уже не раз говорилось, что одной
из важных составляющих энергетической
безопасности страны является диверсификация
топливной базы электроэнергетики.
В Европейской части России доля
газа в топливном балансе энергетики
составляет 80%. Между тем, мировой
опыт свидетельствует, что страны, располагающие
значительными запасами газа, например,
Великобритания или Норвегия, не только
не отказываются от использования угля
для производства электроэнергии, но
и строят новые станции на этом
топливе. В России разведанных запасов
газа хватит менее, чем на один век, а запасов
угля – на несколько столетий. Однако
существенным фактором, сдерживающим
использование угля на электростанциях,
является относительная дешевизна природного
газа. Еще одна проблема – устаревшие
технологии сжигания твердого топлива.
В частности, все станции спроектированы
под определенные типы угля. Это обстоятельство
заставляет, например, свердловских и
челябинских энергетиков завозить довольно
дорогой и низкокалорийный экибастузский
уголь, вместо того, чтобы закупать более
качественный кузбасский.
РАО "ЕЭС
России" уделяет большое внимание
перспективам использования твердого
топлива в энергетике. В частности,
ведется работа по внедрению современной
технологии сжигания угля – циркуляции
в кипящем слое. Она не только
высокоэффективна, но и "всеядна",
т.е. позволяет использовать любой
тип угля. [1]
У российской
энергетики есть и преимущества перед
зарубежной. У нас создана и успешно функционирует
единая энергосистема – то, к чему сейчас
стремятся Западная Европа, США. Поэтому
нам необходимо сохранять и развивать
те направления, на которых мы опередили
остальных, и догонять там, где отстали.
Существенно ускорить этот процесс призвана
реформа научно-проектного комплекса,
концепция которой недавно одобрена Советом
директоров РАО "ЕЭС России". Она,
в частности, предполагает объединение
научно-исследователь ких и проектных
институтов в крупные научные центры,
позволяющие сконцентрировать силы на
наиболее важных направлениях.
Иностранные
компании все больше проявляют интерес
к российскому рынку, особенно в
вопросах эффективности использования
электрической и тепловой энергии
потребителями. Интерес растет по мере
повышения тарифов на энергию, что
является главным стимулом для энергосбережения
у потребителей.
Уровень
энергосберегающего российского оборудования
значительно повысился. Во многих случаях
оно соответствует западным образцам,
особенно приборы учета электрической
и тепловой энергии. Существенно
повысилось качество и экономичность
насосного и электротехнического
оборудования.
Ядерное топливо
На Балаковской
АЭС обсуждали перспективы использования
оружейного плутония (МОКС-топлива) в атомной
энергетике. В ходе совместного российско-американско о
совещания обсуждались ближайшие и перспективные
задачи по реализации программы использования
МОКС-топлива в атомной энергетике.
Данная
программа разрабатывается в
соответствии с подписанным между
Россией и США соглашением
об утилизации излишнего оружейного
плутония, который высвобождается после
демонтажа ядерных боеголовок. В
разработке программы по использованию
МОКС-топлива участвуют специалисты министерств
энергетики США и России. [6]
Деятельность
по утилизации плутония, выведенного
из демонтированных боеголовок, была
начата в середине 90-х годов в
рамках международного сокращения стратегических
ядерных вооружений. Первое из соглашений
о мирном использовании плутония
было подписано в июне 1998 года между
правительствами России, Германии и
Франции. В сентябре 2000 года Россия
и США подписали последующее
соглашение, по которому в течение 20
лет должно быть утилизировано по
34 тонны оружейного плутония с каждой
стороны. [6]
Облученное
ядерное топливо - это стержни, сборки
из ядерных реакторов, которые использованы
всего на 10, максимум 20 процентов. Их
можно переработать, довести ОЯТ
до необходимой готовности и вновь
использовать. Обладание запасом
такого топлива в определенной степени
определяет мощь государства. И именно
поэтому Франция и Америка, выступившие,
кстати, против переработки ОЯТ Россией,
сами между тем усиленно собирают
это топливо по всему миру.
Если
смотреть в день завтрашний, ядерное
топливо, в том числе и переработанное
после первичного использования, будет,
по мнению ведущих специалистов мира,
в перспективе основным источником
топлива для энергетики. А природные
запасы урана в стране не такие
большие, как нам хотелось бы. Так
что чем больше мы его соберем,
тем лучше. Необходимо сказать и
вот о чем. Сейчас у камчатских
пирсов в Рыбачьем ржавеют десятки
списанных атомных подводных лодок. [4]
Но разобрать
их на лом мы невозможно, так как
они стоят с не выгруженными атомными
сборками, стержни находятся в
реакторах. А выгрузить облученное
ядерное топливо из них невозможно
из-за того, что его попросту негде
хранить. Нет капитальных хранилищ
для отработанного ядерного топлива
и не на что их строить. Страны же,
у которых мы заберем ОЯТ, готовы
профинансировать строительство таких
хранилищ и переработку топлива.
У них нет таких технологий,
опыта и специалистов, какие есть
в России. В большинстве случаев
мы будем забирать ядерное топливо,
которое сами же им и поставляли.
Таким
образом, страна будет обладать большим
запасом ядерного горючего, получит
современные хранилища для его
сбережения и решит наконец вопрос
с утилизацией списанных АПЛ.
Белоярская
АС им. И.В. Курчатова — первенец
большой ядерной энергетики СССР.
Станция расположена на Урале,
в 3-километровой зоне от станции
построен город энергетиков —
Заречный.
Строительство
первой очереди было начато в 1958 г.,
а в апреле 1964 г. вступил в строй
энергоблок с водографитовым канальным
реактором мощностью 100 МВт. Второй
энергоблок мощностью 200 МВт был
введен в эксплуатацию в 1967 г.
В настоящее
время эти энергоблоки выведены
из промышленной эксплуатации как выработавшие
свой ресурс. Топливо из реакторов
выгружено и находится на длительном
хранении в специальных бассейнах
выдержки, расположенных в одном
здании с реакторами. Все технологические
системы, работа которых не требуется
по условиям безопасности, остановлены.
В работе находятся только вентиляционные
системы для поддержания температурного
режима в помещениях и система
радиационного контроля, работа которых
обеспечивается круглосуточно квалифицированным
персоналом.
В 1980 г.
пущен третий энергоблок мощностью
600 МВт с реактором на быстрых
нейтронах. Белоярская АЭС с уникальной
реакторной установкой БН-600 наряду с
выработкой электроэнергии выполняет
функцию воспроизводства ядерного
топлива. Это крупнейший в мире энергоблок
с реактором на быстрых нейтронах,
который успешно эксплуатируется
до настоящего времени. Опыт эксплуатации
реактора БН-600 позволил развить новое
направление в реакторостроении
— создание реакторов-воспроизво ителей
с жидкометаллическими теплоносителями
Научно-промышленный
потенциал, сосредоточенный в основном
на БАЭС, в подразделениях и дочерних
предприятиях НИКИЭТ является главным
ресурсом развития МО «Город Заречный».
Атомная энергетика и в ближайшие
годы сохранится в качестве основного
производственного направления
муниципального образования. Рабочий
ресурс третьего блока по экспертным
оценкам может быть продлен до
2020 года, к 2015 году планируется ввести
в работу новый энергоблок с реактором
БН-800. Количество персонала на станции
вырастет примерно на 1000 человек. Кроме
того, начались работы по проектированию
и строительству энергоблока
с опытно-демонстрацион ым реактором
на быстрых нейтронах со свинцовым
теплоносителем «Брест». [4]
В целях
более рационального использования
накопленного потенциала с 1992 года ведется
работа по созданию территориального
научно-производстве ного комплекса,
т.е. работа по превращению Заречного
в региональный инновационный центр.
Созданы элементы сопутствующей
инфраструктуры, реализованы научно-промышленные
проекты. В связи с появлением законодательных
документов о наукоградах, продолжение
этой работы должно вестись в рамках подготовки
и согласования Программы развития для
получения муниципальным образованием
«Город Заречный» статуса Наукограда
Российской Федерации. Путем разработки
Программы наукограда предполагается
решить проблему диверсификации экономики
города с сохранением его специфики и
научно-технического потенциала. Все перечисленное
даст возможность переориентации экономики
с сырьевого на инновационное направление
развития, снизит риск монополизма атомной
отрасли, позволит улучшить инвестиционный
климат.
