Анализ ресурсосберегающего потенциала бессточной технологии оборотного водоснабжения охлаждающих систем теплоэлектростанций (на примере ТЭЦ-25 филиал ОАО «Мосэнерго»)

Библиографические ссылки:

1. Биопрепараты в сельском хозяйстве. / Под ред. И.А.Тихоновича и Ю.В.Круглова. М.: 2005, 154с.

2. Кокоулина Е. М. Оптимизация системы защиты огурца от комплекса грибных болезней в теплицах Предуралья // Автореф., дисс. на соиск. уч. ст. к.с/х.н., С-Петербург-Пушкин, 2009, 17 с.

3. Комплексная система защиты растений в закрытом грунте, Технологии Байер КронСайенс, 2007, с. 7-13, brosh-Teplitsa(spt06)-N1.pmd 19.09.2006, 15:25

4. Феофилова Е.П. Клеточная стенка грибов, М.: Наука, 1983, с.315.

5. Чикин Ю.А. Общая фитопатология (часть 1): учебное пособие-Томский госуниверситет - Томск, 2001. 170 с.

6. Белов А.А., Россинец Е.А., Марквичев Н.С. Антигрибковые пролонгированные ферментативные препараты // Московск. межд. научно-практ. конф. "Биотехнология: экология крупн. городов". 15-17 март, 2010., Мат. конф., М.- С.130-131.

7. Белов А.А., Россинец Е.А., Марквичев Н.С. Исследование свойств немодифицированной и иммобилизованной в хитозановый гель лизоамида-зы (ХТ-ЛА) // Всерос. научно-техническая конф. "Наука-произ-во-технол.-экология" Киров, ВятГУ- 2010.-Т.2- С. -60-63.

8. Россинец Е.А., Белов А.А., Марквичев Н.С., Васильева А.В., Мышен-ков Н.П. Исследование воздействия растворов некоторых гидролитических ферментов на споры гриба рода Pythium // Успехи в химии и химической технологии.- М.: РХТУ им.Д.И.Менделеева, 2011, Т.ХХУ, №10, С.24-27.

9. Пыстина К.А. Род Pythium Pringsh.- СПб.: Наука, 1998, С.5.

10. Рязанова Л.П., Ледова Л.А., Цурикова Н.В. и др. Воздействие протео-литических ферментов Bacillus licheniformis и лизоамидазы Lisobacter sp. XL1 на клетки Proteus vulgaris и Proteus mirabilis //Прикл биохим и микроб., 2005, Т.41, №5, с. 558-563.

11. Петровский А.С. Структурная модификация ферментных белков для изменения эффективности катализируемых реакций // Дисс. на соиск. уч. ст. к.б.н. М.: РХТУ, 2012, 160 с.

Данная работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ

УДК 628.3:658.01

В.В. Бутылин

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

АНАЛИЗ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО ПОТЕНЦИАЛА

БЕССТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ОХЛАЖДАЮЩИХ СИСТЕМ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Проведен анализ ресурсосберегающего потенциала бессточной технологии оборотного водоснабжения, обоснована ее эколого-экономическая эффективность. Установлено, что только в условиях ТЭЦ-25, за счет рационального использования сырой воды достигается предотвращение сброса 15 млн. мЗ продувочных вода в окружающую среду, а предотвращенные эколого-экономические ущерб и платеж ежегодно составляют около 1,З и 0,7 млрд. рублей соответственно. Показано, что помимо охраны и рационального использования водных ресурсов, предлагаемая технология обеспечивает безвозвратный техногенный сток из окружающей среды около 2,4 тонн на каждый МВт выработанной энергии С02 или около 48 млрд. тонн в расчете на общее мировое годовое производство электроэнергии теплоэнергетическими объектами ежегодно.

Analysis of circulating water supply drainless technology resource-saving potential is implemented, its eco-economic effectiveness is proven. It is detected that only in conditions of thermal power unit 'ТЭЦ-25' by means of crude water rational use, 15 million m3 of purge water drain to environment is prevented, and annual eco-economic loss of approximately 1,3 billion roubles and payment of 0,7 million roubles are avoided. It is demonstrated that apart from water resources protection and rational use, proposed technology provides expendable industrial drainage from environment of approximately 2,4 tons per each megawatt of С02 energy output or approximately 48 billion tons calculated for world annual electrical energy output of thermal power units.

