Диссертация (Низкотемпературный вихревой метод защиты окружающей среды от вредных выбросов тепловых электростанций), страница 4

ч. межведомственных) котельных установок с НТВтопками; корректной оценкой неопределенности измерений и введенных допущений, удовлетворительным согласованием расчетных данных с экспериментальными данными автора, а так же с данными других авторов, полученными иными методами.Автор защищает результаты теоретических и экспериментальных исследований, разработанные методологию, алгоритмы, математические модели иметодики расчета горения органического топлива при НТВ-сжигании, учитывающие генерацию и преобразования оксидов азота и серы в топочном процессе; рекомендации по организации НТВ-метода, гранулометрическому составу топлива, обеспечивающие снижение выбросов вредных веществ при работе котлов (экспериментальные данные НТВ-сжигания); показатели, достигнутые при промышленном внедрении результатов выполненных исследованийв отечественную теплоэнергетику.Личный вклад автора заключается в следующем: в постановке задачисследований, их планировании и организации; в обобщении и анализе теоретических и экспериментальных данных по механизмам образования ивзаимодействия газообразных оксидов азота и серы с продуктами топочногопроцесса; в разработке методологии, алгоритмов, математических моделей иинженерных методик расчета процесса горения в НТВ-топках; в проведениичисленных экспериментов с целью прогнозирования и снижения вредныхвыбросов НТВ-топок, оценке эффективности реализуемых решений; в разработке технических заданий на проектирование, участие в проектировании,планировании и организации пуско-наладочных работ, режимно-наладочныхи балансовых испытаний реконструированных котельных установок с НТВсжиганием.По результатам работы имеется 58 публикаций, в т.

ч. 18 – в изданиях изперечня ВАК (9 – в изданиях, индексируемых наукометрическими базамиданных Scopus и WoS), получено 3 патента на изобретения (1 патент России,1 патент Украины, 1 Евразийский патент).Результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях различного уровня, включая международные.151 ПЕРСПЕКТИВЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ РФ.ВЫБРОСЫ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ.ТЕХНОЛОГИИ СЖИГАНИЯ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМЫВОЗДЕЙСТВИЯ ЭНЕРГЕТИКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ1.1 Развитие топливной политики и роль топливных ТЭС в РоссииВ настоящее время экономика России предъявляет к электроэнергетикеповышенный спрос.

В соответствии с утвержденными решением правительства РФ от 30.11.2006 г. “Объемами электропотребления в России” среднегодовой прирост данного показателя в 2016…2020 годах, по базовому вариантупрогноза составит около 4 % (для сравнения: среднегодовой прирост объемаэлектропотребления в начале 2000-х годов составлял менее 2 %).

Для достижения обозначенных показателей электроэнергетика должна обеспечить вводы новых генерирующих мощностей в значительном объеме, тем более, что вРоссии существует более десятка регионов (Московская, Тюменская и ряддругих областей), в которых электропотребление значительно превысилоуровень тридцатилетней давности.Программа развития новых генерирующих мощностей основана на вводе к 2030 году 180,7 ГВт, т.е. в среднем около 12 ГВт в год. Для пониманиямасштабности поставленной цели следует отметить, что объемы вводов новых мощностей в 2000…2005 гг. составили 3 ГВт, в то время как максимумвводов (1985 г.) составлял 8,9 ГВт.

Как в настоящее время, так и в перспективе основу энергетики России будут составлять тепловые электростанции, чтоподтверждается данными по объемам вводов новых генерирующих мощностей по видам электростанций. При этом в структуре генерирующих мощностей ТЭС до 2030 г. планируется рост доли угольных энергоблоков за счетснижения доли газовых. Основные объемы вводов новых угольных генерирующих мощностей намечены в Сибирском, Уральском и Центральном федеральных округах России.

Одним из основных факторов повышения ролиугольной энергетики России является намеченная правительством РФ программа либерализации рынка газа, обеспечивающая развитие полноценнойконкуренции между основными видами топлива ТЭС – газом и углем. Такимобразом, в настоящее время и в перспективе уголь становится более конкурентоспособным видом топлива, что безусловно требует совершенствованиятехнологий его использования [89...101].161.2 Воздействие ТЭС на окружающую средуи проблемы защиты воздушного бассейнаОхрана окружающей среды  одна из наиболее важных задач, стоящихперед человечеством в XXI веке. Для ее решения необходимо улучшать качество сырья, внедрять высокоэффективные малотоксичные установки, применять очистку промышленных сбросов, в том числе и от энергоустановок.Этим вопросам были посвящены международные конференции ООН: Стокгольм-72 по окружающей человека среде; Стокгольм-82  трансграничныйперенос; Рио-де-Жанейро-92  по окружающей среде и развитию; Повесткадня на XXI век (КОСР); Киото-97, Париж-2015.

Они дали рекомендации иопределили пути снижения выбросов вредных веществ в окружающую среду.В РФ утверждены “Основы государственной политики в области экологическогоразвития Российской Федерации на период до 2030 года” [102, 103].Одной из основных причин загрязнения атмосферы городов и промышленных центров является сжигание органического топлива при выработке тепловой и электрической энергии [104...112].

