3.2 Класифікація методів очищення
В залежності від кількості відходів, що утворюються, їх фізико-хімічних властивостей і необхідного ступеня очищення, застосовуються різноманітні методи очищення:
механічні;
хімічні;
фізичні;
фізико-хімічні;
термічні;
біохімічні.
Механічні методи використовуються для очищення повітря від завислих та стічних вод від замулених у них твердих і рідких частинок. Очищення здійснюється під чинністю сили тяжіння, інерції, центрифугових сил, теплового руху, явищ змочування та ін.
Хімічні методи (або реагентні) використовуються для перетворення речовин, що містяться у відходах, у речовини з потрібними властивостями. Наприклад, перетворення розчинених речовин у нерозчинені, доведення рН-показника кислих і лужних стоків до значень, що дозволять їх скид у водоймище та ін.
Фізичні методи пов’язани зі зміною фізичних властивостей речовин шляхом впливу на гази або рідини, що очищаються, випромінювань та полів. Наприклад, укрупнення замулених частинок, внаслідок чого інтенсифікується процес осадження, надання електричного заряду завислим частинкам, що осідають на електродах та ін.
Фізико-хімічні методи супроводжується протіканням обох видів процесів. Зокрема, процеси сорбції, при яких відбувається абсорбція твердим тілом або рідиною (сорбентом) замулених частинок або газів, процеси молекулярного прилипання частинок, що знаходяться в рідині, до газових пузирів, які спливають до поверхні рідини, в результаті чого відбувається її очистка (метод флотації) та ін.
Термічні методи використовуються для випарювання, випаровування і спалювання стічних вод, сушіння й спалювання твердих відходів та в інших випадках.
Біохімічні методи. Ці методи, що використовуються для очистки стічних вод, засновані на спроможності мікроорганізмів руйнувати (мінералізувати) забруднення органічного походження, що містяться в стічних водах.
Наведена вище класифікація є умовною, тому що при використанні зазначених методів процес очищення відбувається під впливом декількох сукупно діючих явищ механічного, хімічного, фізико-хімічного та ін. порядку.
3.3 Методи та засоби захисту атмосфери від фізичних та хімічних забруднень
Потенціал стійкості атмосфери – це здатність атмосфери виводити за власні межі забруднюючі речовини (самоочищення).
Несприятливі для очищення атмосфери чинники
відсутність опадів і вітрів;
тумани;
інверсія;
кліматичні умови або пора року.
Організаційні та технологічні методи боротьби з забрудненням атмосфери:
1) зменшення кількості ТЕС за рахунок введення в дію більш потужних‚ забезпечених ефективними системами очищення і утилізації газових і пилових відходів;
2) очистка мінерального палива від піриту (сірчаного колчедану) до його надходження в топки ТЕС;
3) заміна вугілля та мазуту екологічно чистішим газовим паливом;
4) регулювання двигунів внутрішнього згоряння в автомобілях‚ установка на них спеціальних каталізаторів для допалювання пального‚ впровадження електронних систем для регулювання надходження пального;
5) заміна фреонів;
6) збільшення обсягів озеленення міст і сіл;
7) правильне планування і розташування житлових та промислових районів у містах;
8) використання під час будівництва звукопоглинаючих матеріалів;
9) ізоляція джерел шуму кожухами‚ ковпаками‚ застосування пристроїв, які зменшують шуми;
10) встановлення електрофільтрів, мокрих золоуловлювачів, батарейних циклонів на ТЕС
Засоби захисту від шуму - будівельно-акустичні: звукоізоляція, екранування, звукопоглинання.
Захист від електромагнітних випромінювань - екранування селітебних територій будинками з високим змістом залізобетонних конструкцій, зміна спрямованості випромінювання антен, багаторядна посадка зелених насаджень по фронту поширення електромагнітних хвиль і ін.
Теплова енергетика працює з використанням технологій як мінімум півстолітньої давності. Крім того, використання майже на всіх електростанціях морально застарілої технології пиловугільного (факельного) спалювання вугілля з рідким шлаковидаленням висуває жорсткі вимоги до якості палива.
Напрямки зміни технології на ТЕС і ТЕЦ для запобігання забрудненню атмосфери продуктами згоряння палива та з метою зменшення ймовірності утворення кислотних дощів:
а) розсіювання оксиду сірки в більш високих шарах повітряного басейну за допомогою спорудження на ТЕС високих димових труб;
б) використання вугілля з низьким вмістом сірки на нових установках;
в) очищення вугілля від сірки;
г) використання порошкоподібного вугілля і видалення сірки з топочних газів, що відходять.
д) Використання котельних агрегатів з циркулюючим киплячим шаром (ЦКШ). Енергоблоки з такими котлами на цей час досягли потужності 200–460 МВт, у тому числі з котлами надкритичних параметрів, забезпечуючи високу економічність, надійність, екологічну чистоту та маневреність.
Інші технології:
внутрішньоциклова газифікація вугілля (горючі гази водень, окис вуглецю, метан) у поєднанні з парогазовими установками, які дають змогу підвищити ККД використання палива;
спалювання водовугільного палива;
паливні елементи тощо.