При наличии
программы развития и её согласования
на трех уровнях — федеральном, субъекта
Федерации и муниципальном —
наукоград имеет право на государственную
поддержку, формы которой определяют «Закон
Российской Федерации «О статусе наукограда
Российской Федерации» и постановление
Правительства Российской Федерации от
22.09.99 г. № 1072, составляющие нормативно-правовую
базу развития наукоградов. Реализация
правительственных документов предполагает:
• целевое
выделение средств в размерах,
не превышающих суммы налоговых
доходов, собранных на территории данного
муниципального образования и поступивших
в федеральный бюджет в течение
года, предшествующего расчетному;
• льготы
по уплате налогов, пошлин и сборов,
зачисляемых в федеральный бюджет;
• принятие
и реализацию федеральных целевых
программ, предусматривающих решение
вопросов социально-экономичес ого и
научно-технического развития наукоградов;
• передачу
в установленном порядке объектов
федеральной собственности в
собственность муниципального образования
или в управление.
Программы
развития ядерной энергетики
в стране стали предметом острых
научных дискуссий физиков-ядерщиков,
экологов и общественно-политических
споров и диалогов между их
противниками и сторонниками. Предметом
этих споров и дискуссий является
использование оружейного плутония,
выведенного из программ ядерного
оружия в качестве топлива
на предприятиях атомной энергетики
после предварительной его утилизации.
Возможны два пути обращения
с оружейным плутонием. [9]
1.Ликвидация
путем иммобилизации предусматривает
смешение плутония с радиоактивными
отходами, размещение в стекле
или керамике и захоронение
в глубоких геологических формациях.
Этот вариант связан с определенными
проблемами обеспечения безопасности
при переводе в остеклованный
вид, транспортировке, долговременном
хранении. Кроме того, этот путь
не предполагает использование
полезных энергетических свойств
плутония и ориентируется на неопределенно
длительный срок остеклованных ядерных
отходов, что также является отрицательной
стороной данного направления.
2.Альтернативой
иммобилизации рассматривается
энергетическое использование оружейного
плутония в качестве ядерного
топлива на АЭС. При этом
утилизация плутония предусматривает
выполнение следующих работ: а)
конверсия оружейного плутония
в двуокись плутония необходимого
качества;
б) производство
смешанного уран-плутониевого оксидного
топлива (МОКС-топлива), обычно содержащего
5% энергетического плутония и 95% природного
или обедненного урана.
3.Использование
МОКС-топлива в ядерных реакторах.
4.Обращение
с использованным МОКС-топливом. Оно
во многом совпадает с обращением с отработанным
урановым топливом (переработка МОКС-топлива
не предполагается).
Основным
вариантом обращения с высвобождаемым
российским оружейным плутонием
выбрано его энергетическое использование
в действующих ядерных реакторах.
Переработка оружейного плутония в
МОКС-топливо предполагается на производственных
мощностях ПО «Маяк». Наиболее эффективно
процесс сжигания МОКС-топлива осуществляется
в реакторах на быстрых нейтронах.
Единственный в России такой реактор
БН-600 пущен в эксплуатацию на Белоярской
АЭС в 1980 году с установленным
сроком эксплуатации в 30 лет. Использование
МОКС-топлива началось на БАЭС с 1988
года, с 2004 года предполагается перейти
на постоянную работу с топливной
зоной, на 25% укомплектованной сборками
смешанного топлива, а 2 2008 году полностью
перейти на смешанное топливо. По
мнению специалистов БАЭС смешанное
уран-плутониевое топливо является
естественным топливом быстрых реакторов,
к которым отнорсится БН-600. Более
масштабные перспективы использования
МОКС-топлива в ядерной энергетике связаны
с эксплуатацией реактора БН-800, для строительства
которого Белоярская АЭС получила государственную
лицензию, само строительство обойдется
в 1.5 млрд. долларов США. [9]
Газовое топливо
В последнее
время в энергетике все больше
внимания уделяется экологическим
аспектам. Одним из примеров является
переход в ряде регионов с угля
на использование природного газа в
качестве основного топлива. Благодаря
этому улучшается состояние экологии
прекращается выброс в атмосферу вредных
веществ. И кроме того, использование газа
более дешево и эффективно.
Природный
газ как альтернатива углю позволит
демонополизировать топливный рынок,
кроме того, есть перспективы для использования
голубого топлива в малой неэффективной
муниципальной энергетике, а замена на
небольших котельных угля на газ существенно
снизит уровень загрязнения окружающей
среды.
Позитивные
аспекты данного процесса заключаются
в повышении эффективности как
экологической, так и экономической
деятельности целого ряда предприятий
региона. Например, региональная компания
"Иркутсктеплоэ ерго" несет большие
транспортные расходы, вызванные необходимостью
развозить уголь и мазут по всем котельным.
Поэтому организация уже подписала протокол
о намерениях с Восточно-Сибирской газовой
компанией- оператором проекта по газификации
области - о поставках газа. По оценкам
специалистов, даже при цене на ковыктинский
газ в 40 долларов за 1 тысячу кубометров
по ряду котельных произойдет снижение
затрат до 40 процентов. Причем только одна
котельная, расположенная на окраине Иркутска,
на пути трубопровода с Ковыкты, сможет
потреблять до 90 миллионов кубометров
газа в год. Общий объем потребления "Иркутсктеплоэн рго"
будет составлять 130 миллионов кубометров
в год. При этом, например, энергетики в
лице "Иркутскэнерго& uot; готовы выступить
в роли оператора модернизации этой системы-
перевода малых котельных на газ и оснащения
районов, где они вообще отсутствуют.
Затягивать
с реализацией проекта не следует,
тем более что проект газоснабжения
Иркутской области на базе Ковыктинского
газоконденсатного месторождения уже
достаточно успешно прошел один из серьезных
тестов - общественные слушания по предварительной
оценке воздействия на окружающую среду.
Экологическая
ситуация в регионе улучшится
в связи с переходом теплоэнергетики
с угольного топлива на газ. На
33 процента уменьшатся выбросы в
воздух диоксида углерода, образующегося
при сжигании угля. Кроме того, это
один из немногих в России проектов,
подготовленный в соответствии с
высокими международными стандартами
экологической безопасности, здесь
предусмотрен целый комплекс мероприятий
для того, чтобы минимизировать ущерб
от промышленной деятельности.
К неоспоримому
преимуществу реализации проекта относится
тот факт, что все районы, по которым
пройдет магистральный газопровод
Иркутск-Саянск и далее трубопровод
до поселка Окунайский (Казачинско
Ленский район), находятся вне центральной
и буферной зоны Байкальской природной
территории и бассейна озера Байкал.
Кроме
этого, подземная прокладка и
газопровода, и трубопровода будет
производиться вдоль существующих
транспортных коридоров. Площадь вырубки
лесов составит порядка тысячи гектаров
или 1,3 процента от ежегодной площади
вырубки леса в Иркутской области.
Все строительные работы будут вестись
только в зимнее время, чтобы нанести
наименьший вред флоре и фауне, в
период нереста на реках никаких
работ производиться вообще не будет.
Для прокладки
трубопровода через водотоки будет
использован метод наклонно-направленного
бурения, в результате которого трубу
проложат под руслом рек. Только в
Братском водохранилище трубу проложат
по дну, т.к. в результате сильного ртутного
загрязнения водохранилища другие
способы небезопасны. По берегам
рек, в том числе и Братского
водохранилища, будут проведены
берегоукрепительные работы. В общей
сложности при стоимости проекта
в 1 миллиард долларов, на экологическое
обеспечение израсходуют 25-30 миллионов
долларов. Это платежи за природопользование
и средства на рекультивацию земель.
При реализации проекта к экологическим
плюсам относится ежегодное уменьшение
выбросов в атмосферу на 40 тысяч тонн,
в т.ч. снижение на 35 процентов выбросов
диоксида углерода- самого вредного отхода
угольного производства. [4]
Оценка
технических и технологических
решений в рамках проекта с
позиций ожидаемого воздействия
на окружающую среду и обеспечения
безопасной эксплуатации объектов газового
комплекса, показывает, что реализация
регионального проекта газоснабжения
технически осуществима, экономически
оправдана и экологически приемлема.
Большие
перспективы малой энергетики
Казалось
бы, незначительное событие — введение
в эксплуатацию на Речицком опытно-промышленном
заводе нового парового котла. Но присутствующий
при этом первый заместитель премьер-министра
республики В. И. Семашко назвал его знаковым
не только для Речицы, но и страны в целом.
Знаковым
он назван потому, что открывает
новые перспективы в использовании
в энергетике местных видов топлива.
Применяемый в новом котле
в качестве топлива лигнин является
отходами гидролизного производства.
