Рациональное и эффективное, экологически безвредное использование угля

 

Дальнейшее развитие угольной промышленности связано не только с обеспечением высоких темпов роста добычи угля, по и с внедрением более эффективных, экономически выгодных способов его использования. Методы прямого сжигания угля в топках котельных уже устарели; кроме того, они связаны с выбросом в атмосферу миллионов тонн вредных веществ, с образованием в огромных количествах золы и шлака.
Рациональное и эффективное, экологически безвредное использование угля — одна из центральных проблем угольной энергетики. Различными сторонами этой проблемы являются комплексное промышленное использование всей горной массы, включая сюда разнообразные рудные и нерудные компоненты, отходы обогащения, улучшение качества энергетических углей, сокращение потерь угля в сфере потребления, разработку и внедрение замкнутых безотходных технологий, переработку угля в жидкие и газообразные синтетические топлива.
Комбинированное производство тепла и электричества на ТЭЦ ежегодно экономит для страны около 50 млн т у. т. В электроэнергетике сберегает топливо замена устаревших блоков с низким давлением пара на более совершенные с единичной мощностью 500— 800 тыс. КВт и выше. В котлах мощных ТЭС коэффициент использования топлива равен 90%, а коэффициент использования тепла достигает 40%, в обычных котельных эти показатели составляют соответственно 70 и 30%; остальное тепло теряется в атмосфере.
В XX столетии нефть и газ потеснили уголь в энергобалансе, и к 70-м годам его доля в производстве энергии уменьшилась до 30%, тогда как доли жидкого и газообразного топлива составили соответственно 43 и 17 %. Между тем, транспорт и развивающаяся нефтехимия использовали нефть и газ все в больших масштабах. После энергетического нефтяного кризиса 70-х годов в мире снова возросла тенденция преимущественного использования угля для нужд энергетики.
Уголь занимает видное место в топливцо-энергетическом балансе нашей страны. На его долю в общей структуре приходится 29 %. Энергетической программой СССР намечено дальнейшее развитие угольной энергетики, в частности увеличение добычи угля и производства электроэнергии в Каыско-Ачинском и Экибастузском топливно-энергетических комплексах. Экибастузский уголь уже используют 20 ТЭС, общая мощность которых превышает 20 ГВт.
Взглянув из космоса на поверхность естественного спутника Земли, люди сразу сравнили лунные пейзажи с районами угледобычи — символами безжизненности.
Как в шахтах, так и в разрезах приходится откачивать поступающие в них грунтовые воды. Шахты обычно глубже разрезов, поэтому приток грунтовых и подземных вод в них в два раза больше. Наша угольная промышленность откачивает за год на поверхность 2 км3 воды, что равно годовому стоку таких рек, как Клязьма, Березина или Баргузин. Эти водные ресурсы можно было бы использовать, если бы не замутненность углеразре-занных и высокая кислотность шахтных вод.
Отходы угледобычи складируются в три вида отвалов — терриконы, хребтовые и плоские отвалы. При высоте терриконов и хребтовых отвалов более 60 м содержащиеся в породе остатки угля самовозгораются. Из 17,6 тыс. породных отвалов угольных шахт мира горит 6,8 тыс., выделяя в атмосферу оксиды углерода, азота, серы, а также сероводород. Особенно вреден диоксид серы. Под его воздействием в Донбассе урожайность зерновых снижается на 27%, гречихи — на 25%, капусты — на 12%, кукурузы - на 43%. Сероводород токсичен для домашней птицы.
Открытый способ добычи угля имеет технико-экономические преимущества перед шахтным, но углеразрезы уродуют облик Земли. Земле необходима косметика под названием «рекультивация». Затраты на рекультивацию велики и доходят до 10 тыс руб. на 1 га. Только на разборку террикона (300 тыс. м8) шахты «Каменка» близ г. Донецка потребовалось 600 тыс. руб. Тем не менее, эти затраты себя окупают. Благодаря рекультивации можно создать пахотные угодья, урожай с которых на 30—50% выше средиезоналыюго за счет увеличения плодородного слоя.
Сточные воды ТЭС и ливневые стоки с их территорий содержат ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты. При сбросе их в водоемы они могут оказать вредное влияние на качество воды, водные организмы. Представляет опасность и так называемое тепловое загрязнение водоемов, с многообразными нарушениями их состояния. ТЭС производят энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром. При работе турбин необходимо охлаждать водой отработанный пар. Поэтому от энергетической станции непрерывно отходит поток воды, подогретой обычно на 8—12° С и сбрасываемой в водоем. Крупные ТЭС нуждаются для этого в больших водоемах и сбрасывают в подогретом состоянии 80—-90 м3/с воды. Это означает, что в водоемы непрерывно поступает мощный поток теплой воды, примерно равный р. Москве по объему. v
Уменьшение отрицательного влияния сбросного тепла на водные бассейны может быть достигнуто разными путями. Это и организация водохранилищ-охладителей вне водотоков, и использование малопродуктивных озер, реконструкция мелких и засоленных озер и т. д. Кроме того, целесообразно внедрять такие схемы использования водохранилищ, которые позволят применять холодную воду придонных слоев, создавать в водохранилищах-охладителях новое экологическое равновесие в условиях более высоких температур с целью разведения теплолюбивых рыб, дополнительно охлаждать воду перед ее сбросом в водоем и т. д. В среднем на 1 кВт установленной мощности ТЭС необходимо 5—8 м2 поверхности водохранилища.
В проблеме теплового загрязнения водоемов важное значение имеет обоснование предела их допустимого подогрева.
Отечественным санитарным законодательством предусмотрено повышение температуры воды в водоеме на 3° С по сравнению с максимальной среднемесячной. Это требование достигается двумя основными путями — ускорением процесса смешения теплых сбросных вод со всей массой воды водоема за счет гидрологического фактора и на основе создания замкнутых оборотных систем водоснабжения, что достигается сооружением градирен, обеспечивающих охлаждение воды до требуемой температуры с последующим возвратом ее на ТЭС.