Т.И.Кузьмина

Московский Государственный открытый университет

Возможные пути решения экономико-экологических проблем в отраслях ТЭК РФ

(на примере угольной промышленности и тепловых электростанций)

В настоящее время промышленными предприятиями мира вырабатывается свыше 1 млрд. т. вредных веществ. По имеющимся данным через каждые 10 лет их образование удваивается. Прогрессирующее загрязнение газообразными твердыми и жидкими вредными выбросами приводит к нарушению важного принципа природы – принципа самовосстановления.

Проблема загрязнения окружающей среды отраслями топливно-энергетического комплекса в большинстве стран мира (Россия не является исключением) возникла в период вовлечения в сферу использования угля, нефти, сланцев и торфа вместо топлива растительного происхождения (дров, отходов сельскохозяйственного производства). Это вызвано тем, что добыча, транспортирование, переработка и сжигание минерального топлива сопровождается образованием различного вида отходов и вредных выбросов, оказывающих негативное влияние на окружающую среду в районах размещения предприятий. Это относится ко всем отраслям топливно-энергетического комплекса, в состав которого входят газовая, нефтяная и угольная промышленность, электрические станции, линии электропередач и трубопроводы, обеспечивающие транспортирование энергоносителей от места производства до районов потребления.

Приоритет в области загрязнения окружающей среды принадлежит предприятиям угольной промышленности (шахтам, разрезам, обогатительным фабрикам) и тепловым энергетическим установкам (электростанциям, котельным коммунально-бытового хозяйства и отопительным печам населения).

На стадии добычи углей к газообразным отходам (вредным выбросам) необходимо отнести попутно добываемый газ – шахтный метан. Его присутствие в угольных пластах создает опасные условия для работы шахтеров, а при выбросе в атмосферу приводит к загрязнению окружающей среды. Одновременно подчеркнем, что при современной технологии добычи одновременно с 1 т добываемого угля попутно (одновременно) извлекается 20 кубических метров метана, что эквивалентно 24 кг условного топлива. В расчете на годовую добычу теплосодержание его соответствует 3 млн.т углей.

Теплота сгорания шахтного метана равняется 8400 ккал/м. С этих позиций, а также большие объемы выхода метана позволяют рассматривать его топливную базу для различных потребителей местного значения, в частности, и прежде всего для шахтных котельных. Это направление утилизации шахтного метана подтверждено отечественным и зарубежным опытом.

Вовлечение шахтного метана в сферу использования приведет к следующим эколого-экономическим последствиям:

- снизится уровень загрязнения окружающей среды в районах добычи углей шахтным способом;

- сократится расход первичного топлива (углей) на производство тепловой энергии в котельных;

- уменьшатся эксплуатационные затраты на добычу 1 т углей. В этом случае часть общепроизводственных затрат на извлечение угля из недр будет отнесена на шахтный метан, приобретающий потребительскую ценность.

На предприятиях угольной промышленности образуются и твердые отходы, выход которых в расчете на 1 т угля характеризуется следующими величинами: шахтная порода – 0,25 т, и порода вскрытия на разрезах – 7 т.

На стадии переработки углей, основным методом которой является обогащение, обеспечивающее отделение полезного компонента (органической части) от породы, к отходам загрязнения окружающей среды относятся твердые отходы – хвосты. Удельный выход хвостов обогащения равняется 0,23 т, а годовой объем образования этой категории составляет в среднем 99,9 млн.т, для хранения которых изымаются большие площади из земельного фонда страны.

Рассматривая метод обогащения, как направление снижения загрязнения окружающей среды, необходимо также отметить следующие обстоятельства.

Во-первых, облагораживание углей по золе и использование полученной угольной продукции (концентрата) в качестве энергетического топлива вместо рядового (необогащенного) угля приведет к повышению теплотехнических показателей работы оборудования электростанций: повышается КПД энергетических установок, снижается расход электроэнергии на собственные нужды, сокращается расход топлива на единицу вырабатываемой продукции, увеличивается число часов использования установленной мощности.

Во-вторых, полученные при обогащении твердые отходы являются сырьем для производства кирпича и других строительных материалов, обеспечивая тем самым снижение расхода природного сырья (глины) и высвобождение земельных (сельскохозяйственных) площадей с последующим их использованием по прямому назначению.

На стадии сжигания углей на электростанциях, являющихся основными их потребителями, образуется и выбрасывается в атмосферу широкий спектр токсических веществ. Рассмотрим краткую характеристику негативных последствий выбрасываемых веществ.

Оксид углерода, образующийся при сгорании топлива, является токсичным газом, вызывает головную боль, головокружение, рвоту, одышку, замедленное дыхание, а при больших концентрациях приводит к летальному исходу.

При сгорании топлива образуются оксиды азота, которые входят в состав сановнового и дымового газов. Они оказывают вредное воздействие на здоровье людей.

Сернистый газ появляется при сгорании высокосернистого топлива, и при переработке руд цветных металлов. Среднесуточная предельно допустимая концентрация сернистого газа в воздухе на высоте 1,5 м от поверхности земли составляет 0,005 мг/м. Повышение этой концентрации оказывается губительным для многих растений, особенно хвойных и фруктовых; в малых концентрациях сернистый газ раздражающе действует на слизистые оболочки и дыхательные пути человека.

Снижение этих выбросов, и, следовательно, уменьшение негативного воздействия на среду обитания может быть достигнуто на основе реализации многих технических (технологических) решений, обеспечивающих получение экологически чистого энергетического топлива, из высокозольных и высокосортных углей. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, это производство может быть реализовано с использованием метода газификации. Для этого направления облагораживания углей газовое производство (предприятие, цех) должно размещаться в территориальной близости от потребителя (электростанции) или быть ее структурным подразделением и рассматриваться в технологической схеме производства электроэнергии как стадия подготовки топлива к сжиганию. Такая постановка обуславливается относительно низкой теплотой сгорания газа и, в этом случае его нецелесообразно передавать на большие расстояния.

Реализация этого направления приведет к следующим последствиям:

- снизится загрязнение окружающей среды сернистыми соединениями;

- образуются дополнительные ресурсы серосодержащего сырья с одновременным сокращением добычи природной серы на такой же объем;

- вовлекаются в топливный баланс электростанции угли с высоким содержанием в них золы и серы, сжигание которых в натуральном виде является нецелесообразным с эколого-экономических позиций;

- улучшаться показатели работы электростанции по сравнению со сжиганием на них низкосортных углей.