Московский государственный открытый университет Научно-образовательный материал

Вид материала

Документы

Содержание Экономический анализ методов управления окружающей среды Список литературы

Подобный материал:

• Московский государственный открытый университет Научно-образовательный материал, 695.01kb.
• Министерство образования и науки РФ московский государственный открытый университет, 1119.23kb.
• Министерство образования и науки РФ московский государственный открытый университет, 705.26kb.
• Ассоциация Московских Вузов» федеральное государственное бюджетное образовательное, 96.41kb.
• Дорожный Государственный Технический Университет (мади) Научно-образовательный материал, 127.07kb.
• Многофункциональный нанотехнологический комплекс «Нанофаб» нтк -5 Научно-образовательный, 123.37kb.
• «Московский государственный медико-стоматологический университет Росздрава», 320.44kb.
• Гоу впо «Московский государственный открытый университет», 633.31kb.
• Гоу впо «Московский государственный открытый университет», 281.64kb.
• Гоу впо «Московский государственный открытый университет», 358.86kb.

1.6 Экономическая эффективность природоохранных мероприятий на тепловых электростанциях

Производство электроэнергии является одним из основных источников загрязнения окружающей природной среды. Природными ресурсами для производства электроэнергии являются в порядке значимости уголь, газ, уран, нефть, гидроэнергия. В мировом производстве электроэнергии возрастает доля нетрадиционных источников энергии – ветровой, геотермальной и др., однако они пока не способны конкурировать с традиционными источниками.

Повышение темпов российской экономики потребует увеличение выработки электроэнергии. Основные запасы органических топлив в РФ позволяют обеспечить электроэнергетику надежной топливной базой. Доля природного газа в топливном балансе отрасли достигла 70%, что позволило снизить выбросы оксидов азота и серы. В свете дальнейшего повышения стоимости природного газа стратегической задачей электроэнергетики РФ становится переориентация ее топливной структуры на повышение доли твердого топлива, что отражено в Энергетической стратегии России на период до 2030 г.

Одной из основных задач отечественной энергетики становится создание экологически чистой ТЭС, что потребует решение важных проблем: ограничение выбросов в атмосферу, переработку и утилизацию золоотходов. Это в свою очередь потребует разработку и внедрение новых передовых экологически ориентированных технологий и замену изношенного оборудования новым экологически усовершенствованным оборудованием.

Однако выполнение такой экологической программы для действующих предприятий потребует значительного объема дополнительных инвестиций. Поэтому Российской электроэнергетике необходимо решать экологические проблемы отрасли с учетом сложившихся в настоящее время условий и с пониманием того, что в течение 5 – 10 лет радикальное изменение технологии энергетического производства и полная замена существующего оборудования весьма проблематично.

На ТЭС России ежегодно сжигается значительное количество твердого топлива – малосернистые (Кузнецкий, Канско-Ачинский бассейны), средне- и высокосернистые (Интинский, Воркутинский бассейны) угли, вследствие чего в атмосферу выбрасываются оксиды азота (наиболее токсичные компоненты дымовых газов), оксиды углерода и серы, угольная и мазутная зола; образуется большое количество твердых отходов, существенная часть которых скапливается на золоотвалах. Количество образующихся выбросов зависит от количества и вида сжигаемого угля, от неравномерности графиков нагрузки (базовая, полупиковая и пиковая нагрузки), технологии сжигания (колосниковая решетка, псевдоожиженный слой и др.), золоулавливания (электрофильтр, мокрый скруббер и др.).

Природоохранные мероприятия на угольных тепловых электростан-циях направлены на снижение выбросов оксидов азота, оксидов серы, твердых отходов (золы). Ниже приводятся основные технологии для сокращения указанных выбросов. Внедрение этих природоохранных мероприятий на угольных тепловых электростанциях приведет к значи-тельному социально-экономическому эффекту. Настало время, когда защита окружающей среды становится более важным, чем экономический рост.

