Цель курса:

Основать концептуальные системные решения, рассчитанные на отдаленную перспективу и преследующие 2 цели: предельно уменьшить потребление ископаемых топлив и в отдаленной перспективе создать ТЭС, практически изолированную от природной среды, не оказывающую влияние на современную экологическую систему.

Как внешний повод (или прикрытие) является политическая защита климата, которая декларирует задачи. Вторичная сторона (80-е г.) (скандинавские страны) является тезисом:

«Кто победит в политике климата, тот будет править» (финансирование, окупаемость, рынок технологий, технологии).

Технология сероочистки

Была разработана в Японии в 60-70 годах. Сейчас законодателями являются Германия, Дания, Швеция, Швейцария.

Существует два вида сероочистки:

1. Мокрая

2. Сухая

Селективный катализатор оксидов азота (СКВ) – это установки восстановления оксидов азота.

Главная задача электростанции – повышение экологической безопасности энергетики и экономия топливных ресурсов.

Стоимость природоохранных технологий достигает 40% от стоимости всей электростанции. А компоновка электростанции зависит от экологических аспектов.

Проблема комбинированной выработки теплоты и электроэнергии

Для наибольшего развития стран в последнюю четверть века существует абсолютный закон – строить только ТЭЦ, а не КЭС.

Природоохранная политика базируется на безусловном исполнении государственных стандартов по охране окружающей среды.

Существует 2 принципа сохранения окружающей среды:

А) Рассредоточение потребителей первичных и вторичных ресурсов (рассредоточение генерации). Рассеяние вредных выбросов в атмосфере, сбросов загрязняющих вод в водоемы и рассредоточение загрязнений по поверхности земли как можно больше по объему и по площади.

Б) Постоянное целенаправленное уменьшение воздействия электростанции на окружающую среду.

Этапы:

1. Глубокая очистка всех выбросов, сбросов, отходов до уровня, при котором надежно исполняются стандарты охраны окружающей среды.

2. Сочетание с глубокой очисткой выбросов, сбросов и отходов с их полной утилизацией (с уменьшением удельных выбросов через внедрение новых технологий). В этом случае улучшается состояние окружающей среды.

3. Новый тип энергетики (после принятия декларации в Рио-де-Жанейро в 1992 году), создание относительно независимых друг от друга самостоятельных территорий промышленной энергетических комплексов полностью обеспечивающих население, поддерживающих стандарты потребления, в которых есть и энергетика, и агропромышленность, и коммунальная сфера с минимальным потреблением ресурсов всех видов, не воздействуя на окружающую среду.

Каждый из этих направлений представляет собой независимый этап развития энергетики, со своими концептуальными электростанциями, со своим типом оборудования, мощностью, типом топлива и его характеристиками, а также со своими способами работы на коммерческом рынке тепло- и электроэнергии.

Стандартом является ПДК, который устанавливается в единицах концентрации): мг (г)/м³ (воздух, вода), мг (г)/м² (почва).

Во всех странах перечень вредных веществ и ПДК отличается, причем эти отличия могут быть существенными.

В РФ электростанции отчитываются по влиянию 6 компонентов, в странах Евросоюза их число может быть от 20 до 30.

С загрязнением воды ситуация более сложная. Для каждой электростанции в зависимости от сжигаемого топлива, качества поверхностных вод и принятых технологий устанавливается от 20 до 60 загрязнителей сбросов.

Загрязнение почвы в сложившейся системе эксплуатации электростанций влияние их на ПДК на почве не учитывается, это связано с тем, что по отечественному законодательству твердые отходы не рассеиваются на территории, а подлежат захоронению в концентрированном виде на золошлакоотвалах. Считается, что если золошлакоотвалы полностью удовлетворяют стандартам, о чем имеется паспорт, а технология доставки, складирования и захоронения также соответствуют, персонал умеет это делать и имеет оборудование, то в этом случае вещества из золошлакоотвалов не попадают в окружающую среду, т.е. он не пылит, а используемая в нем вода не просачивается в грунтовые воды, а эта вода после осветления снова попадает в цикл электростанции.

Считается, что ПДК – это такое воздействие, которое не приводит к заметному ухудшению здоровья людей за время их производственной деятельности, за время жизни до выхода на пенсию, либо за всю жизнь.

Список ПДК и их уровень утверждается в государственных стандартах.

Направления:

1. Определение и контроль воздействия предприятия на среду

2. Ограничение реальной концентрации

6 Компонентов:

1. летучая нетоксичная зола

2. угарный газ

3. оксид азота

4. диоксид азота

5. диоксид серы

6. оксид ванадия

В англо-саксонских странах вместо мг (г)/м³ применяется определенная концентрация вредных веществ.

Между всеми объектами экономики распределены валовые выбросы на данной территории за год, чтобы это не привело к нарушению ПДК. Если существуют нарушения, то через ПДВ, ПДС и отходов власти пытаются улучшить состояние окружающей среды. Т.к. все эти выбросы определяются расчетным путем с помощью установленных государственных методик (РД, нормативных материалов), то и предприятия рассчитывают на год вперед ПДВ, ПДС и отходы с использованием тех же методик, но в ограниченном применении.

Поэтому власть субъектов РФ ПДВ, ПДС и отходы назначают в единицах расхода и предприятия отчитываются в государстве в этих же единицах.

ПДВ, ПДС т(кг)/год, кг(г)/год;

Отходы т(кг)/год.

Сильные и слабые стороны двух систем.