Более 4,2 миллиона тонн его находится
сегодня в отвалах, загрязняя
сточные воды и атмосферу. Долгие
годы специалисты и ученые бились
над проблемой их утилизации, пытаясь
использовать лигнин то в качестве
удобрения, то для изготовления топливных
брикетов.
19 подобных
котлов уже построила литовская
фирма “Кazlaz Rudаz Metallaz”. В них сжигаются
опилки, кора и щепа, но впервые они должны
были работать на лигнине. Очень многие
не верили в успех этого проекта. Но надо
отдать должное литовским инженерам, руководству
Речицкого ОПГЗ, организациям, финансирующим
эти работы, поверившим в успех нового
дела. Пробное включение котла в самые
лютые морозы позволило заводу полностью
отказаться от потребления газа. Технология,
позволяющая сжигать лигнин влажностью
до 65 процентов, развеяла все сомнения
скептиков и в отношении вредности выбросов
отходов горения. Замеры показали, что
они значительно ниже предельно допустимых
норм. [1]
Было
принято решение о монтаже
второго подобного котла. Завершится
же строительство мини-ТЭЦ на заводе
с введения в строй в 2007 году паровой
электротурбины мощностью 500 киловатт.
Проект
Миллса: концепция новой ракеты,
бредовые идеи или будущее топливной
энергетики
Если NASA
удастся осуществить концепцию
новой ракеты, то это не только позволит
человеку летать в дальний космос,
но и изменит наши понятия о
топливной энергетике.
Космическое
агентство финансирует изучение
двигателя, основанного на новой
концепции структуры водорода. Это
главная идея "Великой объединенной
теории" (Grand Unified Theory) исследователей
из Нью-Джерси, которая не раз подвергалась
жесткой критике со стороны физиков и
других ученых. NASA финансирует профессора
Rowan University Энтони Дж. Марчиза, специализирующегося
в области реактивных двигателей. Профессор
участвует в исследованиях, создании и
испытаниях ракеты BlackLight на основе водородного
двигателя.
"Не
позволяйте вашим предубеждениям
препятствовать вашим идеям",
таков девиз исследовательской
группы, который опубликован на
их сайте в Интернет. Группа
считает своей миссией нахождение
"великих и революционных концепций
новых архитектур и систем".
Рэндел
Миллс, медик, получивший образование
в Гарвардском университете, более десяти
лет отстаивает свою точку зрения о том,
что электроны являются не непредсказуемыми
"облачками&quo ;, какими их представляет
квантовая теория, а достаточно определенными
формациями по структуре схожими с пузырьками,
которые он называет "орбитосферами& uot;,
обволакивающими атомы. В таком простом
атоме как водород, состоящем только из
одной частицы этот пузырек может быть
сжат и уменьшен настолько, что он выходит
за пределы видимости, утверждает Миллс.
В таком случае, этот пузырек высвобождает
содержащуюся в нем предельную энергию
в крайне ультрафиолетовом либо черном
спектрах.
Он называет
водород с уменьшенной энергией
термином "гидрино" и специально
создал компанию под названием Black Light
(Черный свет) для того чтобы провести
исследования, доказывающие эту концепцию.
Проблема
заключается в том, что водород
является наиболее исследованным атомом
и ведущие физики далеко не уверены
в том, что Миллс обнаружил
нечто такое, что ускользнуло
от внимания других исcледователей. Общеизвестно,
что хотя орбиту электрона в атоме водорода
можно увеличить до определенной степени,
её нельзя понизить ниже определенного
уровня, который называется "уровнем
земли". Несмотря на это, Миллс утверждает,
что его гидрино есть ничто иное как атом
водорода с орбитой электрона ниже "уровня
земли".[5]
Несмотря
на то, что ученое сообщество считает
гидрино Миллса бредовыми идеями и научным
шаманством, профессор не сдается. Он считает,
что в данный момент сообщество не готово
принять его новаторские идеи.
В отличии
от ученых, NASA не только верит в идеи Миллса,
но и финансирует его проект. Время покажет,
кто был прав. Остается только ждать...
Американские
энергетики считают дрова топливом будущего
Американские энергетики всерьез задумались
над использованием древесины в качестве
источника энергии. По их мнению, древесина
может стать биотопливом будущего, поскольку
ее добыча и употребление не связаны с
рядом экологических рисков, характерных
для современного топлива. В отличие от
нефти, газа и угля, леса обладают способность
к самовоспроизводству. Доктор Дарвин
Фостер (Darwin Foster), руководитель программы
по развитию лесов Техаса, ссылается на
опыт скандинавских стран, где дерево
уже сейчас конкурирует с традиционным
топливом. Кроме того, отходы деревообрабатывающей
промышленности используются рядом американских
предприятий для разогрева пара, приводящего
в движение турбины.
Мировые
ресурсы энергоносителей и направления
развития
В
последние десятилетия все более
отчетливо проступают контуры
энергетики, которая может прийти
на смену нынешней уже в
первой половине XXI века. Кризис традиционной
энергетики может стать реальностью
в ближайшие два-три десятилетия.
Перебои в удовлетворении спроса
на нефть случались в 1973, 1979,
1989 гг. Тогда они объяснялись политическими
потрясениями. Кризис, начавшийся в
1999 г., можно объяснить только
состоянием нефтедобывающей промышленности.
На
"фундаменте&qu t; ископаемых топлив
выстроена огромная индустрия
- комплекс промышленных отраслей,
ориентированных на эти энергоносители
и продукты их переработки.
Основу комплекса составляют
тесно связанные отрасли: добывающая,
перерабатывающая, химическая и
электроэнергетика. К ним примыкает
машиностроение для указанных
отраслей. Автомобилестроение и
транспортное машиностроение - отрасли,
зависимые от топливного комплекса,
поскольку характер их продукции
определяют двигатели, работающие
на топливе нефтяного происхождения.
Металлургия и станкостроение, которые
обеспечивают все указанные отрасли
специальными материалами и оборудованием.
Некоторые из отраслей: электроэнергетика,
нефтеперерабатывающ я, автомобильная,
судостроение, имеют торговую, сервисную,
потребительскую структуры, сопоставимые
или превышающие по активам сами отрасли.
Во всем комплексе сконцентрирован основной
капитал, исчисляемый триллионами долларов,
его деятельность обеспечивают финансовые
потоки соответствующего масштаба. Колебания
цен на энергоносители и энергию вызывают
изменение цен на любую выпускаемую в
мире продукцию. Стабильность роста производства
энергоносителей - это стабильность геоэкономики.
Два сценария
развития ситуации в сфере потребления
нефти.
I вариант
- без ввода новых крупных месторождений
Первое
десятилетие (до 2010 г.): годовой прирост
потребления нефти падает в
конце периода до 0,6 - 1,0%. За десять
лет запасы нефти сокращаются
на треть и составляют в
конце периода 95 млрд.т. Напряженно
удовлетворяется потребность на нефтепродукты
растущего парка всех типов транспорта,
весь прирост производства нефтепродуктов
поглощает парк легковых автомобилей.
Вновь вводимые тепловые электростанции
используют только природный газ и уголь.
Ускоренными темпами вводятся генерирующие
мощности атомных электростанций.
Второе
десятилетие: в середине 20-х гг.
начинается сокращение поставок
нефти на мировой рынок. В
конце периода запасы нефти
сократятся до 60 70 млрд.т. Производство
автомобилей поддерживается на достигнутом
уровне за счет применения альтернативных
топлив и новых энергоустановок, не использующих
нефтяное топливо или использующих его
частично. На транспорте применяются газ,
метанол и иные энергоносители. [4]
К
средине второго десятилетия
будут исчерпаны запасы нефти
в Европе, а в третьем - в
Америке, Африке и на территории
бывшего СССР (в т.ч. в России). Сохранятся
запасы нефти в регионе Персидского залива.
Третье
десятилетие: к концу десятилетия
наступит истощение запасов арабской
нефти. Добыча будет осуществляться
с использованием сложных и
дорогих технологий, общий ее
уровень упадет по сравнению
с 2000 г. в 2 - 2,5 раза. Нефть утратит
роль стратегического энергоносителя,
каким она была на протяжении
всего XX века. Геоэкономика в этот период
будет использовать новую энергетическую
базу, выполняя переход на альтернативную
энергетику. К этому времени основы новой
энергетики уже будут сформированы, а
это означает, что их создание должно начинаться
уже сегодня. Так это и происходит на самом
деле.
