Вплив термодинамічного фа ктора на по казни ки 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
const
П уст
Співвідношення (7.2) справедливе для всіх параметрів екологічної небезпеки, зокрема для показника сумарного теплового забруднення навколишнього середовища:
(7.3)
уст
де Q1 ~ BQI — сумарне теплове забруднення навколишнього середовища
n
(В — витрата і Q^ — теплота згорання палива); E = (Qi — Q2)n Пj — вироб-
j=1
лена електрична або теплова енергія.
Співвідношення (7.4) визначає вплив термодинамічного фактора на питомий показник концентрованих теплових викидів b2 у функції від ККД установки (рис. 7.1).
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 пуст стосу — ється 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/кВт-год) 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 шир — шого впровадження парогазових технологій. Упровадження ПГУ в енер — гетику дозволяє не тільки забезпечити приріст енергетичної ефективнос-
ті, але йзначно підвищити рівень екологічної безпеки ТЕС. Як видно з рис. 7.2, до 2000 р. показник екологічної небезпеки Ьс02 (порівняно з 1950 р.) знизився приблизно в 2,5 разу. Рис. 7.2. Тенденція зміни ККД енергетичних установок (а) і показника емісії С02 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 Ь. 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 застосу — вання 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 еколог ічиоїрів-
Д N
новаги так: відносний приріст потужності екологічної системи 8N =—————
(тут ДN — абсолютний приріст потужності; N — діюча потужність) має не перевищувати темпу підвищення екологічної безпеки цієї системи
8b. = —L (тут ДЬі — зниження показника екологічної безпеки; Ьі — досяг-
1 Ь.
і
нутий рівень екологічної безпеки за і-ю компонентою). Тобто умова екологічної рівноваги має вигляд
8N+ Ob. < 0. (7.5)
Для випадку впливу тільки термодинамічного фактора у мову екологічної рівноваги можна подати у вигляді
bb — bbi > 0, (7.6)
де bb — відносне зниження питомої витрати палива в системі ( bb = —,
b
г/кВтгод).