Воздействие промышленных объектов на окр. среду / 14. Выбросы ТЭС

Влияние вредных выбросов электростанций на природу и человека.

ТЭС представляет собой длительный и непрерывно действующий источник выбросов, поэтому влияние её на окружающую среду значительно и требует постоянного регулирования и контроля.

Существует два основных вида воздействия выбросов: локальное и общее (глобальное). Локальное воздействие выбросов ТЭС на окружающую среду и человека распространяется на прилегающий район диаметром до 20-50 км. Глобальное (общее воздействие) распространяется на биосферу с учётом выбросов других предприятий на любом расстоянии от данной ТЭС.

Рассмотрим вопросы локального влияния вредных веществ, выбрасываемых ТЭС.

Неблагоприятное действие на окружающую среду оказывают оксиды азота и серы: разрушается хлорофилл растений, повреждаются листья и хвоя. Нарушение фотосинтеза и дыхания хвои начинается с концентрации SO₂, составляющей 0,23 мг/м³. При содержании SO₂ в воздухе 0,08 - 0,23 мг/м³. происходит уменьшение интенсивности фотосинтеза и медленное увядание хвои. Лиственные деревья начинают поражаться при концентрации SO₂ от 0,5 до 1 мг/м³. При концентрации диоксида серы или пыли в атмосферном воздухе 0,08 мг/м³ ощущается дискомфорт у людей. Постоянное пребывание людей в атмосфере с концентрацией указанных веществ выше 0,5 мг/м³ приводит к более частым заболеваниям и возрастанию смертности.

Поступающий в атмосферу триоксид серы (SO₃), взаимодействуя с влагой воздуха, образует серную кислоту, которая активно разрушает конструкции и оборудование.

Диоксид азота оказывает раздражающее действие на ды­хательные пути и слизистую оболочку глаза.

Оксиды азота, поглощая естественную радиацию, как в уль­трафиолетовой, так и в видимой части спектра, снижают прозрачность атмосферы и способствуют образованию фотохимического тумана - смога.

Очень токсичен пентаоксид ванадия V₂O₅, входящий в со­став золы мазута. Это вещество вызывает раздражение ды­хательных путей у человека и животных, поражение кожи расстройство кровообращения и нервной системы, а также нарушение обмена веществ.

Бенз(а)пирен обладает канцерогенными свойствами, т. е. способен вызывать злокачественные заболева­ния. Оксид углерода (СО) изменяет состав крови, приводит к нарушению нервной деятельности.

Санитарным законодательством РФ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) веществ, загрязняющих воздух и водоемы. Виновные в превышении этих норм несут ответственность в соответствии с законом.

ПДК - максимальное количество вредного вещества в единице объема или массы воздуха, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченного времени не вызывает каких-либо болезненных изменений в организме человека и неблагоприятных наследственных изменений у потомства.

Для вредных веществ установлены две величины ПДК: максимально-разовая (ПДК_мр), определяемая в пробах в течение 20 мин, и среднесуточная (ПДК_сс) - средневзвешенная за 24 ч ПДК определяется на уровне дыхания человека.

Таблица 1.3. Значение предельно допустимых концентраций для некоторых веществ.

Вещество	ПДКм.р. мг/м^3	ПДКс.с., мг/м^3	Класс опасности
Диоксид азота NO2	0,085	0,04	2
Оксид азота NO	0,6	0,06	3
Диоксид серы SO2	0,5	0,05	3
Бенз(а)пирен С20Н16	-	0,1 мкг/100 м^3	1
Пентаоксид ванадия V2O5	-	0,002	1
Сажа	0,15	0,05	3
Оксид углерода СО	5	3	4
Аммиак NH3	0,2	0,04	4
Сероводород H2S	0,008	-	2
Пыль неорганическая, содержащая диоксид кремния, %:
>70	0,15	0,05	3
20—70	0,3	0,1	3
<20	0,5	0,15	3
Угольная зола ТЭС*	0,05	0,02	2

По степени опасности (токсичности) различают четыре класса веществ: 1 - чрезвычайно опасные, 2 - опасные, 3 - умеренно опасные, 4 - относительно безопасные.

Для каждого из выбрасываемых вредных веществ должно соблюдаться условие:

где С_i—приземная концентрация i-го вредного вещества, мг/м³;

ПДК_i - значение ПДК i-го вредного вещества.

Совместное присутствие ряда вредных веществ в атмосферном воздухе может усиливать их токсичность. Такие вещества называются вредными веществами однонаправленного действия. При одновременном содержании в атмосферном воздухе нескольких вредных веществ однонаправленного дей­ствия их допустимые концентрации должны удовлетворять неравенству

где C₁ С₂ и С_n—концентрации вредных веществ однонаправ­ленного действия в атмосферном воздухе, мг/м³;

ПДК₁, ПДК₂ и ПДК_n - соответствующие значения ПДК этих веществ, мг/м³.

Показатель суммарной вредности П^Σ продуктов сгорания можно выразить суммой частных показателей вредности:

где П_i—значения частных показателей вредности, характеризующих удельное количество вредного вещества и его от­носительную токсичность.