Снижение выбросов оксидов азота. Согласно Директиве Европейского Экономического сообщества для крупных топливосжигающих установок с 2008 г. эмиссия NO_x будет ограничена 500 мг/м³ для существующих ТЭС и 200 мг/м³ для новых ТЭС, а с 2016 г. эмиссия NO_x будет ограничена 200 мг/м³ для всех ТЭС

При сжигании высококачественных каменных углей в топках с твердым шлакоудалением образуется 20 % термических оксидов азота, 75 % топливных и 5 % – быстрых оксидов азота /4/. Образование NO_x полностью завершается в объеме топочной камеры котла (в крайнем случае – до поворотной камеры котла) и далее их массовый расход по длине газового тракта не меняется. Изменение концентрации оксидов азота возможно только за счет добавления холодного воздуха в газовый тракт котельной установки. Поэтому для контроля выбросов NO_x их содержание в продуктах сгорания принципиально может измеряться в любом сечении газового тракта после поворотной камеры, где обеспечивается наибольшая точность результатов. Методы снижения NO_x в котлах, сжигающих уголь, включают технологии: 1) оптимизация режима котла; 2) малотоксичные горелки (в топках с вихревыми и тангенциальными горелками); 3) ступенчатый ввод воздуха (или двухступенчатое сжигание); 4) трехступенчатое сжигание; 5) рециркуляция уходящих газов; 6) селективное некаталитическое восстановление (сокращение NO_x посредством карбамида, аммиака, мочевины и др., разлагающих NO_x с образованием N₂ и H₂O); 7) селективное каталитическое восстановление (подвод аммиака к реактору с набором ячеек – катализатора, на поверхности которого NH₃ реагирует с NO, генерируя молекулярный азот и водяной пар: 4NO + 4NH₃ = 4N₂ + 6H₂O) /4/. Выбор технологии сокращения NO_x определяется ТЭС финансовыми соображениями. Даже при минимальных затратах наиболее предпочтительная технология – это малотоксичные горелки – капитальные затраты при их установке достаточно скромны. При установке жестких норм по выбросам, малотоксичные горелки потребуются, поскольку они совместимы с другими технологиями подавления NO_x. Подтверждением этому служит информация об оборудовании малотоксичными горелками самых современных котлов в США и Европе. Однако в Европе с 2008 г. проведен выбор между передовыми топочными технологиями и технологиями очистки дымовых газов от NO_x с помощью селективного каталитического или некаталитического восстановления (более дорогая технология). И перед любой ТЭС возникает необходимость установки дорогой технологии очистки дымовых газов от NO_x, если не удается добиться требуемых норм другими технологическими процессами.

Наиболее предпочтительной технологией для снижения уровня NO_x до 500 мг/м³ с приемлемым недожогом и при отсутствии заметного негативного воздействия на работу котла в Европе считается рециркуляция подачи воздуха.

Во всех странах исследуются новые пути по снижению выбросов оксидов азота.

Снижение выбросов оксида серы. Для отечественных топлив технологии сероочистки можно разделить по степени улавливания диоксида серы на три категории: с малой эффективностью – до 35 – 40 %, со средней эффективностью до 50 – 60 %, высокоэффективные – 80 % и более. На выбор технологии сероочистки влияют сернистость топлива и продолжительность его сжигания в течение рабочего цикла котла. Эффективные и дорогие технологии с недорогим реагентом или простые и недорогие технологии с дорогим реагентом используются при сжигании топлива с высокой сернистостью или при сжигании топлива с малой сернистостью, соответственно. Для высокоэффективной сероочистки необходимы мокрые технологии с применением известняка, извести, аммиака, магнезита, а также мокро–сухая с циркулирующей инертной массой. Технологии с эффективностью сероочистки 85 % и более основаны на интенсивной промывке дымовых газов после эффективных золоуловителей. В настоящее время эффективна известняковая (известковая) технология, основанная на интенсивной промывке дымовых газов суспензией известняка или извести. Отходом сероочистки является гипс /6/. Для сероочистки с малой и средней эффективностью используются технологии: сухая известняковая, с использованием скрубберов – золоуловителей, упрощенная мокро-сухая.