Комплексна підготовка вугілля до спалювання дозволяє знизити і спростити процес спалювання палива, скоротити витрати палива і знизити працевтрати на транспортування, зокрема, для індивідуальних споживачів у затареному вигляді і з протипиловою обробкою (парафінування). Аналогічні підходи застосовують і до високосірчистої нафти.
Вміст основних шкідливих домішок у димах
-
Паливо
Шкідливі домішки
легка зола
SO2
Nox
Вугілля:
- березівське буре
6,66
0,48
0,41
- кузнецьке СС
20
0,85
1,22
- донецьке виснажене
24,2
5,4
0,70
- екібастузьке
63,9
2,24
0,79
- підмосковне буре
50,5
11,2
0,58
- естонські сланці
81,5
3,56
0,65
Мазут (3% сірки)
0,1
3,98
0,8
Газ
-
-
0,7
Запропоновані й принципово нові методи очищення топочних газів. Досить поширеним є "допалювання" первинних продуктів згорання.
Всього на ТЕС України встановлено 104 енергоблоки потужністю від 150 до 800 МВт загальною потужністю 28,7 млн кВт.
Утилізація золи. Останнім часом золу стали використовувати для різних цілей. Бетони, в яких міститься 20% золи, дають скорочення циклу пропарювання виробів удвоє. Вироби з додаванням золи морозостійкі, краще протистоять агресивному середовищу, мають ідеальну гладку поверхню. Золу використовують як мінеральну добавку в асфальтобетон і замість піску в керамзитобетоні. Досить перспективним є застосування золи у виробництві цегли і зольного гравію.
Будівельна компанія Lafarge і ПАТ «Центренерго».
Підписання спільного Меморандуму про наміри – основа для розробки бізнес-плану і подальшої реалізації будівництва на території Трипільської теплової електростанції промислової установки. До її складу буде входити система сухого відбору золи виносу на енергоблоках ТпТЕС і сепараторна установка із пропускною здатністю до 400 тис. тонн на рік золи виносу.
В результаті переробки виділяється матеріал з високим вмістом вуглецю (50-60%), який у процесі переробки може набувати пиловидної, брикетованої або пастоподібної форми. Надалі він направляється на повторне доспалювання в котлах разом з вугіллям, зольність якого становить 12-18%.
Іншим продуктом є матеріал з низьким вмістом вуглецю (менше 4%), придатний для будівельної індустрії.
Таким чином, зола практично перестає надходити на золовідвали, переходячи з категорії "відходи" в категорію "продукти".2013 р.
Забруднення атмосфери важкими металами від автотранспорту
РАЕС - 338 автомобілів, з них дизельних 118 і бензинових 220, та 7 одиниць залізничного транспорту
ХАЕС - 213 транспортних засобів (115 з них працюють на бензині, 98 – дизельні)
Інший недолік ТЕС полягає в тому, що перетворення теплової енергії, яка міститься у викопному паливі, супроводжується колосальними втратами.
Сучасна теплова електростанція, яка працює на вугіллі і виробляє пару для наступного перетворення її енергії за допомогою турбогенератора в електричну, досягає ефективності 40%, іншими словами, лише 40% теплової енергії, яку віддає вугілля під час згорання, перетворюється в електричну. Такою ж приблизно є й ефективність теплових електростанцій, які використовують нафту.
Одержання електричної енергії супроводжується марним використанням великої частини теплової енергії викопного палива - вугілля, нафти та природного газу. Особливо великими є витрати, коли одержана електрична енергія знову перетворюється в тепло на місці її використання.
Водовугільне паливо
Вугілля для палива - високоякісне енергетичне вугілля із низьким вмістом сірки та золи.
Вода - попередньо підготовлена, очищена вода.
Пластифікатори. Використання пластифікаторів у водовугільному паливі спричинено необхідністю забезпечення особливих характеристик: низької в'язкості, доброї текучості, тривалої стабільності зважених частинок вугілля.
Найбільш часто застосовують домішки на основі
технічних лігносульфонатів (відходи при виробництві паперу за сульфітною технологією),
гуматні реагенти (натрієві солі гумінових кислот різних фракцій),
поліфосфати, які ефективно діють в лужному середовищі (при рН = 9÷13, при 40% води у паливі).
Недоліки технології отримання водовугільного палива:
великі енерговитрати на подрібнення, особливо на “мокре”;
значний знос поверхонь млинових деталей;
- необхідність введення ПАР для підвищення реакційної здатності ВВП, тому потрібно вдосконалювати технології подрібнення вугілля.
Узагальнені переваги при виборі водовугільного палива:
Скорочення викидів сполук NOx (включено до Кіотського протоколу)
Паливо є пожежо- та вибухобезпечне, зручне при транспортуванні
Можливість сумісного використання водовугілля з іншими видами палива
Безпечність для довкілля при раптових розливах
Майже повне виключення втрат теплоти через високу ступінь спалювання