Вплив термодинамічного фактора на показники екологічної безпеки ТЕС

Для визначення ролі термодинамічного фактора скористаємося спів­відношенням (7.1), з якого випливає, що, за інших рівних умов (К = const), питомий показник екологічної безпеки обернено пропорцій­ний ККД установки, тобто

(7.2)

Співвідношення (7.2) справедливе для всіх параметрів екологічної небезпеки, зокрема для показника сумарного теплового забруднення нав­колишнього середовища:

де Q₁ - сумарне теплове забруднення навколишнього середовища

(В - витрата і - теплота згорання палива); Е =- вироблена електрична або теплова енергія.

 

Оцінюючи питомий показник концентрованих теплових викидів -

(на паротурбінних ТЕС величина <2г визначається тепловими викидами з димовими газами і ще більшою мірою викидами теплоти з цир­куляційною водою, а на газотурбінних ТЕС - переважно з вихлопними газами через димову трубу) зв'язок між показниками і уст виражають в іншій формі:

(7.4)

Співвідношення (7.4) визначає вплив термодинамічного фактора на питомий показник концентрованих теплових викидів b₂ у функції від ККД установки (рис. 7.1).

 

 

Рис. 7.1. Вплив термодинаміч­ного фактора на питомий по­казник теплових викидів ене­ргетичного об'єкта

 

З рис. 7.1 видно, що газотурбінна установ­ка - це джерело більшого теплового забруд­нення навколишнього середовища, ніж паро­турбінна. Реалізація парогазового циклу по­ліпшує економічні показники, і, як результат, додатково зменшується теплове забруднення навколишнього середовища.

Позитивна роль підвищення Г)уст стосу­ється не тільки параметра теплового забруд­нення, але й усіх інших параметрів екологіч­ної небезпеки.

Застосування передових технологій пе­ретворення хімічної енергії органічного па­лива на електричну дозволяє істотно поліп­шити економічні й екологічні показники ТЕС на базі ПТУ, ККД нетто яких можна довести: на вугіллі - до 47 %, на природному газі – до 49 %. Загалом за останні 50 років у розвинених країнах загальний приріст ККД ТЕС на базі паротурбінних блоків становив -15%, що відповідає середньому темпу при­росту -0,3 % за рік (рис. 7.2). Це дозволило знизити питомий показник викиду вуглекислоти (г/кВтгод) на 75 %. Такий самий рівень зниження показників екологічної небезпеки було досягнуто й по інших параметрах. Однак, починаючи з 70-х років, темп приросту ККД паротурбінних бло­ків істотно знизився і становив -0,18 % за рік, що стало стимулом шир­шого впровадження парогазових технологій. Упровадження ПГУ в енер­гетику дозволяє не тільки забезпечити приріст енергетичної ефективності, але й значно підвищити рівень екологічної безпеки ТЕС. Як видно з рис. 7.2, до 2000 р. показник екологічної небезпеки ЬСОг (порівняно з 1950 р.) зни­зився приблизно в 2,5 разу.

Рис. 7.2. Тенденція зміни ККД енергетичних установок (а) і показника емісії СО₂

у димових газах (б): 1 - ТЕС на базі ПТУ; 2 - ТЕС на базі ПГУ; 3 - буре вугілля;

4 - кам'яне вугілля; 5 - природний газ

Використання показника екологічної безпеки й, у вигляді відношення маси викидів до одиниці виробленої енергії (г/кВтгод) дозволяє для всіх параметрів екологічної небезпеки ввести універсальний критерій екобез-пеки, що враховує всі фактори (термодинамічний, паливний, технологіч­ний та експлуатаційний), сукупність яких визначає інтегральні можливо­сті підвищення екологічної безпеки енергетичних об'єктів і систем.

Знання взаємозв'язку між параметрами і факторами екологічної без­пеки дозволяє реалізувати об'єктивно обґрунтовану стратегію застосу­вання природоохоронних заходів, що забезпечують найефективніші умо­ви її фактичної реалізації на стадії прогнозування, проектування енерго­об'єктів, їх експлуатації та модернізації.

Якщо виходити з того, що вже досягнуто критичного рівня впливу енергетики на довкілля, то можна сформулювати принцип екологічної рівноваги так: відносний приріст потужності екологічної системи (тут — абсолютний приріст потужності; N- діюча потужність) має не перевищувати темпу підвищення екологічної безпеки цієї системи - (тут - зниження показника екологічної безпеки; - досягнутий рівень екологічної безпеки за і-ю компонентою). Тобто умова екологічної рівноваги має вигляд

(7.5)

Для випадку впливу тільки термодинамічного фактора умову екологіч­ної рівноваги можна подати у вигляді

(7.6)

де - відносне зниження питомої витрати палива в системі ( ,г/кВт-год).