II вариант
- с вводом новых месторождений
Этот
сценарий отличается от первого
тем, что он предполагает ввод
крупных месторождений в новых
нефтеносных районах с извлечением
здесь за рассматриваемый период
30 - 40 млрд.т топлива. В этом случае при
ежегодном темпе роста добычи в 2,5 - 3% через
15-20 лет потребление нефти увеличится
до 6 -6,5 млрд.т, за счет чего в четвертом
десятилетии будет иметь место тот же
итог, что и по первому сценарию, - истощение
разрабатываемых месторождений.
Иными
словами, вновь открытые и освоенные
за 20 - 30 лет следующего столетия
большие запасы нефти (с извлекаемыми
запасами 50 - 70 млрд.т) в новых нефтеносных
районах замедлят кризисные процессы
в нефтедобывающей промышленности. Но
обратить их вспять уже невозможно.
Переход
на альтернативную энергетику в первой
половине XXI века неизбежен.
Такие
экстремальные обстоятельства, как
экономический кризис в США
или затяжные военные действия
в одном из регионов мира, могут
радикально изменить нефтепотребление
в ту или противоположную сторону. Но тенденция
накопления энергетикой негативного потенциала
получит дальнейшее развитие. Этот фактор
уже оказывает заметное неблагоприятное
воздействие на стабильность геоэкономики.
На
судьбу традиционной энергетики
жесткое влияние оказывает экологический
фактор. Сжигаемое топливо - основной
источник антропогенных загрязнений.
Продукты его сгорания содержат
наиболее вредные для среды
и здоровья человека вещества
- оксиды азота, серы, углерода, а
также углеводороды, сажу, окислы тяжелых
металлов. На долю автотранспорта приходятся
60 - 70% всех вредных выбросов в крупных
городах. Накопление в атмосфере, почве,
фитосфере, в водах земли и мирового океана
канцерогенных и мутагенных веществ, снижение
продуктивности сельскохозяйственных
угодий, нарушение озонного слоя игнорировать
далее опасно. Известные средства и меры
по снижению токсичных выбросов тепловыми
машинами хотя и дают положительный результат,
но обеспечить экологическую безопасность
не могут. При последующем росте энергопотребления
на 50 - 70% наступят губительные для цивилизации
последствия.
Следует
также учитывать неравномерное
распределение ресурсов ископаемого
топлива на планете. Среди "стран
семерки" только США вместе
с Канадой имеют существенные
запасы природного газа и угля.
Вполне понятно, что промышленно
развитые страны, обладающие достаточными
научным потенциалом и финансовыми
средствами, будут неуклонно использовать
их для избавления от сырьевой
зависимости от остального мира.
Нетрадиционными
топливами можно считать те, которые
не являются продуктами переработки
нефти, например топлива из природного
и сжиженного газа. Исследуются и
используются биотоплива - масла, эфиры
и спирты растительного происхождения.
Проводится обширный объем исследований
по проблеме использования в качестве
моторного топлива одного из спиртов -
метанола. [1]
Природный
газ.
Газовое
топливо - сжатый и сжиженный
природный газ и пропан-бутан
- по сравнению с топливами
нефтяного происхождения более
безопасно в экологическом отношении.
Эмиссия токсичных и вредных
веществ двигателями, работающими на нем,
на 40 - 70% ниже, чем у бензиновых двигателей-аналогов.
В продуктах сгорания отсутствуют некоторые
агрессивные вещества, свойственные нефтяным
топливам. Он является желанным топливом
для бытовых целей, на тепловых электростанциях.
Себестоимость голубого топлива ниже,
чем нефтепродуктов.
Технические
аспекты перевода автомобильных
двигателей внутреннего сгорания
(с искровым зажиганием и с
воспламенением от сжатия) на
газ изучены прикладной наукой
и проверены многолетней практикой
эксплуатации обширного парка
городского автотранспорта во
многих странах мира.
Россия
имеет резервы ресурсов газового
топлива. Вывод, относящийся к
использованию газа в мировой
энергетике, нуждается в поправках
для России. Хотя ее потенциальные
запасы нефти довольно велики,
их реализация требует высоких
затрат. Потенциальные запасы природного
газа оцениваются в 200 трлн.куб.м.
Если даже увеличить ныне достигнутый
уровень добычи вдвое, то и тогда его хватит
на несколько столетий.
В
дальнейшем Россия намерена в
соответствии с провозглашенными
принципами энергоресурсосбереже ия
в экономике повышать долю природного
газа (так же, как и угля) в ее топливном
балансе.
Биотоплива.
Биотоплива
- масла, эфиры и спирты -получаются в результате
переработки растительной массы, а биогаз
- отходов животноводства. Эти топлива
уступают нефтяным топливам по теплосодержанию.
Масла при сгорании проявляют склонность
к нагарообразованию на деталях поршневой
группы. Спирты и эфиры токсичны и вызывают
коррозию конструкционных материалов.
Но они имеют одно важное преимущество
- они относятся к категории возобновляемых
ресурсов. Им уделяют внимание многие
развитые и развивающиеся страны. В Дании,
Голландии, Швейцарии, Австрии уже давно
формируется индустрия производства биогаза,
для которой выпускают типовое оборудование.
Наличие биогаза в фермерском хозяйстве
позволяет иметь свои электроэнергию
и тепло для животноводческих ферм и теплиц.
Бразилия
располагает огромным биопотенциалом
и использует его для выращивания
на плантациях эфиромасличных
культур, сахарного тростника
и производства из них этанола
и метанола, а также масел. По
сообщениям печати, использование
этих энергоносителей в виде
добавок к традиционным топливам
в конце 80-х гг. достигало 25
- 28% к потреблению нефтепродуктов.
Исследователи
Принстонского университета запатентовали
в 1998 г. технологию получения
топлива - заменителя бензина
- смесь этанола, метанола и
метил- тетрагидрофурана. Сырьем служат
отходы целлюлозы. В России гораздо раньше
запатентована технология переработки
целлюлозы в жидкое топливо, основанная
на открытом эффекте "спинодального
взрыва".
Биотопливо
- это резерв в энергообеспечении тех стран,
которые имеют избыточный агропотенциал,
но они не могут быть решением топливной
проблемы, поскольку в мире имеет место
дефицит продовольствия.
Биотопливо
- еще один резерв энергоресурсов для России.
Россия, располагающая богатейшим агропотенциалом
(2 место в мире по площади сельхозугодий,
приходящейся на душу населения), могла
бы почти на 40 -50% обеспечить потребность
сельского хозяйства в энергоресурсах
за счет рапсового масла. В условиях России
рапс признан наиболее выгодной культурой
для получения биотоплива. В большинстве
регионов страны имеются условия для возделывания
этой культуры и получения рапсового масла
и метилэфира для замены в сельскохозяйственном
производстве традиционных топлив и электроэнергии.
[1]
Дизельное
моторное биотопливо (био-дит) образуется
как смесь 75% рапсового масла и 25% дизтоплива.
Оно имеет на порядок большую вязкость,
чем дизтопливо, и уступает последнему
по энергосодержанию (на 11%). При работе
на биодите снижается концентрация вредных
выбросов: оксида углерода на 55%, углеводородов
в 2 - 5 раз. Выгода от использования в российском
сельском хозяйстве рапсового биотоплива,
для которого в хозяйстве выращивается
сырье и здесь же производится топливо,
очевидна. Себестоимость биотоплива гораздо
ниже, чем нефтепродуктов. Растительные
масла применяются в дизельных двигателях,
спирты и эфиры - в двигателях с искровым
зажиганием.
Уголь
и метанол.
Уголь,
по самым пессимистичным оценкам,
мог бы удовлетворять потребности
человечества еще, по крайней
мере, сотню лет. Метанол производится
в промышленных масштабах для
химической промышленности и
других целей из природного
газа (метана). Но более важно то,
что он может производиться
из угля в результате использования
технологий его глубокой переработки
- газификации с получением в
числе прочих газов метана
с последующим синтезом спирта.
Комплекс таких гибких технологий
- многостадийная парокислородная
технология, плазменная газификация
и пиролиз для производства
горючего газа, синтез-газа, водорода,
метана; производство удобрений путем
парогазовой обработки в комбинации с
утилизацией сопутствующих отходов и
др. - положен в основу прогнозов "новой
угольной волны".
Метанол
может использоваться как высокооктановое
жидкое топливо. Антидетонационные
свойства метанола позволяют
повысить степень сжатия двигателя
с искровым зажиганием до 13 - 15
и тем самым увеличить его
КПД до 36 -38%, приблизив к показателю
дизельного двигателя. Просматриваются
пути снижения стоимости метанола
- в 2 - 3 раза дешевле бензина
- при получении из природного
газа.