В настоящее время технология оборотного водоснабжения охлаждающих систем теплоэлектростанций для компенсации потерь оборотной воды предусматривает подачу добавочной воды в систему из поверхностного водного объекта без какой-либо предварительной обработки. Представляющийся традиционно экономически выгодным, такой прием, однако, вызывает опосредованные финансовые потери за счет снижения выработки электроэнергии, оплаты вынужденного сброса продувочной воды и перерасхода добавочной воды на его компенсацию.

Для повышения экологической и экономической эффективности объектов теплоэнергетики при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации разрабатывается инновационная технология экологически безопасного водопользования теплоэлектростанций. В ее основу положен оригинальный способ утилизации продувочной воды из циркуляционной системы охлаждения конденсаторов турбин, защищенный патентом на изобретение РФ № 2279409. Способ предусматривает глубокое умягчение добавочной технической (сырой речной) воды в щелочной среде перед ее смешением с оборотной водой, подвергаемой испарительному охлаждению в градирнях. Такой технологический прием создает в оборотной воде физико-химические условия, которые дают возможность поддерживать равенство расхода продувочной воды из циркуляционной системы уровню потерь воды теплоэлектростанцией без опасности осадкообразования на поверхностях теплообмена в конденсаторах турбин.

Согласно разрабатываемой технологии исходную техническую воду подвергают декарбонизации известкованием в осветлителях, затем осветлению в механических фильтрах, двухступенчатому умягчению натрий-катионированием и используют в качестве добавочной для компенсации потерь оборотной воды на унос, испарение и безвозвратное потребление на технологические нужды, включая подпитку теплосети и пароводяного цикла теплоэлектростанции. При этом сброс продувочной воды в окружающую среду технологией не предусмотрен. Расчеты показали, что в этих условиях концентрирование солей в оборотной воде циркуляционных систем охлаж-

дения ТЭЦ-25 не превысит 5,5 раз.

Для определения эколого-экономических показателей автором была проведена оценка воздействия действующей охлаждающей системы оборотного водоснабжения ТЭЦ-25 филиал ОАО «Мосэнерго» на окружающую среду. Она основана на определении величины эколого-экономического ущерба, наносимого сбросом продувочных вод, а также оценке затрат, связанных с перерасходом добавочной воды.

Официальной методической основой укрупненной оценки ущерба от загрязнения водных объектов в результате хозяйственной деятельности предприятий является «Временная типовая методика определения эколого-экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды».

Для определения эколого-экономического ущерба на стадии разработки и принятия проектных решений обычно используются укрупненные методы оценки.

У = I X У200з х а X М

где

I - коэффициент индексации ставок экологических платежей на 2012 год согласно ФЗ "О федеральном бюджете на 2012 год и на плановый период 2013 и 2014 годов", б/р;

У2003 - удельный экономический ущерб от сброса в водный объект одной тонны условного загрязняющего вещества в ценах 2003 года, равный 24 000 руб/усл. т.;

а - показатель относительной опасности водного объекта, б/р (для Москвы и области - 2,6);

М - приведенная масса годового сброса, усл.т/год.

Согласно ФЗ "О федеральном бюджете на 2012 год и на плановый период 2013 и 2014 годов" значение коэффициента индексации ставок платы в 2012 году составит 2,05 по отношению к 2003 году.

Данные, необходимые для расчета величины эколого-экономического ущерба, оказываемого на окружающую среду в результате сброса «продувочных» сточных вод и промежуточные результаты расчета представлены в таблице 1.

Табл. 1. Расчет ущерба от сброса в водный объект загрязняющих веществ «продувоч-

ных» вод действующей схемы охлаждающей системы оборотного водоснабжения

№ п/ п Вещество Концентрация ЗВ, мг/л пдк рх, мг/л Коэффициент агрессивности А Масса, сбрасываемая в год, т Приведенная масса, усл. т Величина э/э ущерба, млн. руб./год

