Охрана окружающей среды дело важное
Охрана окружающей среды от продуктов сгорания топлива на тепловых электростанциях имеет очень большое значение.
При сжигании на теплоэлектростанциях топлива, особенно низкосортного угля, содержащего много балласта, образуется много шлака, летучей золы, сернистого газа, окислов азота.
Транспорт золы и шлаков электростанций, сжигающих твердое топливо, в нашей стране осложняется тем, что ГРЭС и ТЭЦ используют низкосортный уголь с большим содержанием балласта. Удельный вес твердого топлива, потребляемого тепловыми электростанциями, равнялся в 1976 г. 42%, а объемы выбросов в атмосферу составили более б млн. т.
Удаление шлака и золы на современных тепловых электростанциях происходит в основном гидравлическим методом с транспортировкой его в золоотвалы по трубопроводам. Этот высокомеханизированный способ наиболее рационален, но имеет два существенных недостатка — требует большого количества воды и труб для водопроводов, которые приходится часто менять из-за высокой абразивности твердых частиц шлака. Поэтому при организации гидрозолоудаления, как правило, предусматриваются устройства очищения и возврата воды в систему.
При выборе мест сооружения тепловых электростанций уделяется особое внимание выбору площадей для золоотвалов, имеющих внушительный размер. Так, для Запорожской ГРЭС под золоотвал отведен участок в 150 га на расстоянии 1,5 км от главного здания. Емкость золоотвала составляет 15 млн. м3 и обеспечивает складирование шлаков всего лишь на 15 лет. На I очереди Рязанской ГРЭС, сжигающей многозольный подмосковный уголь, годовой объем шлака составляет болев 8,0 млн. т (или 4,8 млн. м3).
Большое количество шлака поступит в будущем от сооружаемых четырех крупнейших Экибастузских ГРЭС. Общий вес шлаков при работе на полную мощность составит примерно 30 млн. т в год.
Для удаления летучей золы на тепловых электростанциях сооружаются дымовые трубы. На первом этапе развития теплоэнергетики дымовые трубы сооружались для каждого котла, устанавливались на крыше здания и были невысокими. В последующем, особенно при сооружении крупных тепловых электростанций, наметилась тенденция строительства высоких дымовых труб, обслуживающих несколько котельных агрегатов.
Такое направление диктовалось необходимостью выброса продуктов сгорания в верхние слои атмосферы, при этом происходило их рассеивание на большой площади. Динамика сооружения высоких труб стремительно росла, от первых труб высотой 100 м скоро перешли к сооружению труб в 120, 150, 180, 200 м.
За последние годы в Советском Союзе на крупных тепловых электростанциях сооружаются уникальные дымовые трубы высотой 250 и 320 м.
На Костромской ГРЭС для четырех энергоблоков по 300 МВт сооружена одноствольная железобетонная труба высотой 250 м. Для последующих четырех блоков по 300 МВт этой ГРЭС построена труба высотой 250 м, состоящая из внешней железобетонной оболочки и четырех внутренних металлических стволов (для каждого блока). Несмотря на некоторое увеличение затрат по сравнению с одноствольной трубой, эксплуатационные преимущества четырехствольной трубы очевидны — при ремонте одного из стволов в работе остаются три ствола.
С целью улавливания летучей золы из продуктов сгорания твердого топлива электростанции оборудуются различными системами золоулавливания. Энергетические блоки тепловых электростанций мощностью 300 МВт оборудуются многопольными электрофильтрами с осадительными электродами высотой 12 м с КПД улавливания золы до 99,5%.
На Экибастузской ГРЭС № 1, которая будет сжигать многозольный экибастузский уголь, запроектированы к установке четырехпольные электрофильтры с КПД улавливания золы 99,5%. Применяются также мокрые золоулавливатели (в отличие от сухих электрофильтров) с трубами Вентури; однако эти золоулавливатели имеют КПД улавливания в пределах 96— 97%.