Энергосодержание
метанола составляет 55 - 60% от энергосодержания
бензина, но он более безопасен, чем бензин:
из числа токсичных веществ при его сгорании
образуется только формальдегид в количестве
в 1,7 - 2,2 раза меньшем, чем при сгорании
бензина. Это топливо может заменить мазут,
газ и уголь в турбоагрегатах на ТЭС. Известные
результаты выполненных в разных странах
исследований позволяют сделать вывод,
что он способен заменить традиционные
топлива нефтяного происхождения.
Метанол
наряду с водородом и др. материалами
применяется в электрохимических
генераторах (топливных элементах)
для преобразования химической
энергии в электрическую, что позволяет
использовать угольный энергетический
потенциал на транспорте будущего - электромобилях.
Таким
образом, метанол (и водород)
как универсальное топливо с
богатой сырьевой базой в условиях
дефицита нефти в переходный
период мог бы сыграть роль
основного топлива, послужив к
тому же соединительным звеном
между отслужившими свой век
тепловыми машинами и пришедшими
им на смену альтернативными
энергосредствами.
Однако
отмеченные достоинства метанола
относятся к химически чистому
веществу, но не к продукту
переработки угля по промышленным
технологиям. О таких технологиях
в России известно многое, но
не самое важное: какова будет
цена их реализации. Не получится
ли так, что создание новых
отраслей углехимической промышленности
потребует более высоких затрат,
чем освоение новых месторождений
нефти? [1]
Исследования
по разработке технологий глубокой
переработки угля проводятся
не только "угольными" державами
(США, Китай, Англия), но и Голландией,
Японией и др. странами. В США
в 1993 г. принята целевая федеральная
программа развития энергетики
на 15 лет (объем финансирования $800
млрд.). В ее состав включены самостоятельные
программы развития наукоемких технологий
переработки угля и комплексных исследований
метанола (источник - ежемесячник Института
США и Канады "США. Экономика. Политика.
Идеология", 1995).
Приоритет
в развитии энергетики должен отдаваться
росту производства энергии, получаемой
из экологически чистых и возобновляемых
энергоносителей. Намечен рубеж - конец
первой половины XXI века, когда альтернативные
энергоносители должны получить преобладание
в балансе потребления энергии
на планете наряду с нефтью, газом,
углем и иными источниками.
НЭИ
(новая энергетическая идея) определяет
меры, направленные на сохранение
коммерческих запасов нефти и
газа в основных добывающих
районах мира и недопущение
резкого падения добычи энергоносителей.
Рекомендовано
провести переоснащение угольной
отрасли и на протяжении 30 лет
осуществить перевод ее технологий
на новую основу, на которой
во второй половине XXI века будет
осуществлена «новая угольная
волна» – резкий рост потребления
угля (продуктов на его основе).
Выделяются два этапа реализации
НЭИ.
I этап
– до 2030 г.
Преимущество
в качестве топлива для наращивания
мощностей ТЭС получит природный
газ. К концу периода предполагается
удвоить добычу газа (в т.ч. 60 – 70%
прироста получить за счет России, что
предполагает утроение добычи газа в нашей
стране). Увеличатся инвестиции в производство
жидкого моторного топлива из природного
газа.
Приоритет
будет отдаваться энергосберегающим
технологиям. Основная задача I этапа
– компенсировать дефицит энергии
из-за вероятного спада добычи нефти.
II этап
– до 2050 г.
Осуществляется
радикальная модернизация технологии
добычи и переработки угля, в результате
чего появятся новые виды топлива
– жидкие и газообразные. Резко
возрастет доля угля в топливном
балансе – это и есть «новая
угольная волна».
Ведется
подготовка научной и технической
базы для перехода энергетики к стабильным
формам развития, исключающим колебания
в удовлетворении спроса на энергию,
и цен на нее. Задача этапа –
создать основы новой отрасли
энергетики «Новые источники энергии»
на основе носителей с неограниченными
запасами.
Заключение
С позиций
оценки топливной базы энергетики нашей
страны можно сделать вывод, что
она находится в лучшем положении,
чем большинство развитых стран.
Она располагает перспективными
запасами всех трех видов ископаемых
энергоносителей, которые обеспечивают
необходимый рост ВВП на 30 – 40 лет
вперед. Вместе с тем труднодоступность
некоторых месторождений и особенно
общее негативное состояние экономики
не обещают легкого решения этой
проблемы. Самый сложный период –
первое двадцатилетие нового века,
когда потребуется концентрация
ресурсов для восстановления экономики
и ожидается самый напряженный
топливный баланс. Именно поэтому
важно иметь на этот период взвешенную,
всесторонне просчитанную энергетическую
программу. Она должна решать ряд
сложных задач, таких, как:
- выбор
приоритетных направлений инвестиционных
потоков для поэтапного наращивания
добычи первичных энергоносителей
– нефти, газа, угля – в комплексе
с наращиванием мощностей атомной
энергетики, использованием возобновляемых
энергоносителей и созданием
альтернативной энергетики;
- выбор
приоритетных направлений для
НИОКР – задачи решаются в
едином алгоритме с первым
блоком задач;
- механизм
реализации принимаемых решений:
материальное, финансовое обеспечение,
структурные, институциональные,
нормативные преобразования, акты
и пр.
Принятые
в аналитической части программы
приоритетные направления определят
энергетическую политику России
и вместе с механизмом реализации
– стратегию развития ее энергетики
на долгосрочный период.
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Журнал
"Приводная техника" N1(29) за 02.01
2. Корнеев
А. В., Гардаш А. В. - Государственное
регулирование в энергетике США М. Наука
2004 С. 156
3. Неуймин
В.М.. О Концепции технической
политики ОАО РАО «ЕЭС России»,
Журнал «Трубопроводная арматура
и оборудование», № 1, 2005 г.
4. Российская
Газета, Москва 10 Марта 2005
5. Рундыгин
Ю.А., Григорьев К.А., Скудицкий В.Е. Низкотемпературная
вихревая технология сжигания твердых
топлив: опыт внедрения, перспективы использования
// Всерос. науч.-технич. семинар “Новые
технологии сжигания твердого топлива:
их текущее состояние и использование
в будущем” (Москва, 23-24 янв. 2001 г.): Сб. докл.-
М.: ВТИ, 2001.– С. 286-295.
6. Сараев
О.М., Ошканов Н.Н., Мальцев В.В.. Перспективы
безопасной утилизации плутония в виде
МОКС-топлива на Белоярской АЭС. Сборник
докладов IV Международной радиоэкологической
конференции: «Утилизация плутония: проблемы
и решения», Красноярск, 2000 г.
7. Сорокина
Н., Шмаль Г.- Президент Союза нефтегазопромышленник в
России, "Лед и пламя", "Российская
газета", 11.03.2005, стр.8.
8. Стерман
Л.С., Лавыгин В.М., Тишин С.Г. Тепловые и
атомные электрические станции МЭИ 424
стр., 2004 г.
9. Фролов
С. М. Перспективы использования
детонационного сжигания топлива
в энергетике и на транспорте
Тяжелое машиностроение. 2003 . N 9. - С.
19 - 22.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение
3
2. Загрязнение атмосферы
при испытании и эксплуатации
энергетических установок
4
3. Красноярская ГРЭС-2
15
4. Загрязнение атмосферы
16
5. Заключение
26
Список литературы
27
Приложение 1
28
СНИЖЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
АТМОСФЕРЫ ОКСИДОМ АЗОТА И
СЕРОЙ
Введение
Современная цивилизация осуществляет
невиданное давление на природу.
Загрязнение природной среды промышленными
выбросами оказывает вредное действие
на людей, животных, растения, почву, здания
и сооружения, снижает прозрачность атмосферы,
повышает влажность воздуха, увеличивает
число дней с туманами, уменьшает видимость,
вызывает коррозию металлических изделий.
Под загрязнением окружающей среды следует
понимать изменение свойств среды (химических,
механических, физических, биологических
и связанных с ними информационных), происходящие
в результате естественных или искусственных
процессов и приводящие к ухудшению функций
среды по отношению к любому биологическому
или технологическому объекту. Используя
различные элементы окружающей среды
в своей деятельности, человек изменяет
её качество. Часто эти изменения выражаются
в неблагоприятной форме загрязнения.
По масштабам антропогенные изменения
становятся сопоставимыми с природными,
а в ряде случаев даже превышают их.