1 Ион аммония 1.99 0.5 2.00 29.85 59.70 7.64

2 Кальций 61 180 0.0056 915.00 5.08 0.65

3 Магний 15 40 0.025 225.00 5.63 0.72

4 Хлориды 22.5 300 0.003 337.50 1.12 0.14

5 Сульфаты 27.75 100 0.01 416.25 4.16 0.53

6 Железо 0.11 0.5 2.00 1.65 3.30 0.42

7 Марганец 0.08 0.01 100.00 1.20 120.00 15.35

8 Цинк 0.02 0.01 100.00 0.30 30.00 3.84

9 Медь 0.08 0.001 1000.00 1.20 1200.00 153.50

10 Свинец 0.0020 0.03 33.33 0.03 1.00 0.13

11 Кобальт 0.0004 0.01 100.00 0.01 0.60 0.08

12 Мышьяк 0.0004 0.05 20.00 0.01 0.12 0.02

13 Никель 0.0010 0.01 100.00 0.02 1.50 0.19

14 Хром 0.0021 0.005 200.00 0.03 6.30 0.81

15 Стронций 0.32 0.4 2.50 4.80 12.00 1.54

16 Литий 0.01 0.08 12.50 0.15 1.88 0.24

17 Кадмий 0.0004 0.005 200.00 0.01 1.20 0.15

18 Ртуть 0.00002 0.0005 2000.00 0.00 0.60 0.08

19 Ванадий 0.56 0.001 1000.00 8.40 8400.00 1074.53

20 Сурьма 0.17 0.05 20.00 2.55 51.00 6.52

21 Бензол 0.01 0.5 2.00 0.15 0.30 0.04

22 Толуол 0.01 0.5 2.00 0.15 0.30 0.04

23 Ксилол 0.01 0.05 20.00 0.15 3.00 0.38

24 Нефтепродукты 0.01 0.05 20.00 0.15 3.00 0.38

Итого 1267.92

Общее количество сбрасываемых загрязняющих веществ ТЭЦ 25 филиал ОАО «Мосэнерго» оценивается в 9250 условных тонн, что соответствует эколого-экономическому ущербу, наносимому окружающей среде при отведении стоков в водный объект, около 1,3 млрд. рублей в год. Основные загрязняющие вещества, попадающие в водные объекты, - это медь и ванадий (вклад последнего составляет около 85%).

При водоотведении в канализационные системы Мосводостока плата за сброс сточных вод будет состоять из двух частей. Первая представляет собой плату за сброс загрязняющих веществ, вторая - плату за объем отведенных сточных вод. В 2012 году тариф за сброс установлен в размере 9,37 рублей за 1 м3. При сбросе 15 млн. м3 в год это составит сумму порядка 140 млн. рублей.

Платеж за сброс загрязняющих веществ рассчитан согласно ПП РФ от 12.06.2003 N 344 «О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления» (с учетом изменений, внесенных Постановлением Правительства РФ от 1 июля 2005 г. N 410), с условием, что нормативом сброса является ПДК, установленная для водоемов рыбохозяйственного назначения. Сверхлимитный сброс загрязняющих веществ «наказывается» повышающим коэффициентом 25 к базовому нормативу платы. При расчете платы учитывается значение 1,41 коэффициента экологической ситуации и значимости для бассейна реки Волга в г. Москве.

Как следует из таблицы 2, плата за сброс сточных вод данного состава (экологическая составляющая) согласно действующему законодательству достигает 195,3 млн. рублей.

Табл. 2. Расчет платы за сброс в ливневую канализацию загрязняющих веществ «про-

Масса сб роса, т/год Ставка платы Коэффициенты

№ п/п В пре- Сверх за сброс в индексации ста- Плата за

Показатель делах установ- пределах вок платы по сброс, млн.

норма- ленного норматива, отношению к руб/год

тива лимита руб./т 2003 и 2005 гг.

1 Ион аммония 7.5 22.35 551 1.67 0.7347

2 Кальций 2700 0 1.2 2.05 0.0094

3 Магний 600 0 6.9 2.05 0.0120

4 Хлориды 4500 0 0.9 2.05 0.0117

5 Сульфаты 1500 0 2.8 1.67 0.0099

6 Железо 7.5 0 2755 1.67 0.0487

7 Марганец 0.15 1.05 27548 2.05 2.1022

8 Цинк 0.15 0.15 27548 2.05 0.3105

9 Медь 0.015 1.185 275481 2.05 23.6017

10 Свинец 0.45 0 45913 1.67 0.0487

11 Кобальт 0.15 0 27548 2.05 0.0119

12 Мышьяк 0.75 0 5510 2.05 0.0119

13 Никель 0.15 0 27548 2.05 0.0119

14 Хром 0.075 0 13774 1.67 0.0024

15 Стронций 6 0 689 2.05 0.0119

16 Литий 1.2 0 2.5 2.05 0.0000

17 Кадмий 0.075 0 55096 2.05 0.0119

18 Ртуть 0.0075 0 27548091 2.05 0.5972

19 Ванадий 0.015 8.385 275481 2.05 166.9317

20 Сурьма 0.75 1.8 5510 2.05 0.7286

21 Бензол 7.5 0 552 2.05 0.0120

22 Толуол 7.5 0 552 2.05 0.0120

23 Ксилол 0.75 0 5510 2.05 0.0119

24 Нефтепродукты 0.75 0 5510 2.05 0.0119

Итого 195.30

Объем забираемой сырой воды на объем, примерно равен объему сбрасываемых продувочных вод, т.е. 15 млн. м3 в год. Стоимость забора 1 м3 воды из Мосводоканала составляет 26,1 рубль, что приводит к затратам на водопотребление в 392 млн. рублей в год.