Для простоты использования П_i частные показатели при­водятся к безразмерному виду, а токсичность выражается как отношение ПДК данного ингредиента к ПДК золы.

С учетом технологии использования топлива все вредные вещества можно классифицировать на две группы.

К первой группе относятся вредные вещества, мало зави­сящие от технологии сжигания. Это диоксид серы, соединения ванадия.

Ко второй группе принадлежат вредные вещества, образование которых зависит от технологии и режима сжигания топлива (летучая зола, оксиды азота, оксид углерода, безн(а)пирен и др.). Выбросы этих веществ изменяются в зависимости от мощности и типа топочного устройства, избытка воздуха и т. п.

Частные показатели вредных веществ первой группы опре­деляются по формуле

где Г_i - масса примеси в рабочем топливе, %;

η-степень удаления данной примеси из дымовых газов перед их выбросом в атмосферу, %;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость осаждения твердых частиц золы в атмосфере (для газовых примесей F=l);

М_т, М_г -относительные молекуляр­ные массы примеси в топливе и продуктах его сгорания;

ПДК_i.— предельно допустимая концентрация примеси в призем­ном слое атмосферного воздуха, мг/м³.

Частные показатели вредных веществ второй группы опре­деляются по формуле

где С_i - концентрация данной примеси в 1 м³ дымовых газов при нормальных условиях, г/м³;

V^т—объем дымовых газов, получа­ющихся при сжигании 1 кг топлива при нормальных условиях, м³/кг;

Q_н^р - низшая теплота сгорания топлива, ккал/кг.

С увеличением мощности ТЭС и объема дымовых газов для обеспечения требуемого качества атмосферного воздуха приходится увеличивать высоту, а, следовательно, и стоимость дымовых труб или применять более эффективные и дорогие пыле- и газоочистные установки. Все это увеличивает не только абсолютные, но и удельные капиталовложения на сооружения по защите окружающей среды. Следует также учитывать, что чем больше П^Σ, тем выше удельные затраты по защите окружающей среды и тем меньше выигрыш от увеличения мощности ТЭС. Таким образом, показатель П^Σ может быть использован в технико-экономическом анализе выбора мощности ТЭС с различными видами топлива.

Нормирование предельно допустимых выбросов (ПДВ)

Предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу - это максимальный разовый (контрольный) выброс в граммах в секунду (г/с) или годовой (т/год), является нормативом, устанавливаемым для каждого источника выбросов и для предприятия (ТЭС, котельной) в целом, за соблюдением которого организуется контроль.

Максимально-разовый и годовой ПДВ от всех источников выбросов должен обеспечить концентрацию вредных веществ в атмосферном воздухе, не превышающую ПДК.

Если не удается обеспечить ПДК, то рассчитывается и устанавливается вместо ПДВ временно согласованный выброс (ВСВ), который периодически, не реже одного раза в пять лет, должен переутверждаться с целью достигнуть ПДВ.

Разработчиком ПДВ (ВСВ) могут быть предприятия, голов­ная ведомственная организация (ГВО) или сторонняя ор­ганизация на договорных началах.

Основными нормативными документами, регламентирующи­ми разработку предложений по ПДВ (ВСВ), являются государственные стандарты и нормативы, отраслевые нормативные до­кументы, а также указания по разработке ПДВ (ВСВ) реги­ональных органов.

Нормированию подлежат организованные выбросы вредных веществ через дымовые трубы от стационарных энергетических и водогрейных котлов. Не рассматриваются при разработке проекта нормативов прочие выбросы ТЭС - вентиляционные, транспортные, пыление топливных складов, золоотвалов, а также залповые выбросы при очистке конвективных поверхностей котлов.

Норма выбросов оксидов азота NO_X устанавливается исходя из расчета полного окисления монооксида NO в ат­мосфере до NO₂.

При выборе способов уменьшения загрязнения атмосферы Выбросами действующих ТЭС и котельных должен быть рассмотрен широкий круг мероприятий различного характера, в том числе:

• изменение качества топлива - ограничение содержания серы, применение при особо неблагоприятных условиях малосер­нистого мазута или природного бессернистого газа;

• изменение режима работы и состава основного оборудова­ния - перевод ТЭЦ в режим котельных, демонтаж устаревших котлов, работа городских ТЭЦ по тепловому графику, замена малоэффективных золоуловителей более совершенными уста­новками, автоматизация процесса горения и т. д.;

• реконструкция оборудования, например организация рецир­куляции дымовых газов, двухступенчатого сжигания, впрыска воды в горелки для уменьшения образования оксидов азота;

• обоснованное изменение параметров дымовых труб с целью улучшения рассеивания дымовых газов;

• строительство установок по очистке дымовых газов от оксидов серы и азота;

• внедрение автоматизированных систем контроля за выбро­сами и за состоянием атмосферного воздуха в районе мак­симального воздействия дымового факела ТЭС;

• оснащение котлов системой подавления оксидов азота с использованием контактных теплообменников в «хвосте» котла;

• разработка и использование катализаторов для очистки дымовых газов от оксидов азота;

• разработка новых способов сжигания топлива с утилизацией углекислоты;

• внедрение физико-химических технологий очистки дымовых газов, в том числе с помощью пучка электронов.

5