Естественные процессы загрязнения
имеют в природе антиподы, способные
нейтрализовать действие природного
загрязнителя, а многие вещества,
созданные человеком, являются
инородными по отношению к
природе. Естественные источники
загрязнения обычно удалены от
среды обитания человека, а антропогенные
расположены в районах концентрации
населения.
Увеличение масштабов
загрязнения атмосферы требуют
быстрых и эффективных способов
защиты её от загрязнения, а также
способов предупреждения вредного воздействия
загрязнителей воздуха. Атмосфера
может содержать определённое количество
загрязнителя без проявления вредного
воздействия, т.к. происходит естественный
процесс её очистки.
Загрязнение атмосферы при
испытании и эксплуатации энергетических
установок
Наибольшие загрязнения
атмосферно воздуха поступают от
энергетических установок, работающих
на углеводородном топливе (бензин, керосин,
дизельное топливо, мазут, уголь, природный
газ и др.). Количество загрязнений
определяется составом, объёмом сжигаемого
топлива и организацией процесса
сгорания.[1]
Основными источниками загрязнения
атмосферы являются транспортные средства
с двигателями внутреннего сгорания
(ДВС) и тепловые электрические станции
(ТЭС). Доля загрязнений атмосферы
от газотурбинных двигательных установок
(ГТДУ) и ракетных двигателей (РД) пока
незначительно поскольку их применение
в городах и крупных промышленных центров
ограниченно. В местах активного использования
ГТДУ и РД (аэродромы, испытательные станции,
стартовые площадки) загрязнения поступающие
в атмосферу от этих источников, сопоставимый
с загрязнениями от ДВС и ТЭС, обслуживающих
эти объекты.
Основные компоненты вбрасываемые
в атмосферу при сжигании различных
видов топливо в энергоустановках,
- не токсичные диоксид углерода
СО2 и водяной пар Н2О. Однако кроме них
в атмосферу выбрасываются и вредные вещества,
такие, как оксид углерода, оксиды серы,
азота, соединения свинца, сажа, углеводороды,
в том числе концирогенный бензапирен
С20Н12 и, несгоревшие частицы твердого
топлива и т.п.
Прижигании твердого топлива
в котлах ТЭС образуется большое количество
золы, диоксида серы, оксида азота. Так,
например, подмосковные угли имеют в своём
составе 2,5 6,0 % серы и до 30 –50 % золы. Дымовые
газы образующиеся при сжигании мазута,
содержат оксиды азота, соединения ванадия
и натрия, газообразные и твердые продукты
не полного сгорания. Перевод установок
на жидкое топливо существенно уменьшает
золообразование, но практически не влияет
на выбросы SO2 так как мазуты, применяемые
в качестве топлива, содержат 2 и более
% серы.
При сжигании природного (неочищенного)
газа в домовых выбросах также
содержаться оксид серы и оксиды
азота. Следует отметить, что наибольшее
количество азота образуется при
сжигании жидкого топлива. [3]
Выброс оксидов азота
зависит от вида и сорта сжигаемого
горючего, качества и способа его
подачи, состава топлива в камере
сгорания и т.д., а также от тонкостей
распыления горючего форсуночным устройством
и от суммарного коэффициента избытка
воздуха, а на выходе из камеры сгорания.
Уменьшение диаметра капель и роста сопровождается
снижением содержания оксидов азота в
единице массы выхлопных газов.
Установлено, что по сравнению
с нормативной методикой максимум
приземных концентраций ниже на 15 –
25% и ближе к источнику выбросов
на 5 –10 высот дымовых труб, рассеивание
примеси вдоль оси факела после
прохождения максимума происходит
более интенсивно. Степень трансформации
NO в NO2зависит от времени года и
принимается от 50% зимой до 80% - в
летнее время. С учетом особенностей
распространения примесей разработана
модель рассеивания вредных веществ
в атмосфере для условий города.
На основании результатов математического
моделирования определен вклад
выбросов городских ТЭЦ в приземную
загазованность и предложены приоритеты
по реализации атмосфероохранной политики.
Проблема снижения вредного
воздействия от энергокомплекса наиболее
остро стоит для крупных городов в силу
концентрации промышленности, коммунального
хозяйства и населения, сосредоточения
различного типа электростанций на ограниченной
территории. Для решения проблемы необходим
системный подход по снижению вредного
экологического воздействия энергетических
объектов крупных городов на основании
исследования общей картины загрязнения,
анализа существующей атмосфероохранной
политики, определения приоритетов и разработки
комплекса мер по их реализации. Рассматриваемый
подход позволяет наиболее эффективно
реализовать атмосфероохранные мероприятия
в условиях существующих ограничений.
[3]
Одним из важнейших вопросов
является определение вклада ТЭЦ
в приземную загазованность города,
поскольку уровень загрязнения
впрямую соотносится с затратами
на защиту атмосферы. Известно немало
научных работ, авторы которых исследовали
рассеивание примесей от различных
типов источников. Но эти работы,
главным образом, относятся к
диффузии примеси в условиях открытой
местности, либо к использованию
моделей для открытой местности
с учетом ряда допущений применительно
к условиям города. Химия городской
атмосферы, особенно трансформации
таких основных загрязнителей, как
оксиды азота, изучена недостаточно.
С целью определения процессов
распространения вредных примесей
от дымовых труб теплоэлектроцентрале
в условиях города проведены обширные
натурные исследования как от выбросов
ТЭЦ, так и данных измерения городской
сети мониторинга окружающей среды.
В качестве энергетического
объекта, на котором проводились
натурные исследования распространения
вредных выбросов в условиях города,
была выбрана ТЭЦ-21 АО "Мосэнерго" .
Выбор ТЭЦ-21 обусловлен тем, что она
является одной из самых мощных московских
электростанций с высотой труб 120
м, на долю которых приходится основное
количество газообразных выбросов городского
энергокомплекса.
Для проведения эксперимента
выбиралось холодное время года, которое
характеризуется нагрузкой электростанций,
близкой к номинальной, и, следовательно,
максимальными выбросами исследуемых
ингредиентов. В то же время, в холодный
период года в топливном балансе велика
доля мазута, что позволяет исследовать
рассеивание как пассивных (="Arial Unicode
MS" COLOR="#000" gt;SO2), так и химически
превращающихся (NOx)примесей, а расположение
ТЭЦ на окраине города – свести к минимуму
влияние других источников загрязнения.
Исследования носили комплексный характер
и включали следующие виды работ: определение
режимных параметров и выбросов из всех
котлов ТЭЦ на основании измерений и расчетным
путем; метеорологические измерения скорости,
температуры и направления ветра в 500-метровом
пограничном слое атмосферы на восьми
уровнях с помощью Останкинского высотного
метеокомплекса; измерение подфакельных
и фоновых концентраций оксидов азота
и диоксида серы, концентраций озона в
приземном слое и определение трансформации
NOхпри движении факела в атмосфере с помощью
передвижных лабораторий. Всего проведено
три серии экспериментов с участием ЭНИНа,
МосЦГКС, Мосэнергоналадки, Института
газа АН Украины под общим руководством
МЭИ.
Обработка результатов измерений
фоновых значений NO2 и SO2 позволила
определить статистические параметры
фонового загрязнения – их среднюю
величину, дисперсию, коэффициенты вариации,
а также зависимость от скорости
ветра. Выявить зависимость величины
значений фоновых концентраций от направления
скорости ветра не удалось. Получено,
что изменчивость величины фоновых
значений концентраций диоксида азота
больше, чем диоксида серы, а максимальное
значение приходится на диапазон скорости
ветра на уровне флюгера 2-3 м/с, в
то время, как опасные скорости ветра для
рассматриваемой ТЭЦ приходятся на интервал
7-11м/с. В результате установлено, что основными
загрязнителями атмосферы, формирующими
максимальные уровни загазованности,
являются предприятия с низкими источниками
выбросов, а также автотранспорт.
Во время натурных экспериментов
выбросы оксидов серы и азота
от ТЭЦ изменялись в широких пределах.
Так, отношение максимального значения
выбросов к минимальному в разных
сериях экспериментов изменялось для
NOх – в 1,1 - 2,0, для SO2 - в 2,9 - 4,5 раза. Поэтому
при обработке результатов подфакельные
приземные концентрации были пересчитаны
на одинаковый выброс вредных веществ,
равный 1 г/с. Анализу подвергались данные,
относящиеся к условиям с одинаковыми
характеристиками турбулентного обмена.
Определение устойчивости пограничного
слоя атмосферы в период натурных исследований
и в течение года показало, что преобладающим
состоянием атмосферы является 4-й класс,
т.е. нейтральная стратификация.
