10.6 Ответы

q_x=1010,5 кДж/кг, q₀=1186,9 кДж/кг, l_к=176,4 кДж/кг,

ε =5,73, =0,852, η_ЭКС =0,906

11. Защита атмосферы от вредных выбросов энергетических установок

11.1. Тепловые электростанции

На долю тепловых электростанций России приходится примерно три четверти производства электроэнергии в стране. В. перспективе (100-150 лет) основным источником энергии будет ископаемое топливо.

Современная ТЭС мощностью 2,4 млн. кВт расходует 20 тыс. т угля в cутки и выбрасывает в атмосферу 680 т окислов серы (SO₂ + SO₃) при содер­жании серы в топливе 1,7 %; 200 т окислов азота (NO_X); 120 - 240 т золы, пы­ли, сажи при эффективности пылеулавливания 94 - 98 %.

Тепловые электростанции потребляют газ, уголь, мазут. Вся масса сжи­гаемого топлива превращается в отходы, причем продукты сгорания в не­сколько раз превышают массу топлива за счет включения кислорода и азота воздуха. Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива: нетоксичный газ (СО₂), водяные пары (H₂О) и вредные вещества (зола и сажа, окись углерода (СО), окислы серы (SО₂ + SO₃), окислы азота (NO_X). Если выброс всех вредных веществ принять за 100 %, то на долю окислов серы приходится до 50 %, окислов азота - 30-35 %.

Топливо состоит из трех горючих элементов: углерода (С), водорода (Н) и серы (S). При горении происходит соединение кислорода с этими горючими элементами, сопровождающееся выделением тепла. Сера заметного вкла­да в выделение тепла не вносит, но с точки зрения загрязнения атмосферы первое место по массе принадлежит окислам серы.

Большинство энергетических углей и мазутов имеют невысокое качест­во. Практически все жидкое топливо - это мазут с высоким содержанием се­ры. Твердое топливо разнообразно по составу, но в целом отличается высо­ким содержанием серы (до 3,5 % и выше). Отсутствует сера только в, газооб­разном топливе.

По современным оценкам в мире запасов угля хватит на 250 лет, газа - на 60, нефти - на 40 лет. Таким образом, при решении проблем экологии наибольшее внимание должно уделяться ТЭС, работающим на угле.

11.2. Характетика вредных выбросов

Наибольшую опасность для окружающей среды представляют окислы азота (NO_X), серы (SO₂, SO₃), углерода (СО).

Окислы азота. Под NО_X понимают смесь окислов азота (NG, NO₂, N₂O₄, N₂O₃, N₂O), которую обычно приводят в пересчете на NO₂. Окислы азота в топках промышленных котлов образуются из азота воздуха и азота, связанного в топливе. Образование их зависит от коэффициента избытка воздуха, от температуры и технологии сжигания топлива. Наибольшие выбросы окислов азота имеют топки, работающие на угле, далее - на мазуте и наименьшее - газовые топки..

Окислы серы. Содержание серы в угле и мазуте достигает 3,5 % и выше. Основным окислом, образующимся при сжигании топлива, является SO₂ и только 5 - 7 % - приходится на SO₃.

Сера, содержащаяся в углях, представлена в виде неорганических (суль­фиды металлов, сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов) и орга­нических соединений. Часть серы органических соединений можно, отделять в процессе обогащения сырья.

Окислы углерода. Двуокись углерода (СО₂) попадает в атмосферу при сжигании всех видов топлива. Ежегодно в атмосферу сбрасывается не менее 1·10¹⁰ т СО₂, в т. ч. в % для промышленно развитых стран в 1986 г: США -25 %, стран СНГ - 19 %, ЕЭС - 14 %, Китай - 10 %, остальной мир - 32 %. Повышение концентрации СО₂ в атмосфере препятствует охлаждению Земли вследствие парникового эффекта [11].

Окись углерода (СО) попадает в атмосферу в количестве десятков мил­лионов тонн. Специальными исследованиями установлено, что постоянное воздействие даже небольших концентраций этого газа вызывает сердечно­сосудистые заболевания.

Методы борьбы за снижение поступления в атмосферу вредных выбро­сов, образующихся при сжигании топлива, сводятся к первичным и вторичным мероприятиям.

Первичные мероприятия:

• очистка топлива от загрязняющих примесей (обогащение исходного сырья, использование водоугольных суспензий, водомазутных эмульсий);

• подавление образования вредных веществ при горении путем совер­шенствования топочных процессов сжигания органического топлива.

Вторичные мероприятия: технология улавливания вредных примесей из отходящих газов.

Уменьшить выброс двуокиси углерода (СО₂) в атмосферу можно, если ограничить использование углеродосодержащих топлив за счет:

• развития атомной энергетики;

• преобразования^: солнечного излучения в электроэнергию и химиче­скую энергию (сельское хозяйство, искусственный фотосинтез);

• малой энергетики (геотермальные и ветровые электростанции, мини- гидростанции).