Вместе с тем следует отметить, что указанные КПД улавливания летучей золы могут быть выдержаны при строгом режиме работы электродов и содержания золоулавливающего оборудования в образцовом состоянии, а также при выдерживании температуры уходящих газов в определенном диапазоне.
Проблема золо- и шлакоулавливания значительно облегчается при условии использования их в народном хозяйстве. Проведенными экспериментами установлена возможность и экономическая эффективность использования золы из электрофильтров в качестве добавок (наполнителей) к цементу при приготовлении бетона. Шлак электростанций может быть использован в более широком масштабе при изготовлении шлакобетонных блоков, дорожных покрытий.
Улавливание и удаление из дымовых газов сернистого ангидрида и окислов азота значительно сложнее. Пока в мире нет апробированных способов улавливания сернистого ангидрида и особенно окислов азота.
В настоящее время принято решение соорудить на Рязанской ГРЭС опытно-промышленную установку по очистке дымовых газов подмосковного угля от сернистого ангидрида. Очистка от серы мазута возможна путем предварительной его газификации. Подобная опытная установка сооружается на Дзержинской ТЭЦ. Метод энерготехнологии также позволит сократить количество серы в угле и мазуте. Обессеривание мазута до 1,5—2,5% для ГРЭС и до 1,0—0,5% для ТЭЦ можно производить на нефтеперерабатывающих заводах. Борьба с окислами азота пока ведется в основном за счет организации процесса сжигания топлива путем рециркуляции дымовых газов в топку, применения схемы двухступенчатого сжигания топлива, снижения избытка воздуха в топке, за счет этого удается снизить образование окислов азота в дымовых газах на 25—30%.
В целях снижения выброса в атмосферу твердых частиц и продуктов сгорания серы при использовании канско-ачинских углей и эстонских сланцев ученые Энергетического института им. Кржижановского разработали систему предварительной обработки угля и серы.
Энерготехнологический метод переработки канско- ачинских углей состоит в том, что они подвергаются предварительному нагреву в специальных агрегатах, при этом удаляется излишняя влага. В результате получается высококалорийный полукокс, жидкая смола и химические продукты. В самом процессе удавливается сера, в результате чего выброс сернистых соединений в атмосферу почти полностью исключается.
При переработке в энерготехнологическом процессе эстонских сланцев получается жидкий продукт (сланцевое масло) и многие химические продукты. В агрегатах по переработке сланца сера полностью улавливается. Высокая эффективность этого метода переработки топлива заключается в удалении балласта и серы, получении высококалорийного топлива для тепловых электростанций и химических продуктов для промышленности. С точки зрения охраны окружающей среды ценность энерготехнологической переработки заключается в том, что облагораживается топливо и резко снижается выброс вредных частей продуктов сгорания.
Как видно из четвертой главы, тепловые электростанции во многих странах мира, в том числе и в СССР, играют решающую роль. В то же время у теплоэнергетики имеется уязвимое место — неизбежное сокращение минерального топлива. А оно основа развития тепловых электростанций, от запасов топлива зависит будущее теплоэнергетики.
Есть ли в природе другие источники энергии, которые могут быть использованы для получения электрической энергии? Такие источники есть, и их немало.
Наиболее освоенным видом энергии является энергия рек, водоемов. Этот вид энергии относится к вечно возобновляемому источнику. В самом деле — реки текут миллионы лет, в течении воды скрывается колоссальный запас энергии. Человек много веков назад познал природу падения воды и научился ее использовать, Вначале это были простейшие водяные колеса, они приводили в движение различные механизмы, от мельничных жерновов до вращения станков. С изобретением электрогенератора была открыта новая страница — гидроэнергетика.
Большая часть стран всего мира имеет реки, на которых сооружены или могут быть построены гидроэлектростанции.
Могут ли мировые запасы гидроэнергии покрыть все потребности в электрической энергии, каковы потенциальные ее запасы в нашей стране? Эффективно ли строить крупные гидроэлектростанции? Наконец, какое место занимает Советский Союз по объему производства и использованию запасов гидроэнергии?
Все эти вопросы изложены в пятой главе этой книги.