Полученные экспериментальные
данные были сопоставлены с результатами
расчетов по методикам ИЭМ-МЭИ и
ОНД-86. Проведенное сравнение по
SO2 показало, что модель ИЭМ-МЭИ дает
завышенное значение максимума концентраций
на 25 - 40 %, но более близкое совпадение
по местоположению максимума концентраций
вдоль оси факела. Поскольку ОНД-86
является единственной нормативной
методикой, дальнейший анализ проводился
на базе сравнения с указанной
моделью. Получено, что из-за повышенной
шероховатости городской подстилающей
поверхности и связанной с
этим увеличенной интенсивностью турбулентности
можно отметить ряд различий:
Аналогичный анализ данных
был проведен для диоксида азота.
Сопоставление результатов показало,
что максимальные значения концентраций,
рассчитанные по ОНД-86, отличаются от экспериментальных
в 1,2 - 2,4 раза. Столь значительное расхождение
объясняется тем, что в расчетах по ОНД-86
принята трансформация NO в NO2, равная 80%,
в то время как в рассматриваемых условиях
степень окисления NO в NO2 существенно меньше
по данным натурных исследований МЭИ.
[4]
Оксид и диоксид азота
имеют различные предельно-допустимые
концентрации (ПДК): ПДК NO = 0,4 мг/м3, ПДК
NO2= 0,085 мг/м3, т.е. диоксид азота в 4,7
раз токсичнее оксида азота.
Оценка степени трансформации
NOх согласно озонно-диффузионному методу
показала, что доля NO2 в общей сумме оксидов
азота от выбросов ТЭЦ в среднем составляет
31-40% для холодного времени года. Однако
в условиях города возможен и радикально-смоговый
механизм трансформации NOх. Для более
достоверного определения процессов трансформации
и содержания оксидов азота в городском
воздухе были проведены дополнительные
натурные исследования и статистическая
обработка результатов на основании данных
постов городской сети мониторинга. Результаты
исследования подтвердили положение о
том, что полной трансформации оксида
азота в диоксид практически не наблюдается,
поэтому в расчетах рассеивания оксидов
азота в атмосферном воздухе необходимо
учитывать частичную степень трансформации
оксида азота в диоксид.
Распределение соотношения
моно - и диоксидов азота соответствует
логнормальному распределению, что
позволяет сделать вывод о
представительности и достоверности
полученных результатов. Определена зависимость
степени трансформации оксидов
азота от времени года. Предложено
использовать переменный коэффициент
степени трансформации оксидов
азота, изменяющийся от 50% зимой до 80%
летом.
Сравнение экспериментально
полученных данных с расчетами по
методике ОНД-86 с учетом частичной
трансформации выявило те же отличия
рассеивания примеси, что и для
сернистого газа.
Для мощных ТЭЦ крупных
городов (ТЭЦ-11,23,25,26 г.Москвы) нашли применение
многоствольные дымовые трубы, подъем
дымового факела от которых отличается
от одноствольных труб. Для определения
полного подъема факела из многоствольных
дымовых труб были проведены исследования
в аэродинамической трубе, а для обеспечения
условий подобия использовался легкий
газ гелий, плотность которого более чем
в 7 раз меньше плотности воздуха. Это позволило
моделировать полный подъем факела под
устьем трубы и обеспечить равенство чисел
Архимеда на модели и в натурных условиях.
В результате проведенных лабораторных
экспериментов установлено, что траектория
факела имеет четко выраженные динамический
и тепловой участки, что позволило проводить
обработку результатов в виде двучленной
зависимости, отдельно для динамической
и тепловой траекторий. Полученные в результате
обработки экспериментальных данных формулы
траектории и полного подъема факела от
многоствольных труб сравнивались с данными
натурного эксперимента. Коэффициент
корреляции данных = 0,89. Полученные выражения
использовались в уточненной модели распространения
примесей.
При разработке модели рассеивания
примеси в условиях города использовались
подходы, принятые в ОНД-86. При этом
функции распределения примесей
принимают тот же вид за исключением
коэффициентов, входящих в расчетные
выражения. В модели учитываются
как особенности распространения
примеси в условиях городской
подстилающей поверхности, так и
степень трансформации оксидов
азота, а также различия подъема
дымовых факелов от одноствольных
и многоствольных дымовых труб.
Разработанная уточненная
модель МЭИ была использована при
расчетах приземных полей загрязнения
от выбросов оксидов серы и азота
московских ТЭЦ с целью оценки
вклада энергетического комплекса
в общее загрязнение воздушного
бассейна города. Результаты математического
моделирования показали, что наиболее
загрязненной является центральная часть
города, где расположены электростанции
с низкими дымовыми трубами, которые создают
высокие уровни приземных концентраций.
[4]
Установлено, что совместное
наложение загрязнения от всех станций
может привести к созданию на определенных
участках территории концентраций SO2,
близких или незначительно превышающих
ПДК. При этом вклад от выбросов мощных
ТЭЦ на окраинах города (ТЭЦ-21,23,25,26),
на которых максимальная доля мазута
в зимнее время составляет в отдельные
дни 60-70 %, невысок благодаря эффективному
отводу продуктов сгорания в атмосферу.
Были проведены расчеты
полей приземных концентраций от
выбросов ТЭЦ по методике ОНД-86 и
модели МЭИ для трех базисных режимов
работы энергокомплекса: условий функционирования
энергокомплекса 1987г., условий работы
1997г. без учета режимных мероприятий по
подавлению оксидов азота и с учетом мероприятий
по подавлению. Результаты моделирования
позволили выявить ряд особенностей загрязнения
воздушного бассейна объектами энергетики.
Выявлено, что с увеличением скорости
ветра вклад энергетического комплекса
в общую загазованность воздуха возрастает
значительно в диапазоне 3-7 м/с и практически
стабилизируется при скорости больше
7м/с. Для летнего периода долю энергетики
в загазованности воздушного бассейна
можно считать условно постоянной, начиная
со скорости ветра, равной 5 м/с.
В качестве второй особенности
следует выделить перераспределение
локальных вкладов выбросов электростанций
с изменением величины скорости ветра.
Так, при скорости ветра = 3 м/с “лидером”
по загрязнению выступает ГЭС-1. С
увеличением скорости ветра существенный
вклад начинают вносить ТЭЦ-9, 22, 21,
а также появляются локальные
зоны загрязнения от ГЭС-1, ТЭЦ-11, ТЭЦ-16.
При скоростях ветра = 7 - 9 м/с главные
вклады вносят ТЭЦ-21 и ТЭЦ-22. Результаты
моделирования показывают, что существуют
площади загрязнения с уровнем
концентраций, составляющих диапазон
1,5 - 2,0 ПДК по диоксиду азота. [4]
В результате моделирования
по нормативной и разработанной
методикам выявлено, что по методике
ОНД-86 площадь загрязнения с уровнем
загазованности выше ПДК для диоксида
азота в зимний период в 4 раза больше,
чем летом. При этом максимальные
расчетные концентрации достигают
3,5 ПДК зимой и 2,5 ПДК летом. Результаты
расчетов по уточненной модели МЭИ
показывают, что в сравнении с
ОНД-86 для зимнего периода площадь
загрязнения в 27-30 раз меньше, максимальный
уровень загазованности не превышает
1,0-1,5 ПДК. Для летнего периода
величина уровня загазованности существенно
не отличаются от зимнего времени
года, несмотря на существенное сокращение
выбросов оксидов азота в атмосферу.
Установлено, что основными причинами
повышенного вклада в летнее время являются
более высокая, нежели зимой, степень трансформации
оксидов азота, достигающая 80%, и пониженный
подъем дымовых факелов электростанций,
в результате которого приземные концентрации
увеличиваются.
Полученные результаты расчетных
полей приземных концентраций всего
энергокомплекса по данным 1987 г. позволили
выделить теплоэлектроцентрали на которых
в первую очередь было необходимо проведение
атмосфероохранных мероприятий: по загазованности
сернистым газом – это ТЭЦ-7, ТЭЦ-9, ТЭЦ-11,
ТЭЦ-12, ТЭЦ-22, по загазованности диоксидом
азота - ГЭС-1 с филиалом, ТЭЦ-7, ТЭЦ-9, ТЭЦ-11,
ТЭЦ-12. Указанные ТЭЦ (за исключением ТЭЦ
- 22) имели в своем составе устаревшее оборудование
и низкие дымовые трубы высотой до 100 метров.