Следует отметить, что относительно дешевые технологии основаны на использовании имеющегося оборудования тепловых электростанций: топочных камер котлов, газоходов, сухих и мокрых золоуловителей. При этом отходы сероочистки смешиваются с уловленной золой и складируются на общем золоотвале. Для котлов, оснащенных электрофильтрами, при сжигании мало- и среднесернистых углей, технологии сероочистки требуют специальных мер по исключению влияния на работу электрофильтра повышенной запыленности газов (мокросухие технологии) и снижению температуры точки росы (сухая технология).

Снижение выбросов твердых частиц (золы). Для снижения загрязнения атмосферы тепловыми электростанциями РФ от твердых частиц (золы) используются электрофильтры. Эта технология очистки от твердых частиц чаще всего используется на ТЭС. Частицы золы, находящиеся в дымовом газе, заряжаются газовым разрядом и затем собираются на поверхности осадительных электродов. В дальнейшем происходит стряхивание этой поверхности для удаления твердых частиц. Эффективность улавливания достигает 99,9 % в большом диапазоне изменения размеров частиц, но зависит от свойств золы и дымового газа, состояния оборудования электрофильтра. Следует отметить, что факторами, влияющими на эффективность работы электрофильтров, являются: 1) свойства угля (низкое содержание серы и (или) влаги снижают скорость дрейфа; присутствие щелочных металлов (Na, K) уменьшают удельное электрическое сопротивление золы); 2) факторы, связанные с котлом (конфигурация газоотходов, некачественное сжигание увеличивает содержание углерода в золе, что повышает вторичные унос); 3) работа и конструкция электрофильтра (неоптимальное отряхивание, устаревшие системы управления). Поэтому для увеличения эффективности работы электрофильтров: а) улучшают эксплуатацию (центровка и замена поврежденных электродов, оптимизация систем отряхивания и др.); б) уменьшение электрического сопротивления золы добавкой триоксида серы и (или) аммиака; в) изменение рабочей температуры (что также приводит к снижению скорости газа); г) модернизация оборудования (улучшение электропитания, добавка электрополей и др.)

В данной статье приведены расчеты экономического ущерба, наносимого окружающей природной среде и платы за загрязнение при использовании природоохранных мероприятий. В табл. 1.6.1 приведены исходные показатели ТЭС.

Таблица 1.6.1 Исходные показатели ТЭС.

№ п/п	Показатели	Величина
1	Установленная мощность ТЭС (N), МВт	1600
2	Годовое число часов использования установленной мощности (H), ч.	5500
3	Удельный расход топлива на ТЭС (вотп) т. у.т./кВт ч.	346
4	Капиталовложения в природоохранные мероприятия (К пр.), млн. руб.	48
5	Расход электроэнергии на собственные нужды ТЭС (К сн)	5%
6	Удельная величина выброса (количество загрязняющего вещества, вырабатываемого при сжигании на ТЭС одной т.у.т.) по золе ( mз), кг/т.у.т по оксиду серы, ( mс) кг/т.у.т по оксидам азота, ( ma) кг/т.у.т	11 25 8
7	Превышение фактической массы выбросов загрязняющих веществ над установленным лимитом	10%
8	Показатель относительной агрессивности загрязняющих веществ (А) по золе, усл. т/т по оксиду серы, усл. т/т по оксидам азота, усл. т/т	70 22 41
9	Ставка оплаты за выброс загрязняющих веществ в пределах лимита: по золе (ρлз), руб./т по оксиду серы (ρлс), руб./т по оксидам азота (ρла), руб./т	17 18 21
10	Ставка платы за сверхлимитные выбросы: по золе (ρслз), руб/т; по оксиду серы (ρслс), руб./т; по оксидам азота (ρсла), руб./т	65 200 300

Величина ущерба, наносимого окружающей среде, пропорциональна массе выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ и определяется количеством сожженного на электростанции органического топлива, зависящим от величины электроэнергии, отпускаемой с ТЭС. Ниже приводятся расчеты по определению ущерба и величины оплаты за загрязнение окружающей среды.

1. Количество электроэнергии, вырабатываемой ТЭС (произведение установленной мощности станции на годовое число часов ее использования).
   

Э^выр = N * H = 1600000*5500 час = 8800*10⁶ кВт

2. Энергия, отпущенная с электростанции, меньше выработанной на величину расхода на собственные нужды.
   

