Особенности формирования выбросов при использовании различных видов топлива

Уголь

Уголь, используемый в народном хозяйстве, делится на каменный и бурый. Главное их отличие друг от друга - количество теплоты, выделяющейся при сго­рании, которое может различаться в 2-5 раз. В целом, теплота сгорания, выделя­ющаяся при сжигании 1 т условного топлива (тут) - высококачественного камен­ного угля, в 1,2 раза меньше, чем при сжигании 1 тут газа, и в 1,4 раза меньше, чем при сжигании природного газа.

Особенности загрязнения окружающей среды при сжигании угля характери­зуются следующими направлениями:

1) Газообразные вещества. Как правило, при сжигании каменного угля выде­ляется в 5-10 раз больше оксидов азота МО_х', чем при сжигании других видов топлива (табл. 12.2), причем выброс при использовании каменного угля в 6 раз больше, чем при использовании бурого.

Таблица 12.2. Выбросы в атмосферу при сжигании топлива, г/кВтч (Ларин, 1998)

Но оксида серы (II) выбрасывается меньше, чем при сжигании мазута. Лишь сернистость низкокачественных бурых углей больше, чем мазута. Наибольшую сернистость имеют подмосковные и украинские бурые, донецкий, кизеловский. интинский каменные угли, эстонские горючие сланцы. Сибирские угли, как пра­вило, имеют небольшое содержание серы, измеряемое десятыми и даже сотыми долями процента (Лущенко, 1999).

2) Твердые частицы. Выброс при сжигании бурых углей почти в два раза превышает выброс каменных углей, который в свою очередь в два раза превыша­ет выброс нефти. С природным газом по этому параметру уголь конкурировать не может, так как при сжигании газа твердых частиц не выделяется. Специфиче­ское твердое вещество - оксид ванадия (\^₂О₅) - выделяется только при сжигании угля.

¹ Азот образует смесь различных оксидов (N.,0, N0, МО₂, МО₃, М₂О₃, М₂О₄, М₂О₅). Однако лишь N0 - оксид азота, и МО₂ - диоксид азота, имеют значение как атмосферные загрязнители. Обычно определяют суммарные концентрации N0 и МО., в атмосфере, обозначая их как МО_х.

3) Радиоактивные выбросы. Огромная радиоактивность золы и выбрасывае­мых в атмосферу твердых частиц приводит к рассеиванию радиоактивных эле­ментов через трубы теплоэнергоцентралей (ТЭЦ) и разносу радиоактивной пыли с золоотвалов. Наибольшая радиоактивность наблюдается у углей Кузбасса, Дон­басса и Экибастуза. При сжигании таких углей на ТЭС за счет термохимических процессов в выбросах возрастает содержание радия-226 и свинца-210, причем последний накапливается в золе. После сжигания угля концентрация в золе свин-ца-210 увеличивается в 5-10 раз, а радия-226 - в 3-6 раз. Исследования показали повышенную опасность для окружающей среды и угрозу здоровью населения подмосковного угля ввиду радиоактивности углей этого бассейна (Кизильштейн, 1997).

Следовательно, при сжигании каменного угля больше всего образуется окси­дов азота (21 г/кВт-ч), далее идут оксиды серы (6 г/кВт-ч), а потом твердые части­цы (1,4). При сжигании бурого угля соотношение основных веществ другое: мак­симум приходится на оксиды серы (7,7), далее идут оксиды азота (3,45), а замы­кают список твердые частицы (2,4). Отсюда можно сделать вывод, что в абсолютном выражении доля выбросов твердых частиц при сжигании угля мень­ше, чем других основных веществ, но в абсолютном значении среди прочих ви­дов топлива уголь по выбросу твердых частиц в атмосферу занимает первое место.

Нефть

Для сжигания в котле электростанции используется "нефтяная грязь" - ма­зут. Он выделяется с помощью перегонки нефти, т.е. выделение содержащихся в ней продуктов методом раздельной конденсации паров углеводородов с различ­ными температурами кипения и давлениями конденсации. Поэтому ТЭС, исполь­зующие в качестве топлива мазут, тяготеют к центрам нефтеперерабатывающей промышленности (Кириши Ленинградской обл., некоторые теплоэлектростанции Поволжья, Рязанской обл.). Некоторые станции также расположены в районах добычи нефти (Печорская и Западно-Сибирская нефтегазоносные провинции). Но, в основном, мазут на ТЭС используется как вспомогательное топливо и дос­тавляется железной дорогой. Особенности загрязнения атмосферы выбросами ТЭС, использующими мазут, проявляются прежде всего в структуре выбросов.

1) Газообразные вещества. При сжигании нефти образуется достаточно боль­шое количество оксидов серы (см. табл. 12.2). Особенно высокую сернистость имеют мазуты, получаемые из нефти Волго-Уральского района, а мазуты, полу­чаемые из нефти сибирских месторождений, имеют низкую сернистость. Выход окислов азота при сжигании мазута больше, чем у газа, но меньше, чем у угля.

2) Твердые частицы. В нефти их содержится меньше, чем в угле. Но, все рав­но, их количество по сравнению с газом значительно.

3) Специфические вещества. При сжигании мазута выделяются окислы раз­личных элементов: У₂О₅, МЮ₃, МпО₂, А1₂О₅, Р₂О₅,8Ю₂, М§О. Высок также выход бенз(а)пирена.

Следовательно, при сжигании мазута больше всего образуется оксидов серы (7,4 г/кВт-ч), на втором месте - оксиды азота (2,45), а выбросы твердых веществ незначительны (0,7).

Нефть как топливо для ТЭС используется неохотно по многим причинам:

• ценность нефти как универсального сырья для химической промышлен­ности;

• ценность нефти как топлива в различных транспортных средствах (от бен­зина для автомобиля до ракетного топлива);

• конкуренция со стороны других видов топлива (прежде всего природного газа).

Поэтому целесообразность сжигания нефти на ТЭС имеется только в том слу­чае, если рядом расположен НПЗ большой мощности. Постройка ТЭС в районах добычи опасна для окружающей среды, так как это районы с ранимой природой, главным образом тундра и северная тайга. Но в целом нефть используется как резервное топливо и как переходное при переводе с угля на природный газ.