Установлено, что совместное наложение загрязнения от всех станций может привести к созданию на определенных участках территории концентраций SO2, близких или незначительно превышающих ПДК. При этом вклад от выбросов мощных ТЭЦ на окраинах города (ТЭЦ-21,23,25,26), на которых максимальная доля мазута в зимнее время составляет в отдельные дни 60-70 %, невысок благодаря эффективному отводу продуктов сгорания в атмосферу.
Были проведены расчеты полей приземных концентраций от выбросов ТЭЦ по методике ОНД-86 и модели МЭИ для трех базисных режимов работы энергокомплекса: условий функционирования энергокомплекса 1987г., условий работы 1997г. без учета режимных мероприятий по подавлению оксидов азота и с учетом мероприятий по подавлению. Результаты моделирования позволили выявить ряд особенностей загрязнения воздушного бассейна объектами энергетики. Выявлено, что с увеличением скорости ветра вклад энергетического комплекса в общую загазованность воздуха возрастает значительно в диапазоне 3-7 м/с и практически стабилизируется при скорости больше 7м/с. Для летнего периода долю энергетики в загазованности воздушного бассейна можно считать условно постоянной, начиная со скорости ветра, равной 5 м/с.
В качестве второй особенности следует выделить перераспределение локальных вкладов выбросов электростанций с изменением величины скорости ветра. Так, при скорости ветра = 3 м/с “лидером” по загрязнению выступает ГЭС-1. С увеличением скорости ветра существенный вклад начинают вносить ТЭЦ-9, 22, 21, а также появляются локальные зоны загрязнения от ГЭС-1, ТЭЦ-11, ТЭЦ-16. При скоростях ветра = 7 - 9 м/с главные вклады вносят ТЭЦ-21 и ТЭЦ-22. Результаты моделирования показывают, что существуют площади загрязнения с уровнем концентраций, составляющих диапазон 1,5 - 2,0 ПДК по диоксиду азота.
В результате моделирования по нормативной и разработанной методикам выявлено, что по методике ОНД-86 площадь загрязнения с уровнем загазованности выше ПДК для диоксида азота в зимний период в 4 раза больше, чем летом. При этом максимальные расчетные концентрации достигают 3,5 ПДК зимой и 2,5 ПДК летом. Результаты расчетов по уточненной модели МЭИ показывают, что в сравнении с ОНД-86 для зимнего периода площадь загрязнения в 27-30 раз меньше, максимальный уровень загазованности не превышает 1,0-1,5 ПДК. Для летнего периода величина уровня загазованности существенно не отличаются от зимнего времени года, несмотря на существенное сокращение выбросов оксидов азота в атмосферу. Установлено, что основными причинами повышенного вклада в летнее время являются более высокая, нежели зимой, степень трансформации оксидов азота, достигающая 80%, и пониженный подъем дымовых факелов электростанций, в результате которого приземные концентрации увеличиваются.
Полученные результаты расчетных полей приземных концентраций всего энергокомплекса по данным 1987 г. позволили выделить теплоэлектроцентрали, на которых в первую очередь было необходимо проведение атмосфероохранных мероприятий: по загазованности сернистым газом – это ТЭЦ-7, ТЭЦ-9, ТЭЦ-11, ТЭЦ-12, ТЭЦ-22, по загазованности диоксидом азота - ГЭС-1 с филиалом, ТЭЦ-7, ТЭЦ-9, ТЭЦ-11, ТЭЦ-12. Указанные ТЭЦ (за исключением ТЭЦ - 22) имели в своем составе устаревшее оборудование и низкие дымовые трубы высотой до 100 метров.
Необходимость уменьшения вредного экологического воздействия от выбросов городского энергокомплекса требовала проведения атмосфероохранных мероприятий, которые позволили бы при существующих ограничениях по генерируемым мощностям, местоположению ТЭЦ и уровню технологии процессов снизить загазованность в приземном слое воздуха. Можно выделить следующие основные пути решения проблемы:
Изменение топливного баланса, в том числе локальное для районов города с высокой загазованностью сернистым газом;
Реконструкция и модернизация действующих электростанций старшего поколения;
Режимно-технологические мероприятия, направленные на снижение выбросов и приземных концентраций оксидов серы и азота.
Очистка продуктов сгорания от вредных выбросов ТЭЦ.
Главное направление совершенствования топливного баланса – замещение жидкого и твердого видов топлива газом. Подавляющую часть в топливном балансе г. Москвы составляет природный газ, доля которого увеличилась с 60% в 1980 г. до 95 % в 1997 г. Установлено, что изменение топливного баланса для ТЭЦ, расположенных в центральной части города, позволило практически решить проблему защиты воздушного бассейна от воздействия сернистого ангидрида и золы. Совершенствование топливного баланса, однако, малоэффективно для снижения выбросов и уровня приземных концентраций оксидов азота.
Проведенный нами анализ по использованию режимных мероприятий с целью подавления оксидов азота в топках паровых и пиковых котлов московского энергокомплекса показал, что из наиболее распространенных мероприятий применяются:
замена устаревших горелочных устройств современными с пониженным выбросом оксидов азота;
рециркуляция дымовых газов;
ступенчатое сжигание топлива;
комбинированное (комплексное) использование перечисленных выше мероприятий.
Оценено, что в целом за десятилетие, с 1987 по 1997гг., суммарный выброс оксидов азота снизился на 36%, а снижение выбросов за счет применения методов подавления составляет еще 40% от уровня 1997г. Полученные результаты позволили выделить следующие приоритеты по формированию атмосфероохранной стратегии и управлению качеством воздушной среды.
Для ГЭС-1 с филиалом, ТЭЦ - 9, 16, 21, 22 целесообразно введение мероприятий по подавлению оксидов азота, для ТЭЦ-9, 21, 22 следует дополнительно рассмотреть пути снижения приземных концентраций за счет других методов.
Список литературы
1. Э.П. Волков, В.Б. Прохоров, Н.Д. Рогалев, Н.И. Серебрянников. Экологические аспекты развития теплоцентралей Москвы // Теплоэнергетика.-1990.- № 5.-С.5-11.
2. А.А. Беккер, Э.П. Волков, В.Б. Прохоров, Н.Д. Рогалев, С.В. Сафронов. Исследование содержания оксидов азота в приземном слое воздуха г.Москвы // Теплоэнергетика.-1994. № 6.- С.28-31.
3. Э.П. Волков, В.Б. Прохоров, Н.Д. Рогалев, С.В.Сафронов. Снижение вредного воздействия выбросов в районе расположения ТЭС на окружающую среду на основе оптимизации распределения нагрузки // Теплоэнергетика.-1993.- № 1.- С.8-13.