Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. Актуальные вопросы безопасности при формировании культуры безопасной жизни

«Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»

г. Санкт-Петербург, Россия

L.G. Stolnikova

IDENTIFICATION OF LAWS OF DISTRIBUTION OF TIME

CHARACTERISTICS WITH USE OF SALVATION

FACILITIES AT FIRE

In this article, approbation of the process of using self-rescue means from buildings in case of a fire occurred. The laws of distribution of the temporary characteristics of the training process and the direct movement of people into the security zone are defined

Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia

УДК 632.15

М. В. Вербицкая, Ю. К. Рубцова, Н. Д. Разиньков

ВОРОНЕЖСКАЯ ТЭЦ-1 КАК ОСНОВНОЙ ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ГОРОДЕ ВОРОНЕЖЕ, ПРОБЛЕМЫ И ИХ РЕШЕНИЕ

Вданной статье рассмотрены экологические проблемы тепловой энергетики на примере Воронежской ТЭЦ-1. Данное предприятие имеет целый перечень загрязняющих компонентов, из-за чего формируется экологическая опасность. Это, в свою очередь, представляет собой проблемы, требующие своего разрешения

Внастоящее время именно тепловой энергетике принадлежит опреде-

ляющая роль в производстве электроэнергии во всем мире, на которую приходится почти три четверти необходимой для жизни энергии. И она же считается экологами самой загрязняющей отраслью. Тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практически на все элементы среды, а также на человека, другие организмы и их сообщества.

Разновидностью тепловой электростанции (ТЭС) является теплоэнергоцентраль (ТЭЦ), которая производит не только электрическую, но и тепловую энергию для централизованных систем теплоснабжения.

Одним из основных источников экологически негативных воздействий на окружающую среду в г. Воронеже является ТЭЦ-1. Она расположена в центральной части города, на левом берегу водохранилища.

До перехода ТЭЦ на ставропольский природный газ в качестве основного топлива использовался донецкий уголь марки АШ. При сгорании угля выделяются сернистые и азотистые оксиды, различные летучие частицы (зола и пыль) и большое количество СО2. Сжигание угля приводит к образованию вредных полиароматических углеводородов, включая опаснейший бенз(а)пирен. При

16

сжигании природного газа это оксиды азота, оксид углерода и бенз(а)пирен, причем токсичность уходящих газов связана практически только с оксидами азота, так как концентрация бенз(а)пирена ничтожно мала. При неполном сгорании в выбросах присутствует оксид углерода. Выброс оксидов азота при сжигании на ТЭЦ природного газа в среднем на 20 % ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не свойствами самого топлива, а особенностями процессов сжигания. Коэффициент избытка воздуха при сжигании угля ниже, чем при сжигании газа [1]. В настоящее время среди традиционных топлив газовое, которое используется в качестве основного топлива на ТЭЦ-1, является наиболее экологически чистым, так как при его сгорании образуется гораздо меньше вредных веществ, чем при сгорании угля, а также отсутствуют зола и копоть.

Очистка дымовых газов ТЭЦ от золы осуществлялась скруббером Вентури. В связи с переходом на газовое топливо в его применении нет необходимости.

Скруббер Вентури является наиболее распространенным типом мокрого пылеуловителя, обеспечивающим эффективную очистку газов от частиц пыли практически любого дисперсного состава. Помимо пылеулавливания, скруббер Вентури может осуществлять абсорбционные и тепловые процессы. Его работа основана на дроблении воды турбулентным газовым потоком, захвате каплями воды частиц пыли, последующей их коагуляции и осаждении в каплеуловителе инерционного типа.

Скруббер обеспечивает высокую эффективность очистки (до 99 %) от аэ-

розолей со средним размером частиц 1–2 мкм при их начальной концентрации до 100 г/м3.

Для уменьшения негативного воздействия загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу, на Воронежской ТЭЦ-1 в данное время применяются следующие мероприятия:

1. Двухступенчатое сжигание топлива (рис.1). Сущность способа заключается в том, что процесс горения газа разделяется на две стадии или зоны. В первую зону воздух подаётся в количестве меньшем, чем необходимо для полного сгорания. Догорание продуктов неполного сгорания первой зоны происходит во второй зоне за счёт вторичного воздуха. В результате такой организации процесса сжигания происходит снижение максимальной температуры в пламени (факеле) и уменьшается скорость реакций образования NОх. В зависимости от условий сжигания газа выход NОх снижается на 30 – 50 %.

17

Рис. 1. Двухступенчатое сжигание топлива [5]

2. Сокращение нагрузки котлоагрегата. При неблагоприятных метеоусловиях изменяют режим работы котла, который ведется по режимной карте. Она позволяет обеспечить в регулировочном диапазоне нагрузок надежную и экономичную работу котла с минимальными выбросами в атмосферу вредных веществ (окислов азота), на которые можно влиять режимом работы топки. При снижении нагрузки на 25 % на газе выброс NОх снижается на 50 %.

Специалисты Воронежской ТЭЦ-1 стремятся идти в ногу со временем. Масштабная реконструкция, которая сейчас идет на ТЭЦ-1, заключается в применении современной более экологически чистой парогазовой технологии производства тепловой и электрической энергии. Строительство парогазовой установки мощностью 223 МВт Воронежской ТЭЦ-1 (ПГУ-223) завершится до конца 2018 года, а уже в начале 2019 года мощность ТЭЦ будет увеличена.