Э^отп = Э^выр * (1 – К _сн) = 8800*10⁶ *(1-0,05) = 8360*10⁶ кВт

3. Годовой расход топлива на ТЭС (В) определяется произведением удельного расхода топлива (заданного в составе исходных данных) на годовой отпуск электроэнергии.
   

В = в_отп * Э^отп = 346*8360*10⁶ = 2,893*10⁶ т.у.т.

4. На основании подчитанных значений годового расхода топлива и заданных удельных величин выбросов загрязняющих веществ определяется фактическая масса выброса по каждому веществу до внедрения природоохранных мероприятий
   

по золе M^ф_з = m_з·В = 2,893*11 = 31818 т

по оксиду серы M^ф_с = m_с·В = 2,893*25 = 72314 т

по оксидам азота M^ф_а = m_а·В = 2,893*8 = 23140 т

5. Фактическая масса выбросов пересчитывается в приведенную через показатель относительной агрессивности загрязняющего вещества (А), составляющие для золы, оксида серы, оксидов азота 70, 22 и 41, соответственно
   

М^п_з = А·М^ф_з = 70*31818 = 2227260 усл.т.

М^п_с = А·М^ф_с = 22*72314 = 1590908 усл.т.

М^п_а = А·М^ф_а = 41*23140 = 948740 усл.т.

Суммарная приведенная масса выбросов по всем загрязняющим веществам – золе, оксиду серы и оксидам азота составляет

М^п_∑ = М^п_з + М^п_с + М^п_а = 4766908 усл.т.

6. Расчет ущерба, наносимого окружающей природной среде до внедрения на ТЭС природоохранных мероприятий, рассчитывается по формуле
   

У^д = γ · ƒ · δ · М^п_∑ = 4766908*2,4*2,5*2 = 57202896 руб.

где γ – удельный ущерб от загрязнения атмосферы, равный 2,4 руб./усл.т.;

ƒ – коэффициент, учитывающий характер рассеивания примесей в атмосфере (до внедрения природоохранных мероприятий – 2,5 , после внедрения – 0,5);

δ – показатель относительной опасности загрязнения воздуха для малых и средних городов с населением до 100 тыс.чел. и с расположением предприятия в черте города, равный 2.

7. Величина выбросов в атмосферу загрязняющих веществ (оксиды серы, золы, оксидов азота) после осуществления на ТЭС природоохранных мероприятий определяется из условия их снижения до установленных лимитов на основании фактической массы выбросов, подсчитанной в п. 4.
   

М^л_з = М^ф_з*100/110 = 31818*100/110 = 28925 т

М^л_с = М^ф_с*100/110 = 72314*100/110 = 65740 т

М^л_а = М^ф_а*100/110 = 23140*100/110 = 21036 т

где 100/110 – превышение фактической массы выбросов над установленным лимитом.

8. Приведенная масса выбросов загрязняющих веществ после внедрения на ТЭС природоохранных мероприятий отдельно по каждому компоненту (М^л_з,М^л_с,М^л_а) и суммарно по всем (М^пл_∑):
   

М^пл_з = А · М^л_з = 70*28925 = 2024750 т

М^пл_с = А · М^л_с = 22*65740 = 1446280 т

М^пл_а = А · М^л_а = 41*21036 = 862476 т

Суммарная приведенная масса выбросов составляет:

М^пл_∑ = М^пл_з + М^пл_с + М^пл_а = 4333506

9. После установки на ТЭС нового очистного оборудования (У^п) ущерб, наносимый атмосфере, снижается за счет более низкого значения коэффициента f – снижение с 2,5 до 0,5 (п.7) и меньшей величины приведенной массы выбросов загрязняющих веществ.
   

У^п = γ · ƒ · δ · М^п_∑ = 4333506*2,4*0,5*2 = 10400414 руб.

10. Предотвращенный ущерб (∆У) или эффект от внедрения на ТЭС нового очистного оборудования (n.n. 7, 10), рассчитывается как разница значений ущербов, наносимых окружающей среде до и после проведения природоохранных мероприятий.
    

∆У = У^д – У^п = 57202896 – 10400414 = 46802482 руб.