Необходимость уменьшения
вредного экологического воздействия
от выбросов городского энергокомплекса
требовала проведения атмосфероохранных
мероприятий, которые позволили бы при
существующих ограничениях по генерируемым
мощностям, местоположению ТЭЦ и уровню
технологии процессов снизить загазованность
в приземном слое воздуха. Можно выделить
следующие основные пути решения проблемы:
Главное направление совершенствования
топливного баланса – замещение
жидкого и твердого видов топлива
газом. Подавляющую часть в топливном
балансе г. Москвы составляет природный
газ, доля которого увеличилась с 60%
в 1980 г. до 95 % в 1997 г. Установлено, что
изменение топливного баланса для
ТЭЦ, расположенных в центральной
части города, позволило практически
решить проблему защиты воздушного бассейна
от воздействия сернистого ангидрида
и золы. Совершенствование топливного
баланса, однако, малоэффективно для
снижения выбросов и уровня приземных
концентраций оксидов азота.
Проведенный нами анализ по
использованию режимных мероприятий
с целью подавления оксидов азота
в топках паровых и пиковых
котлов московского энергокомплекса
показал, что из наиболее распространенных
мероприятий применяются:
Оценено, что в целом
за десятилетие, с 1987 по 1997гг., суммарный
выброс оксидов азота снизился на
36%, а снижение выбросов за счет применения
методов подавления составляет еще
40% от уровня 1997г. Полученные результаты
позволили выделить следующие приоритеты
по формированию атмосфероохранной стратегии
и управлению качеством воздушной среды.
Для ГЭС-1 с филиалом, ТЭЦ
- 9, 16, 21, 22 целесообразно введение мероприятий
по подавлению оксидов азота, для
ТЭЦ-9, 21, 22 следует дополнительно
рассмотреть пути снижения приземных
концентраций за счет других методов.
Допустимые нормы превысило
в Бишкеке среднегодовое содержание
почти всех воздушных примесей.
Анализируя материалы наблюдений за
пятилетний период, химики отмечают тенденцию
к снижению загрязнения атмосферного
воздуха диоксидом и оксидом
азота, аммиаком. Однако повысилось содержание
диоксида серы и формальдегида. По–прежнему
самым “нечистым” районом столицы
остается ее центральная часть. [4]
Бишкекская ТЭЦ, не говоря
уже о многочисленных котельных, работает
в основном на высокозольном, низкокалорийном
топливе. Зачастую малоэффективны очистные
фильтры на источниках повышенного выброса
в атмосферу загрязняющих веществ. Вот
и получается, что все мы на вдохе заполняем
легкие не свежим воздухом, а ядовитым
выдохом выхлопных и дымовых труб.
Красноярская ГРЭС-2
Красноярская ГРЭС-2 имеет утвержденный
проект нормативов предельно допустимых
выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ и
разрешение на выброс загрязняющих веществ
в атмосферу. Санитарно-защитная зона
предприятия – 1000 м.
Основными источниками загрязнения
атмосферного воздуха золой, оксидами
серы, азота, углерода, мазутной золой
являются котельные агрегаты. Очистка
уходящих газов от золовых частиц осуществляется
в золоулавливающих установках инерционного
типа: БЦУ-160-896, БЦУ-М6-14х13, ЦБ-16р-82х2у-4000,
ЦБ-18р-100х2у-4000 со средней эффективностью
очистки 92,6 %.
Образование окислов азота
регулируется технологическими методами.
На котлах ПК-38 организовано третичное
дутье первичным воздухом. Красноярская
ГРЭС-2 сжигает низкосернистые бурые
угли Ирша-Бородинского разреза, очистка
дымовых газов от сернистого ангидрида
имеет приоритетное значение для высокосернистых
углей. [3]
Источниками загрязнения
угольной пылью являются топливоподача
ГРЭС и угольный склад. На тракте топливоподачи
для улавливания угольной пыли установлены
аспирационные установки в количестве
34 штук со средней эффективностью очистки
95,3 %.
В составе проекта нормативов
предельно допустимых выбросов (ПДВ)
загрязняющих веществ выполнен расчет
рассеивания загрязняющих веществ
в атмосфере с определением ожидаемых
концентраций на границе зоны жилой
застройки при максимальном расходе топлива
наихудшего качества. Расчеты показали,
что на границе зоны жилой застройки концентрация
выбросов основных загрязнителей меньше
ПДК. Превышения ПДВ по контролируемым
ингредиентам не выявлено.
Загрязнение атмосферы
Первым шагом в установлении
вредного воздействия, связанного с
загрязнением воздуха, является разработка
критерия качества воздуха, а также
стандартов качества.
Стандарты качества
определяют уровни качества воздуха
и предельно допустимые выбросы
(ПДВ), которые необходимо выдерживать
для обеспечения безопасности
жизни.
Контролирующие органы
обязаны осуществлять количественный
и качественный контроль. Другим
подходом к улучшению состояния
атмосферы является требование
применения передовых технологических
процессов, замена вредных материалов
безвредными, применение мокрых
способов обработки сырья вместо
сухих.
Как правило, на
промышленных предприятиях используются
процессы или устройства для
газоочистки и пылеулавливания,
чтобы уменьшить или предотвратить
величину выброса. Процессы газоочистки
могут также разрушить или
менять его химические или
физические свойства так, что
он становится менее опасным
В некоторых случаях
используют метод рассеивания
в атмосфере. Дымовые трубы
должны быть достаточно высокими
(300-350 метров), для обеспечения хорошего
разбавления примесей путём обтекания
воздуха вокруг зданий в зоне
аэродинамических теней. Кроме
того, необходимо учитывать температуру
выбросов и месторасположение
труб. Предприятия строят с подветренной
стороны по отношению к жилым
районам. На ряде предприятий
факельные газы используют для
отопления зданий, а их избыток
направляется на теплоцентраль.
[2]
По масштабам загрязнение
окружающей среды можно разделить
на локальное, региональное и глобальное.
Эти три вида загрязнения тесно связаны
между собой. Как правило, первичным является
локальное загрязнение, которое, если
скорость процесса загрязнения больше
скорости естественного очищения, переходит
в региональное и затем при накоплении
количественных изменений - в глобальное
изменение качества окружающей среды.
Для глобального загрязнения наиболее
важным является временный фактор.
Существование таких
процессов свидетельствует об
ограниченности ресурсов атмосферы
и о пределах её естественного
самовосстановления. Например, использование
воздуха в производственных процессах
издавна предполагало естественные
способности атмосферы к восстановлению
первоначальных качеств. В частности,
дымовые выбросы в атмосферу,
содержащие микрочастицы и токсичные
вещества, представляют собой не
что иное, как метод разбавления.
И даже в наши дни при
строительстве высотных и сверхвысотных
труб продолжают пользоваться
этим древним методом. Однако
резкое возрастание объемов выбросов
привело к тому, что масштабы
загрязнение вплотную приблизились
и даже часто перешагивают
пределы самовосстановления атмосферы.
При современных
уровнях загрязнения вредные
вещества от источника загрязнения
распространяются на десятки
и сотни километров. И даже
само понятие источник загрязнения
несколько меняет смысл. Если
в каком-либо промышленном районе
можно выделить точечные источники
загрязнения, то в масштабе
региона целый промышленный район,
например крупный город, может
рассматриваться как единый источник
с системой точечных, линейных (автомагистрали)
и групповых источников. Более
того, даже весь регион и даже
целая страна может выступать
в роли единого источника загрязнения.
Современное индустриальное
производство оказывает значительное
воздействие на природу в глобальных
масштабах. Хотя большая часть загрязняющих
веществ и тепловой энергии вырабатывается
на ограниченной площади, главным образом
в промышленных районах Северной Америки,
Европы и Азии, вследствие особенностей
циркуляции атмосферы и перемещений в
водной оболочке Земли значительная часть
некоторых, относительно долго живущих
загрязняющих веществ рассеивается на
огромных пространствах и даже по всей
Земле, приводя к региональному и глобальному
загрязнению.
К настоящему времени
определились некоторые важные
проблемы в области антропогенного
глобального загрязнения окружающей
природной среды, к числу которых
относятся:
Таким образом,
масштабы антропогенного воздействия
на окружающую среду и уровень
вытекающей из этого опасности
заставляют искать новые подходы
к развитию технологических процессов,
которые, являясь не менее эффективными
в экономическом смысле, во много
раз превосходили бы существующие
по степени экологической чистоты.
Фактически противоречие между
экономикой и экологией означает
противоречие между необходимостью
гармоничного развития системы
природа-человек-про зводство