Из приведенных выше данных видно, что результатом внедрения экологически безопасной охлаждающей системы оборотного водоснабжения, исключающей образование продувочных сточных вод, является предотвращенный эколого-экономический ущерб в размере 1,3 млрд. рублей и предотвращенный платеж в размере 0,7 млрд. рублей ежегодно (0,51 млн. на 1 киловатт заявленной мощности).

Помимо охраны и рационального использования водных ресурсов, разрабатываемая технология обладает уникальной экологической функцией, связанной с сокращением выбросов парниковых газов. Ее уникальность заключается в способности воды циркуляционной системы охлаждения конденсаторов турбин, безвозвратно поглощать углекислый газ из окружающего воздуха в процессе испарительного охлаждения в градирнях.

Поглощение углекислого газа из атмосферного воздуха осуществляется согласно уравнению:

С02 + Н20 ^ Н+ + НС03"

Сток углекислого газа из окружающей среды осуществляется на нескольких участках предлагаемой технологии:

1. За счет его извлечения из добавочной природной воды (концентрация 30 мг/л) в количестве 657 т/год (из расчета расхода добавочной воды 2500 м3/час) при известковании.

2. В процессе известкования теряется также 2,2 мг-экв/л присутствующих в воде гидрокарбонатов, что составляет при расходе добавочной воды 2500 м3/час - 242 кг/час углекислого газа или 2120 т/год.

3. В процессе перевода карбонатов, содержащихся в оборотной воде, в гидрокарбонаты в процессе испарительного охлаждения в градирнях в ко-

личестве 0,5 мг-экв/л или 482 т/год. Суммарное поглощение СО2 в данном случае составит 3259 т/год.

Подобная укрупненная оценка объемов техногенного стока СО2 из окружающей среды позволяет прогнозировать удельную эффективность в размере 2,4 тонны СО2 на 1 МВт выработанной энергии. Сокращаемые по предлагаемой технологии выбросы углекислоты не просто перестают поступать в окружающий атмосферный воздух, а связываются химически и создают безвозвратный техногенный сток углекислого газа.

Если принять, с некоторым запасом, общее мировое годовое производство электроэнергии на теплоэнергетических объектах (включая атомные) на уровне 20 000 ТВт-час, то при глобальном их переводе на предлагаемую систему водопользования можно ожидать безвозвратный техногенный сток из атмосферы углекислого газа в количестве около 48 млрд. тонн ежегодно. Производство электроэнергии в России ориентировочно составляет 1000 ТВт-час, что равняется безвозвратному стоку углекислого газа в размере 2,40 млрд. тонн в год или 48 млрд. евро (рыночная стоимость квоты на выброс 1 миллиона тонн СО2 колеблется в пределах 20-45 миллионов евро).

Однако безвозвратный техногенный сток углекислого газа из атмосферы - это лишь десятая часть от объема возможных сокращений выбросов на теплоэлектростанциях в результате экономии органического топлива при выработке электроэнергии. Без учета атомных (где это отразится только на экономических показателях) на теплоэлектростанциях за счет экономии органического топлива на выработку электроэнергии можно ожидать сокращение выбросов на 384 млрд. тонн углекислого газа ежегодно.

УДК 519.863:504.6 К.Л. Иванушкин

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

РАЗРАБОТКА ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОПТИМИЗАЦИИ ВЫБОРА ШУМОЗАЩИТНОГО МЕРОПРИЯТИЯ

В статье рассматриваются вопросы оценки акустического воздействия и автоматизированного подбора мероприятий по шумоглушению. На примере процесса подбора глушителей шума в системах механической вентиляции показана возможность построения оптимизационной модели, которая позволяет осуществлять проектирование сложных схем шумозащи-ты с учетом условий применимости используемых средств. Для решения задачи предложена целевая функция, полученная на основе критерия минимума финансовых затрат.

The article describes aspects of environmental noise estimation and automated choice of noise control actions. The possibility of optimization model construction is shown in the example of sound attenuators parameters in ventilation systems ducts. With taking into account any additional conditions of sound attenuators application the model is suggested as a method of designing for complex noise abatement programs. Proposed as a solution of the problem the objective function is based on the criterion of a minimum of financial cost.

Шум является одним из наиболее распространенных и агрессивных факторов загрязнения окружающей среды. Гигиеническими исследованиями