11. Плата за загрязнение окружающей среды рассчитывается до внедрения на ТЭС природоохранных мероприятий. Суммарная величина платы складывается из платы за выбросы в пределах установленного лимита (П^л) и платы за сверхлимитные выбросы (П^сл) и подсчитывается на основании соответствующих ставок (ρ^л и ρ^сл), приведенных в составе исходных данных (п.9, табл. 1). Величина выброса в пределах лимита определена в п.7, а сверхлимитный выброс есть разница значений, подсчитанных в п. 4 и 7.
    

П^д_∑з = ρ^л * М^л_з+ρ^сл *(M^ф_з-М^л_з) = 17*28925 + 65*(31818 - 28925) = 679770 руб.

П^д_∑с= ρ^л * М^л_с+ρ^сл * (M^ф_с-М^л_с) = 18*65740 + 200*(72314 - 65740) = 2498120 руб.

П^д_∑а= ρ^л * М^л_а+ρ^сл *(M^ф_а-М^л_а) = 21*21036 + 300*(23140 - 21036) = 1072956 руб.

12. Плата за загрязнение атмосферы после внедрения на ТЭС природоохранных мероприятий определяется ее величиной в пределах лимитируемых выбросов (см. п.9, табл. 1 и п.7).
    

П^л_з = ρ^л * М^л_з = 17*28925 = 491725 руб.

П^л_с = ρ^л * М^л_с = 18*65740 = 1183320 руб.

П^л_а = ρ^л * М^л_а = 21*21036 = 441756 руб.

13. Абсолютное и относительное уменьшение платы за загрязнение окружающей среды, обусловленное вводом на ТЭС нового очистного оборудования.
    

∆П_з = П^д_∑з – П^л_з = 679770 – 491725 = 188045 руб.

∆П_с = П^д_∑с – П^л_з = 2498120 – 1183320 = 1314800 руб.

∆П_а = П^д_∑а – П^л_з = 1072956 – 441756 = 631200 руб.

∆П_∑ = 4250846 – 2116801 = 2134045 руб.

%П_з = 1 – П^л_з/П^д_∑з = 1 – 491725/679770 = 0,28 = 28%

%П_с = 1 – П^л_з/П^д_∑с = 1 – 1183320/2498120 = 0,53 = 53%

%П_а = 1 – П^л_з/П^д_∑а= 1 – 441756/1072956 = 0,59 = 59%

%П_∑ = 1 – 2116801/4250846 = 0,50 = 50%

Таким образом, экономический эффект от внедрения на ТЭС нового очистного оборудования (предотвращаемый ущерб) и уменьшение платы за загрязнение окружающей среды за счет нового очистного оборудования составляет (см. п.10 и п.13) в млн. руб. – 46,8 и 2,1 соответственно, т.е. в сумме 48,9 млн./руб.

Для расчета экономической эффективности природоохранных мероприятий помимо указанного эффекта необходимо рассчитывать социально-экономический эффект за счет снижения профзаболеваний работающих и заболевания населения, что будет увеличивать указанный экономический эффект. Необходимо также учитывать эксплуатационные затраты на новые технологии, оборудования, с учетом срока их окупаемости.

7. Экономический анализ методов управления окружающей среды
   

Приводится экономический анализ методов управления окружающей средой, в которой рассмотрены такие вопросы, как природоохранное регулирование, платежи за выбросы или рынок квот, торговля квотами.

При производстве товаров и услуг возникают побочные эффекты, например, загрязнение окружающей среды. Однако производитель не компенсирует ущерб от загрязнения, за которое расплачивается население, экосистемы, растительный и животный мир.

Для устранения негативных внешних (экстремальных) эффектов применяются различные методы государственного регулирование. Широко применяются также экономические инструменты как: 1) налоги (платежи) за загрязнение и использование ресурсов; 2) ограничение выбросов и торговля квотами; 3) субсидии на природоохранные цели и др. Эффективность экономических инструментов зависит от их сочетания с комплексом мер природоохранной политики. Так, в рамках всемирной торговой организации в некоторых странах возникает ограничение свободного доступа на рынок товаров, производимых с помощью экологически «грязных» технологий. Кроме того, стимулируется технический прогресс и инновационная деятельность в области природоохранных технологий.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В научно-образовательном материале рассмотрены вопросы: экологически безопасная и безотходная технология переработки промышленных отходов тепловых электростанций, современные тенденции развития систем газификации угля, сжигание в кипящем слое – перспективная технология для низкосортных топлив, экологическая безопасность промышленных отходов тепловых электростанций, эколого-экономическая проблема переработки и утилизации промышленных отходов тепловых электростанций, экономическая эффективность природоохранных мероприятий на тепловых электростанциях, экономический анализ управления окружающей среды.

