Проблемы экологии в энергетике Украины

Оксиды серы

Одним из наиболее крупных и трудно поддающихся отчистке загрязнителей атмосферного воздуха, выбрасываемых главным образом энергетическими установками, являются оксиды серы. Ежегодный выброс в нижние слои атмосферы превышает 150 млн. т; при этом от 60 до 80% этого количества выбрасывается с продуктами сгорания котлов и печей.

Оксиды серы, а также образующиеся при их

соединении с водяными парами кислоты оказывает вредное воздействие на здоровье людей, вызывает разрушение стальных конструкций и строительных материалов, снижение прозрачности атмосферы, гибель хвойных лесов и плодовых деревьев, снижают урожайность сельскохозяйственных культур. Диоксид серы нарушает процесс фотосинтеза и дыхания, вызывает острые и хронические повреждения листьев. Растения ещё более чувствительны к оксидам серы, чем человек.

Вредное воздействие оксидов серы на растения резко увеличивается при наличии в атмосфере диоксида азота и повышении влажности.

У нас в стране заканчивается строительство опытно-промышленной аммиачно-циклической системы очистки от оксидов серы на Дорогобужской ТЭС производительностью 1млн м3/ч. ТЭС сжигает подмосковный бурый уголь с содержанием серы 2,5-3%, в качестве конечного продукта будет получаться жидкий сернистый ангидрид. В течение нескольких лет на одной из ТЭС работает оригинальная опытно-промышленная установка одновременной очистки от оксидов серы и оксидов азота путём подачи озона в скруббер. Установка обеспечивает очистку газов по сернистому ангидриду до 90%, по оксидам азота до 65%.

Оксиды азота

В ряду основных загрязнителей атмосферного воздуха специальное место занимают оксиды азота. В связи с тем, что большинство приборов и методов измерения основано на определении диоксида азота с предварительным доокислением оксида в диоксид, а также вследствие того, что до 1983 года были установлены нормы только на содержание оксидов азота в атмосферном воздухе, обычно фиксировалась сумма оксидов азота (NO2 + NO2 = NOx). До 1950-1960 годов исследование оксидов азота как загрязнителей атмосферы, выбрасываемых с продуктами сгорания топлива, практически не проводилось, и всё внимание было сосредоточено на твёрдых частицах (зола, пыль, сажа) и сернистом ангидриде. Между тем, как показали исследования, проведённые ещё в 1960-х годах, содержание оксидов азота определяет токсичность продуктов сгорания угля и мазута на 40-50%, а природного газа на 90-95%. Валовой выброс оксидов азота в атмосферный воздух в различных регионах и городах составляет 6-8% общего выброса всех вредных веществ, уступая лишь выбросу оксида углерода, оксидов серы и твёрдых частиц.

До 1980-х годов во всех исследованиях по образованию оксидов азота в процессах горения исходили из следующих предпосылок.

1. В процессе горения топлива в котлах и других топливосжигающих устройствах образуется только оксид азота.

2. При выходе из дымовой трубы оксид азота сравнительно быстро полностью доокисляется до диоксида азота.

Вместе с тем исследованиями института газа показано, что только 40-80% оксида азота, содержащегося в дымовой струе, превращается в диоксид азота

ПДК оксидов азота в атмосферном воздухе населённых пунктов

Более 95% от общего количества выбросов оксидов азота (51 млн. т /год) во всём мире поступает в атмосферу с продуктами сгорания и жидкого топлива и газа, и лишь 2,4 млн. т выбрасывает химическая промышленность. Следует отметить, что образующиеся в результате атмосферных явлений оксиды азота в количестве 770 млн. т /год не представляют опасности, т. к. они равномерно распределяются по поверхности земного шара в малых концентрациях.

После выхода из дымовой трубы в атмосферу основная часть оксида азота переходит в диоксид азота по двум основным реакциям:

а) при высоких концентрациях в корне факела за счёт окисления кислородом в результате экзотермических реакций

2NO + O2 2NO2 + 188 к Дж /моль;

б) при низких концентрациях в результате окисления атмосферным озоном:

NO + O3 O2 +205 кДж /моль.

Последняя реакция при низких концентрациях, имеющих место в приземной области дымовой струи, протекает в 105 раз скорее реакции и является превалирующей.

Общее количество озона в атмосфере невелико – толщина приземного слоя 3 мм, масса 3,29 . 109 т. обычное содержание О3 в атмосфере городов составляет 0,02-0,10 мг/м3, при этом максимум концентраций имеет место в дневные (12-17 часов), а минимум – в ночные или утренние часы.

Кислотные дожди

В последние годы особое внимание привлечено к проблеме перемещения соединений серы и азота в атмосферном воздухе на большие расстояния (до 1000 км) от источника выброса. Эта проблема имеет важное значение в связи с наличием регионов с высокой концентрацией промышленности внутри страны, строительством мощных топливно-энергетических комплексов, а также в связи с трансграничным переносом загрязнителей из-за рубежа через западную границу.

Проблема обострилась в последние годы в связи со строительством электростанций большой мощности на низкосортных топливах с высоким содержанием серы и применением дымовых труб 250 м и более.

Она связана как с перемещением, так и с превращением в атмосфере оксидов серы и азота, выбрасываемых главным образом электростанциями, а также другими крупными топливосжигающими установками.

В ряде случаев в результате последующих реакций в атмосфере токсичность первичных загрязнителей воздуха существенно повышается.

Обычно оксиды серы и азота находятся в атмосферном воздухе до 2-5 суток, перемещаясь с потоками воздуха на расстояние до 1000 км. При этом происходит их превращение в кислоты и сток из атмосферы с осадками в почву и в поверхностные воды, главным образом в виде слабых растворов серной, азотной и азотистой кислот в результате ряда реакций, в которых отметим следующие:

SO2 + OH M HSO3;

HSO3 + O2 SO3 + HO2;

HSO3 + OH M H2SO4.

Оксид углерода

Одной из наиболее значительных групп токсичных веществ, попадающих в атмосферный воздух, являются продукты неполного сгорания топлива: оксид углерода, альдегиды, органические кислоты и углеводороды. В этой группе наибольшее значение имеет оксид углерода. Если содержание пыли, оксидов серы и оксидов азота в атмосферном воздухе городов определяется уровнем выброса токсичных веществ с продуктами сгорания топлива, сжигаемого в топках котлов и печах, то содержание оксидов углерода на улицах больших городов на 75-97% определяется автотранспортом. Загрязнение воздухом оксидом углерода в Москве и Санкт-Петербурге определяется автотранспортом на 96,3 и 88,1%, а углеводородами на 64 и 79%. Такое же положение характерно для подавляющего числа крупных городов с развито металлургической промышленностью, в которых при наличии агломерационных фабрик и других производств в городе, содержащие оксиды углерода в атмосферном воздухе определяется примерно в равной степени металлургией и автотранспортом.

 Скачать реферат