В основе ПГУ лежит совместная работа газотурбинной и паротурбинной установок. Топливом является газ. Главными преимуществами ПГУ по сравнению с ПТУ являются высокая экономичность, меньшая потребность в охлаждающей воде, низкие вредные выбросы (выброс оксида азота в 2-3 раза ниже).

Основными источниками выделения загрязняющих веществ в период эксплуатации будут служить камеры сгорания газотурбинных установок ПГУ, а источниками выбросов вредных веществ – индивидуальные дымовые трубы котлов-утилизаторов газотурбинных блоков.

Газовые турбины (LM6000 PD Sprint), которые будут использоваться на Воронежской ТЭЦ-1, являются современной разработкой и отвечают последним мировым достижениям в этой области. ГТУ оснащены камерами сгорания

18

сухого типа DLE (без впрыска воды или пара) для подавления образования NOх при работе турбин на природном газе.

Использование котлов-утилизаторов оправдано их высокой эффективностью и экологичностью. Они решают вопрос переработки отходов и получения дополнительной теплоты за счет использования энергии отходящих газов [3].

Применение оборудования с высокими экологическими параметрами является наиболее действенным мероприятием по снижению выбросов загрязняющих веществ.

Обработка, хранение и утилизация отходов является не менее важной проблемой, как и защита атмосферы. Отходы производства ТЭЦ являются неизбежным побочным продуктом при выработке тепловой и электрической энергии.

При использовании угольного топлива на Воронежской ТЭЦ-1 стояла проблема размещения золошлаковых отходов. По объему образования они занимают одно из первых мест среди отходов энергетического производства. По данным лаборатории Воронежской ТЭЦ-1 ежегодно сжигалось 123997 тонн угля, из которого выход золошлаков составил 40 тыс. т, то есть 27,5 % от количества израсходованного топлива. Из этого количества золошлаков зола составляет 85,4 %, шлаки 14,6 %. В золах и шлаках донецких углей преобладают оксиды кремния и алюминия. Зола этих углей содержит значительное количество несгоревшего топлива. По токсичности золошлаковые отходы относятся к 4-ому классу опасности.

Размещение отходов при сжигании угля производится как на объектах хранения (золошлакоотвал ПП ТЭЦ-1), так и на полигонах (захоронение).

В течение ряда лет золошлаковые отходы вывозились на полигон. Он расположен в 9 км от ТЭЦ-1 у автодороги на Нововоронеж и представляет экологическую угрозу. Это по существу отложенный экологический вред.

Местом хранения угольных отходов является золошлакоотвал. Он предназначен для сбора и естественной утилизации отработавшей золы и шлака, которые образуются при работе теплоэлектроцентрали. Золошлакоотвал расположен на территории ТЭЦ-1 в пойме реки Песчанка и на данный момент является заполненным. По данным администрации ТЭЦ-1 в золоотвале содержатся:

SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O [2].

При переходе ТЭЦ на газовое топливо проблема размещения золошлаковых отходов отсутствует, но золоотвал на данный момент несет отложенный вред природной среде, являясь очагом накопления тяжелых металлов и повышенного радиационного фона. Для исключения негативного влияния отработанных золошлакоотваловна окружающую природную среду проводится их рекультивация. Даже за много лет неиспользуемый золоотвал не способен самостоятельно вернуться в прежнее состояние и стать почвой для нормального роста зеленых насаждений. Грамотно проведенная рекультивация позволяет восстановить почвенное основание под строительство или реализовать на участке проект ландшафтного дизайна.

19

Ежегодно в зависимости от объемов производства электрической и тепловой энергии образуется от 6,5 до 7 тысяч тонн шлама. Основным способом утилизации шламов на сегодняшний день служит их размещение в шламонакопителе для осаждения и обезвоживания (рис. 2). Он предназначен для размещения шлама водоподготовки ТЭЦ.

Рис. 2. Шламонакопитель ТЭЦ-1

Шламонакопитель (пруд-осветлитель) представляет собой открытую земляную емкость, в которой происходят естественные процессы, т.е. идет самовосстановление. Как правило, шламы токсичны и загрязнены органическими и минеральными примесями. Воды в шламонакопителе подвергаются биологической очистке с помощью высших водных растений (камыша). Растения способны утилизировать и включать в свой метаболизм некоторое количество осевших на их поверхности органических и минеральных взвесей, в том числе и токсических соединений, способных к возгоранию.

Повышенной пожароопасностью обладают торфяные отложения и шламовые сгустки. Торфяные отложения образуются в процессе отмирания и распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затрудненного доступа воздуха. Усугубить ситуацию в пожароопасном отношении может камыш, который в летний период значительно покрывает шламонакопитель. В связи с чем требуется осуществлять окос водной растительности, например, при помощи многофункциональной установки амфибии.

Изъятие земель под шламонакопитель связано с невозможностью или ограничениями впоследствии использовать их при попытке рекультивации для хозяйственной деятельности. Пруд-осветлитель сильно загрязняет атмосферу, поверхностные воды и подземные воды, земную поверхность, а системы шламопроводов для транспортировки шламов загрязняют почву и грунтовые воды при повреждении труб и насосов, требуют отвода земельных участков [4].

Внастоящее время негативное воздействие на окружающую среду приобретает всеобъемлющий характер, затрагивая все природные среды. Выходом для общества из этой ситуации должны стать в области электроэнергетики – создание более экологически чистых ТЭЦ, парогазовых и газотурбинных установок, внедрение новых технологий, отличающихся более высокими экологическими показателями, распространение альтернативных источников энергии.

Вцелом предпринятый всесторонний анализ проблемы влияния Воронежской ТЭЦ-1 на окружающую среду позволил выявить основные негативные

20