Дипломная работа специальность 5В073200 «Стандартизация и сертификация»
жүктеу/скачать 5.28 Mb.
|
| 2.4.3 Воздействие на атмосферу
При сжигании углеродсодержащего топлива химическое загрязнение окружающей среды неизбежно. При сгорании каменного угля выделяется в 5-10 раз больше оксидов , чем при сжигании других видов топлива, например почти в 6 раз больше, чем при использовании бурого угля, данные о выбросах в атмосферу при сжигании различных видов топлива приведены в таблице 3. Таблица 3 – Выбросы в атмосферу при сжигании топлива, г/кВт·ч
Радиоактивность золы приводит к рассеиванию радиоактивных элементов через дымовые трубы и к разносу радиоактивной пыли с золоотвалов. При сжигании экибастузского угля в выбросах возрастает содержание радия-226 и свинца-210, причём свинец-210 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 1кВт·ч электроэнергии необходимо 300-400 г угля, АО «ЕЭК» расходует его в год миллионами тонн. Помимо перечисленных, при сжигании топлива выбрасываются и другие вредные вещества, которые приведены в таблице 4. Таблица 4 – Выход вредных соединений при сжигании топлива в топках котлов
Энергетический сектор Республики Казахстан является крупнейшим загрязнителем окружающей среды. Предприятия топливно-энергетического комплекса выбрасывают в атмосферу почти половину всех вредных веществ. Около 72% электроэнергии в Казахстане вырабатывается из угля, 12,3 % – из гидроресурсов, 10,6 % – из газа и 4,9 % – из нефти [13]. Таким образом, четырьмя основными видами электростанций вырабатывается 99,8 % электроэнергии, а на альтернативные источники приходится менее 0,2 %. В настоящее время Казахстан себя полностью электроэнергией не обеспечивает. Наблюдается отрицательное сальдо между поступлением электроэнергии из-за пределов республики и ее экспортом. Потери электроэнергии превышают объем ее потребления на транспорте и в сельском хозяйстве вместе взятой. На сегодняшний день КПД ТЭС и ГРЭС, которые дают порядка 100 % электроэнергии страны колеблется от 36 % до 45 % [21]. У потребителя теряется ещё 25 % конечной энергии. Таким образом, при получении одной полезной (работающей) калории тепла 3-4 калории тепла сбрасываются в окружающую среду с водой или воздухом, охлаждающим аппаратуру электростанций. Только с дымовыми газами, поступающими в атмосферу, уходит до 10 % энергии, заключённой в исходном топливе. Поэтому часть энергии тепловых электростанций добавляется к теплу, обусловленному солнечной радиацией, и вносит заметный вклад в тепловое загрязнение планеты. Одним из важнейших парниковых газов является диоксид углерода. При сжигании 1 тонны чистого углерода в атмосферу поступает почти 3,7 тонны [20]. При соединении оксидов серы с водяными парами воздуха образуются капли серной и сернистой кислот. Их растворы могут долгое время держаться в воздухе в виде плавающих капель тумана или выпадать вместе с дождём и снегом. Выпадение кислых осадков сопровождается подкислением водоёмов и почвы, что приводит к гибели водных организмов, деградации почвенной фауны, ухудшению состояния лесов и их усыханию. В результате подкисления почвы снижаются урожаи, ухудшается качество сельскохозяйственной продукции. Кислотные дожди и туманы разъедают металлы, краски, ткани. В то же время диоксид серы компенсирует парниковый эффект. Диоксид серы, превращающийся после химических преобразований в ядра конденсации, способствует повышению плотности и отражательной способности верхней границы облачности, что уменьшает поступление солнечного тепла в атмосферу и понижает её температуру. Предотвращение попадания в атмосферу кислых газов ( ) и избавление от кислотных осадков и их последствий может привести к усилению парникового эффекта [20]. Также остро стоит проблема выбросов золы. В Республике Казахстан ежегодный выход золы и золошлаковых смесей при сжигании углей составляет около 19 млн.т, а в золоотвалах к настоящему времени накоплено более 300 млн.т отходов. Зола – окисленные в результате горения пылевидные частицы осадочных пород земли (песок, глинозём), включённые в уголь,– содержит разнообразные металлы и естественные радионуклиды. Золошлаковые отходы энергетической промышленности относятся к числу многотоннажных промышленных отходов. Зола – это несгорающий остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при полном его сгорании и осажденный из дымовых газов, золоулавливающими устройствами. Представляет собой мелкодисперсный минеральный порошок от светло-серого до темно-серого цвета. Зола уноса получается в результате очистки дымовых газов золоуловителями и представляет собой тонкодисперсный материал с очень мелкими частицами, что позволяет использовать ее без дополнительного помола. Зола мокрого отбора образуется при удалении её с помощью воды в виде пульпы по золопроводам. Топливный шлак – это материал, скапливающийся в нижней части топочного пространства тепловых агрегатов и удаляемый в жидком или спекшемся состоянии. Шлак имеет аналогичный цвет, но отличается большей крупностью [20]. Состав золошлаковых отходов определяется минеральным составом углей, который зависит от месторождения, глубины залегания пластов, методов добычи и обогащения. Соединения основных золообразующих макроэлементов (Si, Al, Fе, О, Ca, Ti, Mg, S, K, Na) составляют до 98-99 % золошлаковых отходов. Практически все остальные элементы (микроэлементы) содержатся в золе в концентрации 0,1 % и менее. При сгорании угля часть микроэлементов (Sr, Ba, Sc, Y, La, Ti, Zr) концентрируется в шлаке. Другие элементы (Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb) при температурах выше 1000˚С улетучиваются из зоны высоких температур и оседают в электрофильтрах, циклонах (при 110-120 ˚С). Все элементы золошлакоых отходов могут входить в состав как минеральной части углей (образовывать минералы), так и в виде соединений с органическим веществом углей, образуя органоминеральные компоненты, которые являются наименее изученными формами. К ним относятся соли гуминовых кислот (К, Na, Са, Mg) [14]. Значительное накопление золошлаковых отходов из-за сжигания углей служит причиной особого внимания к исследованию химического состава золы углей. Химический состав экибастузского угля представлен в таблицах 5 и 6. Таблица 5 – Химический состав минеральной части экибастузских углей
Анализ химического состава проводился на портативном рентгено-флуоресцентном спектрометре (Thermo NITONXL3t-950) на основе миниатюрной рентгеновской трубки с Ag-анодом (U = до 50 кВ, I = 40 мкА), с наличием геометрически оптимизированного дрейфового детектора большой площади (с пропускной способностью до 200 000 имп./сек, отношение сигнал/шум - 4000/1)[14]. Таблица 6 – Содержание металлов в минеральной части экибастузского угля
Продолжение таблицы 6
Экибастузский уголь, который используется на АО «ЕЭК», характеризуется высокой зольностью 30-40 %. Химический состав золы экибастузского угля в соответствии с ГОСТ 10538–87 приведён в таблице 7. Таблица 7 – Химический состав золы экибастузского угля в соответствии с ГОСТ 10538–87
Причём химические свойства золошлаковых отходов сильно варьируются в зависимости от типа угля, температуры горения, технологии сжигания, соотношения воздух/топливо и размера частиц угля. Приведённые в таблице данные показывают, что основная часть золы состоит из и , которые в сумме составляют 85–87% масс. Из таблицы 7 видно, что зола является богатым оксидами сырьём, которое содержит также ряд элементов периодической системы в виде микродобавок. Также очень важным при оценке золы является содержание различных металлов. Содержание химических элементов в золе экибастузского угля в соответствии с РД 153–34.О–44.220–2000 представлено в таблице 8. Таблица 8 – Содержание химических элементов в золе экибастузского угля в соответствии с РД 153–34.О–44.220–2000
Продолжение таблицы 8
Извлечение металлов из золы экибастузского угля было проведено в соответствии с РД 153-34.0-44.220-2000 атомно-абсорционным методом на спектрофотометре фирмы «PYE UNICAM» (типа SP 2900) [15]. Размеры частиц золы зависят от тонкости помола. Ситовым анализом был определен гранулометрический состав. Осреднённый гранулометрический состав золы экибастузского угля приведён в таблице 9. Таблица 9 – Осреднённый гранулометрический состав золы экибастузского угля
По гранулометрическому составу зола представляет собой тонкодисперсный пылящий в сухом состоянии материал [15]. В настоящее время доля утилизации золошлаковых отходов в Республике Казахстан не превышает 10 % от их общего количества. А ведь даже при правильном содержании золошлакоотвала нельзя не принимать во внимание его негативное влияние на окружающую среду прилегающей местности [17]. Золоудаление на АО «ЕЭК» осуществляется гидравлическим способом. В состав гидрозолошлакоотвала входят ограждающие дамбы, внутренние зоны, пруд–отстойник, водозаборные и водосбросные устройства (канавы, колодцы, водоводы, ливнестоки), пульпопроводы. Для золошлакоотвалов характерна лёгкая развеваемость золы подсохших участков в результате ветровой эрозии. Она обусловлена тонкой дисперсностью и слабой связностью складируемого материала. Пыльные бури, которые берут начало на отвалах, распространяются на огромные расстояния. Специфическое воздействие отвалов на состояние атмосферного воздуха происходит и в зимний период. Пылеватые частицы, оседая на снег, способны вызвать изменение теплового режима подстилающей поверхности. Как следствие, возможно уменьшение толщины снежного покрова и вымерзание озимых культур. Кроме того, при повышенной температуре золошлаковой пульпы в зимнее время наблюдается частичное или полное отсутствие льда в отстойном пруду и на наводном откосе намыва, при этом возникает туман испарения [16]. Пыление золоотвалов обуславливает проникновение вредных веществ через дыхательные пути человека и животных, ведёт к загрязнению поверхностных вод, почвы, а впоследствии и грунтовых вод. Для устранения этого негативного воздействия на поверхности отвалов необходимо постоянно поддерживать слой воды, который, тем не менее, не может удержать мельчайшие частицы золы, всплывающие на поверхность. При этом поддержание водного зеркала требует значительных материальных затрат. В соответствии с существующими природоохранными нормами после заполнения золоотвалов производят их рекультивацию [16]. Эта мера предотвращает пыление золошлаковых отходов, но не устраняет опасность загрязнения почв, поверхностных и грунтовых вод вследствие подтопления территории. Этот фактор невозможно исключить и путём устройства противофильтрационных экранов, которые обязательно выполняются на откосах и ложе золоотвала при его строительстве. Таким образом, наиболее предпочтительным решением проблемы отрицательного воздействия золошлакоотвалов на окружающую среду является ликвидация этих техногенных массивов. жүктеу/скачать 5.28 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||