Рассредоточение вредного воздействия

Система рассредоточенной генерации

Если нет нарушения ПДК, то считается, что рекреационная способность окружающей среды будет реализовываться полностью естественным путем без вмешательства человека. Преимущества: -потенциально дешевая, если создать систему модели загрязнения среды и её рекреации, а также будут разработаны надежные методы расчета вредного воздействия или оценка и расчет на основе эксплуатационных характеристик, расчет доли влияния ТЭС на окружающую среду, то можно планировать и управлять состояние среды и работу предприятия, максимально полно использовать природные ресурсы. -не требуется приборного контроля, организуется национальный местный мониторинг среды. Если следовать идеологии «индустриального общества», задача решается двояко: строятся крупные мощные объекты и выбирается оборудование, либо системы адаптации, которые позволят разбавить дымовые газы предельным объемом чистого воздуха (строительство высоких дымовых труб), сброс сточных вод в крупные реки моря и разбавление их чистой водой, твердые отходы разбрасываются на большую территорию. Либо концентрируют их в специальных захоронениях на небольших площадях, исключая взаимодействие с окружающей средой. Ее создают одновременно с действующей системой управления безопасности энергетики, иначе модель сохранения среды разбавлением большим объемом имеет фундаментальные ограничения: 1)при высокой плотности населения и высокой плотности производства, какой высокой не строй ДТ, все равно найдется район с нарушением ПДК 2)если равномерность промышленных районов сильно отличается, то невозможно использовать воздух из одного района в другом для разбавления 3)повышение высоты ДТ дает улучшенное рассеяние (H=400-500м, выше строить бесполезно)

Швейцария, В. Европа, Финляндия, Австрия, Калифорния, Скандинавия, Дания, Бельгия, Голландия, Швеция, Израиль, Япония, Ю. Корея, Техас, Нью-Йорк. Основная часть электростанций уничтожается, отдельные ЭБ демонтируются или заменяются на ЭБ большей эффективности, либо на ПГУ. Остается отдельное количество высокоэкономичных крупных ЭБ, совместное производство тепло- и электроэнергии (обязательно или желательно) на мелких установках, равномерно рассредоточенных по турбине, причем эти установки используют самые разные технологии сжигания топлив. Эта система обеспечивает энергетическую потребность района или населенного пункта, при этом уровень загрязнения таков, что природная среда сама перерабатывает воздействие, если применяется достаточно совершенные технологии, то можно работать без ограничения выбросов, ограничивается лишь мощность установки (немецкий стандарт снижает все ограничения по сжиганию топлив). Если мощность меньше 50 МВт, то нормы резко ослабляются. Поэтому большинство ТЭЦ центральной и северной Европы имеют мощность порядка 10-12 МВт. Недостатки: - проблемы с сетевым хозяйством, загрузкой оптимальной мощности. Нужна специальная модель диспетчерского управления, рынка и новая тарифная политика, которая заставляет потребителя покупать электроэнергию по оптимальной цене.

Япония в 70-80 годы перешла на другую политику через очистку всех выбросов, а в начале 21 века заменили технологию с пониженным расходом топлива, выбросов и еще более глубокой очисткой. В Калифорнии была другая модель: выбросами и сбросами торгуют на бирже, правительство (40% дохода) рассчитывают по разным моделям все валовые выбросы, которые могут привести к нарушению ПДК, далее они делятся на квоты и их на определенный срок продают на бирже по свободным ценам. Все предприятия покупают необходимое количество квот по свободным ценам по списку, который определяет законодательство штата. Это привело к трем последствиям:

- у кого есть деньги – те покупают квоты и работают

- у кого денег нет – уходят из бизнеса, снимаются с производства

- у кого денег мало – модернизируют производство

Существует 2 этапа рассредоточения генерации:

1) Внедрение на угольных ЭБ мокрой известняковой сероочистки, новых электрофильтров, оснащение крупных и средних котлов катализаторами для восстановления оксидов азота. Остановка и запрещение применения ПТУ сверхкритического давления на природном газе в Европе (типа СУГРЭС, РефтГРЭС, Нижневартовской ГРЭС).

В рамках политики улучшения окружающей среды (киоттский протокол) требования к выбросам более ужесточены и технологии очистки первого поколения перестали справляться с этой задачей. По этой системе контроль предприятий и ТЭС ведется по фиксации и записи информации по реальной концентрации всех вредных веществ в сбрасываемых водах и выбросах по всему перечню вредных компонентов.

ПРИЗНАКИ:

*появление новых типов парогазовых блоков с турбинами «Т» и «Р» (кпд по теплоэнергии 75-80%, по электроэнергии 57-59%)

*новый класс ТЭС мощных ЭБ (суперсверхкритические параметры)

*больше топливно-химического сжигания топлив, некоторые работают без катализаторов, применение мокрой известняковой сероочистки.

На некоторых ЭБ (США, Германия, Дания) реализуется глубокое охлаждение дымовых газов с возвратом основной части низкопотенциальной теплоты и с повышением кпд на 3-4%. Кроме того, увеличивается кпд на 0,5% за счет перехода на суперсверхкритические параметры (t=600-610^oC, 270-280 МПа. Блоки эти предназначены для несения базовой нагрузки.

*они не имеют ДТ, прудов-охладителей, а также ЗШО (вместо них градирни, а все твердые отходы продаются в виде стройматериалов)

НЕДОСТАТОК:

-новое дорогое оборудование, оборудование тотального контроля (контроль угарного газа, диоксида серы, кислорода, оксидов азота, летучей золы, HCl, HF, водорода, отборы на определение содержания ртути, тяжелых металлов, канцерогены и диоксин). Часто приборы контроля дублируются.