Механизмы воздействия ТЭС наокружающую среду [106] представлены на рисунке 1.1; газообразные загрязнители продуктов сгорания органического топлива занимают при этом лидирующую роль.Рисунок 1.1 – Воздействие ТЭС на окружающую среду [106]17При горении топливо-воздушной смеси в топках котлов образуютсяоксиды азота (в основном NO), оксиды серы, бенз(а)пирен, оксиды углеродаи твердые частицы [105...122]. Краткая характеристика физико-химическихи гигиенических свойств основных вредных компонентов уходящих газовкотлов, по данным Н.В. Лазарева [112] и Л.М. Шабада [113], приведенав приложении 1.Оксиды азота (наряду с оксидами серы) относятся к одним из наиболеетоксичных компонент дымовых газов. Окись азота (NO), выйдя из дымовойтрубы и смешавшись с воздухом, переходит в двуокись (NO2) [114...123].

Поэтому считают, что оксиды азота в атмосфере представлены в основном двуокисью азота. Токсичность ее проявляется в раздражающем действии на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, уменьшении кислородногоснабжения организма, нарушении дыхательных функций и деятельностицентральной нервной системы. Проникая в легкие, двуокись азота вызываетих повреждение и отек.

Под действием солнечной радиации двуокись азота ватмосфере дает толчок большому количеству вторичных реакций, способствует появлению активных радикалов, ядовитого тумана – смога и т.д. В присутствии углеводородного фона оксиды азота инициируют образование веществ с сильным токсическим действием – пероксиацилнитратов (ПАН) ипероксибензолнитратов (ПБН). В результате суммарного действия оксидовазота, озона и веществ типа ПАН токсичность смеси возрастает более чем напорядок по сравнению с токсичностью исходных веществ. Загрязнение атмосферы оксидами азота приводит к преждевременному разрушению машин,материалов покрытий, наносит вред растениям и уменьшает прозрачностьатмосферы [108...110].

Проблема выброса в атмосферу токсичных оксидовазота с уходящими газами ТЭС аактуальна для всех промышленных регионовстраны, т.к. в общем поступлении оксидов азота в воздушный бассейн доляТЭС составляет более 60 % [124...127]. По действующим нормативам удельных выбросов вредных веществ (приложение 2), установленным ГОСТ Р50831-95, имеются ограничения выбросов энергетическими котлами принормальных условиях (P = 101,3 кПа, при  = 1,4 на сухие газы) оксидов азота (в пересчете на NО2): на уровне 125 мг/м3 при сжигании природного газа,185 мг/м3 – при сжигании мазута, 225 мг/м3 – для бурых и 480 мг/м3 – для каменных углей [128].

Реальные выбросы оксидов азота в атмосферу с продуктами сгорания паровых и водогрейных котлов находящихся в эксплуатации вРоссии, при сжигании различных топлив (без применения природоохранныхмероприятий) составляют 350...850 мг/м3 [108, 109, 114...122].18По оценке экспертов Массачусетского технологического института(США), в 2000 году мировой выброс оксидов серы в атмосферу достиг275 млн. т и стал соизмерим с природными поступлениями соединений серыв воздушную среду.

В ископаемом органическом топливе сера содержитсякак составная часть его органической части (органическая сера) или в видеколчедана FeS2, входящего в его минеральную часть.При окислительном сжигании из серы топлива образуются диоксид(SO2) и триоксид (SO3) серы [129...136]. При восстановительном сжиганиидля получения генераторного газа образуется сероводород H2S, который затем сгорает, превращаясь в итоге в тот же диоксид.Диоксид серы  сильный раздражающий газ, который можно распознатьпо запаху и вкусовым ощущением даже при большом разбавлении. Действиедиоксида серы на органы дыхания усиливается в присутствии водяного пара(туман) и дыма.

Наряду с действием SO2 на человеческий организм, большоезначение имеет его влияние на растения. Концентрация SO2 1...2 млн-1 могутуже через несколько часов вызвать серьезное повреждение листьев в виделокализованных разрушений ткани (некрозы). У чувствительных растенийхронические повреждения могут возникнуть уже начиная с концентраций 0,3млн-1. Предельно допустимой даже для самых чувствительных растений считается концентрация 0,15 млн-1. Сильно подвержены воздействию SO2 вечнозелёные хвойные деревья, бобовые, а также злаковые, особенно ячмень.Бенз(а)пирен (БП)  С20Н12  по степени воздействия на организм человека относится к I классу опасности (чрезвычайно опасен) и является канцерогеном [112, 113, 137...139].

При воздействии на живые организмы БП способен вызывать образование различных опухолей (в т.ч. злокачественных),ввиду чего относится к бластомогенным веществам. Кроме непосредственного воздействия на организм человека, бенз(а)пирен, попадая в атмосферу ивзаимодействуя с оксидами азота, под влиянием солнечной радиации образует фотохимические оксиданты (компоненты фотохимического смога), чтодополнительно ухудшает экологическую обстановку.С ростом индустриализации нарушается установившийся в атмосферебаланс двуокиси углерода (СО2).