Экологически безопасная и безотходная технология переработки промышленных отходов тепловых электростанций включает переработку и диспергирование твердых отходов (золоотходов) угольных тепловых электростанций. Их утилизация связана с использованием в композиционных материалах разного назначения.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


1. Шевердяев О.Н., Гвоздев В.М. и др. Переработка и утилизация золоотходов и снижение выбросов оксидов азота на угольных ТЭС – основа создания экологически чистой угольной тепловой электрической станции. Монография. – г. Дзержинский М.О.: ДМУП «Информационный центр», 2010.

2. Шевердяев О.Н., Гвоздев В.М. и др. Сжигание в кипящем слое – перспективная технология для низкосортных топлив. // Энергосбережение и водоподготовка. – 2010. - №6. – с 39-42.

3. Губонина З.И., Шевердяев О.Н., Гвоздев В.М., Приб А.С. Экономическая эффективность природоохранных мероприятий на угольных тепловых электростанциях // Энергосбережение и водоподготовка. – 2011. №3. – с.58-61.

4. Автономов А.Б., Целыковский Ю.К. Организационно – экономические проблемы использования золошлаковых отходов ТЭС// Энергетик – 2000. - №4. – с. 4-7.

5. Бухонов Д.Ю., Морозов В.В. Эффективность многоцелевого использования твердого топлива на ТЭС// Теплоэнергетика. – 2003. - №12. – с.65-67.

6. Кизильштейн Л.Я., Левченко С.В. Элемент.примеси и экологические проблемы угольной энергетики// Теплоэнергетика – 2003.- №12. с.14-15.

7. Дик Э.П., Горленко А.С., Собелева А.Н. Класс опасности золошлаковых отходов ТЭС по степени токсичности// Энергетик. – 2007. - №3. – с10-12.

8. Алексеева Т.Е., Гольдина Т.М. Некоторые аспекты мониторинга состояния золошлаковых отходов ТЭС и объектов природной среды в зоне их воздействия// Теплоэнергетика. – 2004. - №12 с29-33.

9. Эмдин С.В., Жабо В.В. Опыт утилизации золошлаковых материалов ОАО «Иркутскэнерго». – 2006г. - №9. – с.11-13.

10. Шевердяев О.Н., Козлов И.М. и др. Модифицированные золоотходы от сжигания твердого топлива на ТЭЦ – новый минеральный наполнитель для композиционных полимерных материалов// Промышленная энергетика . – 2007- №12. – с. 40-43.

11. Росляков П.В. Проблемы измерений загрязняющих веществ ТЭС и их мониторинг// Труды III Междун.науч. – практич. конф. и специализ. выставки «Экология в энергетике» - Москва, 2006, с. 83-88.

12. Дик Э.П., Соболева А.Н. О классе опасности золошлаковых отходов ТЭС от сжигания Кузнецких углей// Электрические станции. – 2006. - №1 – С 9-13.

13. Рябов Г.А., Дик Э.П. и др. Особенности процессов сжигания биотоплив в котлах с кипящим слоем // Теплоэнергетика. – 2005. - №9

14. Крейнин Е.В. Уголь, как основное органическое топливо XXI века: Экологически чистые технологии// Уголь. – 2003. - №5.

15. Целыковский Ю.К. Основа экологически чистой тепловой электростанции – утилизация золошлаков// Инженерная экология . – 2002.-№6.-С. 2-16.

16. Шевердяев О.Н., Корнев А.Е., Бобров А.П. Методы и технические средства утилизации промышленных золоотходов от сжигания твердого топлива на ТЭЦ// Безопасность труда в промышленности. – 2007. - №10.-С. 38-41.