§ 5. Теплоэнергетика и ее воздействиена природную среду

Наряду с истощением запасов полезных ископаемых невозоб- нбвляемая энергетика имеет отрицательные экологические последствия, к основным из которых относят: 1) загрязнение природной среды вредными веществами — ксенобиотиками; 2) повышенный расход атмосферного кислорода транспортом и энергоустановками; 3) тепловое загрязнение среды обитания; 4) опасность возникновения техногенных катастроф.

Химическое загрязнение окружающей среды. При сжигании угля, нефти, газа и др. оно неизбежно. Рассмотрим особенности поступления вредных веществ при сгорании различных видов топлива.

Уголь. При сгорании каменного угля выделяется в 5-10 раз больше оксидов NOx, чем при сжигании других видов топлива (табл. 7.3), например, почти в 6 раз больше, чем при использовании бурого угля.

Однако оксида серы (IV) выбрасывается меньше, чем при сжигании мазута. Лишь сернистость низкокачественных бурых уг-

Таблица 7.3

Выбросы в атмосферу при сжигании топлива, г/кВт-ч (В. Т. Ларин, 1998 г.)

лей больше, чем мазута.

Выброс твердых частиц при сжигании бурых углей почти в два раза превышает таковой при использовании каменных углей, которые, в свою очередь, в два раза превышают этот же показатель для мазута. При сжигании природного газа твердых частиц практически не выделяется.

Радиоактивность золы приводит к рассеиванию радиоактивных элементов через дымовые трубы и к их разносу с золоотва- лов. При этом наибольшая радиоактивность имеет место у углей Кузбасса, Донбасса и Экибастуза. При их сжигании в выбросах возрастает содержание радия-226 и свинца-210, причем последний накапливается в золе. После сжигания угля концентрация свинца-210 в золе увеличивается в 5—10 раз, а радия-226 — в 3— 6 раз.

На производство 1 кВт-ч электроэнергии расходуется 300- 400 г угля, крупная ТЭС расходует его в год миллионами тонн. На рис. 7.2 приведен материальный баланс типового блока угольной ТЭС мощностью 2400 МВт.

Нефть (мазут). Теплоэлектростанции, использующие мазут, располагают поближе к центрам нефтеперерабатывающей промышленности. Отдельные ТЭС также расположены в районах добычи нефти (Печорская и Западно-Сибирская нефтегазоносные провинции). В основном мазут на ТЭС используется как вспомогательное топливо.

При сжигании нефти образуется довольно большое количество оксидов серы. Особенно высокую сернистость имеют мазу-

Рис. 7.2. Материальный баланс угольной ТЭЦ мощностью 2400 МВт

ты, вырабатываемые из нефти Волго-Уральского региона; мазуты из нефти сибирских месторождений имеют низкую сернистость. Выход оксидов азота при сжигании мазута больше, чем у газа, но меньше, чем у угля.

Твердых частиц при сгорании мазута образуется существенно меньше, нежели при использовании углей. Однако при сжигании мазута выделяются оксиды различных элементов: V205, NiO, Мп02, А1203, Ге203, Si02, MgO; некоторые из них относятся к I и II классам опасности. Высок выход бенз(а)пирена — чрезвычайно опасного канцерогенного вещества.

При использовании жидкого топлива практически отпадает проблема золоотвалов, которые на угольных ТЭС занимают значительные территории и являются источником загрязнений атмосферы в районе станции из-за уноса части золы с ветрами, а также близлежащих территорий.

Однако в последние годы цены на мазут сильно подросли. Кроме того, как говорил Д. И. Менделеев, сжигать нефть все равно, что топить печи ассигнациями. Сжигание нефти на ТЭС целесообразно только в том случае, если рядом расположен нефтеперегонный завод большой мощности. Строительство ТЭС непосредственно в районах добычи (а это в основном тундра и северная тайга) опасно для ранимой, трудно восстанавливаемой природы.

Природный газ. Доля его потребления в общем объеме энергоресурсов составляет ныне 48 % в среднем по стране, а в европей- г кой части — 80 %. В производстве только энергии доля газа достигла 60 %.

Природный газ — наиболее экологически чистое из традиционных видов топлива: при его сжигании вообще не выбрасывается твердых веществ, выбросы оксидов серы ничтожны (только саз Астраханского и Оренбургского месторождений обладает высокой сернистостью). Оксидов азота при использовании природного газа выбрасывается в 10 раз меньше, чем при сжигании угля, и в 1,3 раза — мазута. Именно по этой причине, начиная с 80-х годов прошлого столетия, на многих ТЭС, находящихся в экологически неблагополучных местах, наметилась тенденция замены угля на природный газ.

Помимо перечисленных, при сжигании главных видов топлива выбрасываются и другие весьма вредные вещества (табл. 7.4).

Таблица 7.4

Выход вредных соединений при сжигании топлива

в топках котлов

(по Н.

Будучи одним из самых наиболее важных в российской экономике, энергетический сектор в то же время является крупнейшим загрязнителем ОС: предприятия ТЭКа выбрасывают в атмосферу почти половину всех вредных веществ, электроэнергетика занимает первое место среди всех отраслей хозяйственного

комплекса страны по объему загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух от стационарных источников, и до 70 % общего объема парниковых газов.

В то же время в абсолютном выражении выбросы энергетики в последнее десятилетие постепенно уменьшаются. Обвальная остановка объектов промышленности в 1991-1995 гг. и соответственно снижение выработки электроэнергии привели, в свою очередь, к адекватному (в среднем на 600-800 тыс. т в год) падению валовых выбросов вредных веществ. Ныне оно сменилось плавным (около 300 тыс. т в год) снижением, что объясняется, с одной стороны, постепенным выходом промышленности из кризиса, а с другой, — изменением топливного баланса, и, прежде всего, переходом на природный газ. Это обусловило сокращение удельных и валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Например, в 2000 г. валовые выбросы объектами электроэнергетики сократились до 3857,27 тыс. т (на 9,4 %), несмотря на рост выработки электроэнергии на 2,3 % (Российский статистический ежегодник, 2001 г.).

Любопытные расчеты, заставляющие о многом задуматься, сделаны профессором А. М. Алпатовым (1983). Их результаты показывают, что по выбросу ряда токсичных металлов (мышьяк, уран, кобальт, кадмий) теплоэнергетика далеко опередила их мировое производство.