5.2.3. Боротьба із забрудненням тес

Проблема запобігання забрудненню повітряного басейну від ТЕС є першочерговою в охороні навколишнього середовища, оскільки основними відходами енергетичного виробництва є газоподібні продукти.

У всіх промислово розвинених країнах об’єми викидів шкідливих речовин в повітря і водойми визначаються гранично допустимими концентраціями (ГДК). Абсолютна кількість шкідливих речовин, включаючи теплові, навколо місця їх викиду (димові трубки) залежить як від концентрацій, що містять забруднені потоки газу, так і умов розсіяння. Тому рекомендується димові труби розміщувати на більш високих відмітках місцевості, а висоту робити по можливості більшою. Існують труби висотою 180, 250, навіть 320 м. Крім того рекомендується здійснювати розосередження об’єктів теплоенергетичного виробництва, що, крім розсіювання, сприяє очищенню повітряних мас.

Одним з найбільш перспективних та радикальних напрямків у запобіганні викидам забруднюючих речовин в атмосферу та природні водойми є зміна технології виробництва, котра дозволила б значно скоротити шкідливі викиди.

Так, зменшення забруднення повітря можна досягти при спалюванні вугілля в киплячому шарі. Метод полягає в тому, що вугілля у вигляді шару часток підтримується потоком повітря, яке забезпечує краще надходження кисню в масу вугілля. При цьому спостерігається висока ефективність спалювання вугілля навіть при середніх температурах (800…900°С), внаслідок чого відбувається розплавлення золи з послідуючим відкладанням її на поверхні нагріву. Крім того, додавання до палива вапняку чи інших аналогічних матеріалів забезпечує уловлення і видалення сірчистих з’єднань при спалюванні в самому «киплячому шарі». ККД котлоагрегатів, що працюють в режимі «киплячого шару» становить 78…95%.

Другим екологічно і економічно привабливим технологічним процесом спалювання вугілля є використання магнітно-динамічних генераторів (МГД-генератори), що запобігають викидам в атмосферу окислів азоту, які інтенсивно утворюються при високих температурах спалювання вугілля, а також очищають продукти згоряння від твердих часток присадок. Характерною особливістю цього процесу є вироблення електричного струму не за допомогою паротурбінних генераторів, а в результаті проходження розплавленої робочої рідини або газу через магнітне поле. Струм знімається за допомогою електродів, які встановлені вподовж каналу руху цих потоків в генераторі. Щоб робоче тіло набуло електропровідності, перетворюючись в плазму, його температуру піднімають до 2000°С і вище. Для підвищення електропровідності плазменного потоку в камеру спалювання вводять присадки, наприклад, карбонат калію. МГД-генератори поки мають невеликий ККД (біля 60%).

Сучасні технології використання в якості палива мазуту з високим вмістом діоксиду сірки і ванадію передбачають перетворення його спочатку в газоподібний стан з видаленням при цьому забруднюючих домішок, а після цього виконувати спалювання очищеного газу.

Аналогічно сучасні технології спалювання сланців передбачають спочатку перетворення їх в рідину або газоподібну форму з відокремленням значної кількості шкідливих речовин з послідуючим спалюванням в котлоагрегатах.

Для очищення димових газів від золи на ТЕС застосовують електрофільтри, мокрі золовловлювачі з трубами Вентурі і батарейні циклони. Звичайно перші застосовують на великих енергоблоках потужністю більше 300 МВт, другі встановлюють за котлоагрегатами середньої продуктивності. У деяких випадках, наприклад, за високої зольності палива або необхідності забезпечити високу надійність золовловлювання, установки складаються з двох або більше послідовно розташованих апаратів. При цьому, як останню по ходу газів ступінь, встановлюють електрофільтр.

Затримана золовловлювачами зола із значним вмістом оксидів кальцію, калію і деяких мікроелементів використовується для луження кислих ґрунтів і як добрива в сільському господарстві. Сланцева зола знаходить застосування у промисловості будівельних матеріалів.

В районах розміщення електростанцій, що працюють на вугіллі з високим вмістом сірчистих сполук, сірчистий газ (діоксид сірки) у взаємодії з водяною парою повітря перетворюється у стійку сірчану кислоту, яка випадає разом з опадами на прилеглу територію, обумовлюючи забруднення ґрунтів і водойм. Захистом від сірчистих сполук, крім розсіювання в повітрі, є попередня обробка палива до спалювання в котлах з метою зниження сірки в ньому. Існує ряд способів попередньої обробки палива: магнезитовий, аміачно-циклічний, розчином солей натрію. Але найбільш поширеним способом є вапняковий. Спосіб полягає в додаванні до палива вапняку або доломіту, внаслідок чого утворюється сульфат кальцію, який разом із золою затримується в золовловлюючих пристроях. Це дає змогу вловлювати близько 90% сірчаного та сірчистого ангідридів.

Зниження викидів окислів азоту здійснюється рециркуляцією газів, двоступеневим спалюванням, виключенням надлишків подачі та зниженням температури підігріву повітря, оптимізацією згоряння палива в топці котлів та рядом інших заходів, які пов’язані з конструктивними особливостями котельних агрегатів та видами палива.

Заходи по очищенню і охолодженню води ТЕС спрямовані на видалення: хімічних сполук, які утворюються внаслідок промивки теплосилового обладнання; хімводоочистки і гідрозоловидалення; нафтопродуктів, які надходять в стічні води при охолоджуванні мастилоохолоджувачів, теплових скидів від всіх теплообмінних апаратів.

На великих об’єктах вироблення енергії всі ці проблеми розв’язуються на автономних очисних спорудах із застосуванням систем зворотнього водопостачання (рис. 23). На дрібних об’єктах основна частина забруднюючих речовин повинна видалятись централізованими очисними спорудами міст і селищ.

Рис. 23. Схема зворотнього водопостачання ТЕС:

1 – котлоагрегат; 2 – турбіна; 3 – конденсаторний бак; 4 – насос; 5 – градирня; 6 – очисні пристрої; 7 – джерело поповнення води

Видалення хімічних забруднюючих речовин може здійснюватись у відстійниках, в які вводять речовини-нейтралізатори і реагенти. Очищення води від нафтопродуктів виконують за допомогою флотаторів і нафтовловлювачів, охолоджування – за допомогою градирень і бризкальних басейнів. Гідрозоловидалення може мати свої системи очищення і водопостачання.