Воздействие предприятий топливно-энергетического комплекса на окружающую среду Камчатского края

Топливно-энергетический комплекс (далее - ТЭК) является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Большая часть антропогенных выбросов в атмосферу связана с добычей угля, нефти и газа, производством электроэнергии и деятельностью нефтеперерабатывающих заводов. Таким образом, энергетическая и экологическая безопасность является одной из главных задач современной энергетической политики.

Большинство предприятий ТЭК классифицируются как опасные производственные объекты, которые могут привести к авариям, человеческим жертвам и серьезному загрязнению окружающей среды. Было обнаружено, что наибольшее воздействие на атмосферу оказывают предприятия, производящие электрическую и тепловую энергию. Воздействие на окружающую среду и здоровье людей в Камчатском крае в настоящее время рассматривается как один из актуальных вопросов, касающихся экологической безопасности, поскольку такие предприятия создают выбросы, воздействующие на окружающую среду, и образуют опасные отходы, которые оказывают негативное воздействие [1].

Проведение экологической оценки воздействия энергетики на окружающую среду позволяет сформулировать основные экологические концепции и определить наиболее эффективные решения для дальнейшего развития энергетики в Камчатском крае.

В данной статье рассмотрено одно из направлений воздействия ТЭК на объекты окружающей среды Камчатского края, а именно выбросы в атмосферу. Рассматриваемыми объектами при этом являются предприятия ПАО «Камчатскэнерго»: котельные и теплоэлектроцентраль, территориально относящиеся к Петропавловск-Камчатскому городскому округу.

Выбросы ТЭК в окружающую среду

Выбросы загрязняющих веществ, производимые теплоэнергетическими компаниями в результате процессов сжигания органического топлива, являются одним из основных источников загрязнения атмосферы. В таблице 1 представлена вероятность появления тех или иных выбросов при сжигании различных видов топлива.

Таблица 1. Основные виды газовых и аэрозольных загрязняющих выбросов энергетических объектов [2]

Топливо	Аэрозоли		Газовые выбросы
	зола	сажа	CO 2	H 2 O	NO 2	SO 2	NO	CO
Природный газ	–	–	+	+	+	–	+	+
Мазут	+	+	+	+	+	+	+	+
Уголь	++	+	+	+	+	+	+	+
В таблице использованы условные обозначения, характеризующие вероятность появления тех или иных выбросов при сжигании различных видов топлива: «++» – очень высокая; «+» – высокая; «–» – отсутствует.

При сжигании твердого топлива, в частности угля, летучая зола попадает в атмосферу с дымовыми газами, частицы которых содержат углерод, диоксид кремния, окислы алюминия и железа, серу, некоторые органические соединения, тяжелые металлы и другие химические элементы.

При сжигании жидкого и газообразного топлива выделение твердых веществ значительно меньше, однако они и газообразные продукты характеризуются высокими концентрациями многих вредных химических веществ [3].

Наибольшую опасность для биосферы и здоровья человека представляют многочисленные маломощные источники тепла, обычно размещаемые в небольших населенных пунктах, без средств для очистки дымовых газов [4].

Риски для здоровья населения от энергетики определяются многими факторами, но основными из них являются тип сжигаемого топлива, высота труб, по которым выхлопные газы попадают в атмосферный воздух, местные климатические условия, близость источников загрязнения к жилым помещениям. Риски еще выше в Сибири и на Дальнем Востоке – в районах с резко континентальным климатом и низкой способностью атмосферы к самоочищению. В таких природных условиях загрязняющие вещества могут накапливаться до высоких концентраций в атмосферном воздухе даже при небольших выбросах.

Выбросы твердых частиц и диоксида серы на многих отечественных угольных электростанциях примерно в десять раз выше, чем на угольных электростанциях в странах Евросоюза. Именно твердые частицы представляют особую опасность для здоровья населения. Дополнительная смертность в стране, связанная с воздействием загрязненного воздуха, в основном вызвана воздействием взвешенных частиц. При воздействии частиц пыли потребление кислорода клеткой резко возрастает, при этом весь дополнительно поглощенный кислород не используется для удовлетворения энергетических и пластических потребностей клетки [3].

Сравнительный анализ загрязнения атмосферного воздуха различными видами топлива

Перечень и количество загрязняющих веществ, выбрасываемых на теплоэлектроцентрали, меняются в зависимости от того, на каком топливе работают котлы (мазут или газ).

В атмосферный воздух выбрасываются:

– при сжигании мазута: азота диоксид (0301), азота оксид (0304), углерод (сажа) (0328), сера диоксид (0330), углерод оксид (0337), бенз/а/пирен (0703), мазутная зола теплоэлектростанций (в пересчете на ванадий) (2904);

– при сжигании природного газа: азота диоксид (0301), азота оксид (0304), углерода оксид (0337), бенз/а/пирен (0703). Природный газ в обязательном порядке одорируется. В качестве одоранта применяется меркаптановая сера, также допускается незначительное содержание сероводорода. В этом случае при сжигании природного газа в атмосферу дополнительно выбрасывается сера диоксид (0330) [5].

Для сравнения приведем нормативы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух с использованием мазута и природного газа. Расчёты для всех источников выбросов (при работе котельной на максимальной нагрузке) и всех загрязняющих веществ проводились      Замеры произведены по состоянию на для самого жаркого месяца года.              2021 год (табл. 2 и 3).

Таблица 2. Нормативы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на мазуте

Нормативы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух по отдельной производственной территории или хозяйствующему субъекту в целом на мазуте

№ п/п	Код вещества	Наименование вредного (загрязняющего) вещества	Класс опасности вещества (I-IV)	Норматив выбросов
				Существующее положение 2021 год
				г/с	т/г	ПДВ/ ВСВ
1.	0301	Азота диоксид (Азот (IV) оксид)	3	146	2212	ПДВ
2.	0304	Азот (II) оксид (Азота оксид)	3	24	359	ПДВ
3.	0328	Углерод (Сажа)	3	5	77	ПДВ
4.	0330	Сера диоксид (Ангидрид сернистый)	3	1167	17934	ПДВ
5.	0337	Углерод оксид	4	103	1508	ПДВ
6.	2904	Мазутная зола теплоэлектростанций (в пересчете на ванадий)	2	5	70	ПДВ
7.	0703	Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен)	1	0,002	0,03	ПДВ
		ИТОГО:		1453	22171
		В том числе твердых:		11	147
		Жидких/газообразных:		1442	22023

Таблица 3. Нормативы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воз- дух на природном газе

Нормативы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух по отдельной производственной территории или хозяйствующему субъекту в целом при работе на газе

№ п/п	Код вещества	Наименование вредного (загрязняющего) вещества	Класс опасности вещест- ва (IIV)	Норматив выбросов
				Существующее положение 2021 год
				г/с	т/г	ПДВ/ ВСВ
1	2	3	4	5	6	7
2	0301	Азота диоксид (Азот (IV) оксид)	3	114	3413	ПДВ
3	0304	Азот (II) оксид (Азота оксид)	3	19	555	ПДВ
4	0337	Углерод оксид	4	75	2134	ПДВ
5	0703	Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен)	1	0,0007	0,02	ПДВ
		ИТОГО:		212	6123
		В том числе твердых :		0,6	0,9
		Жидких/газообразных :		211	6122

Таким образом можно сделать вывод, что при работе котлоагрегатов на газообразном виде топлива наблюдается видимая тенденция к снижению выбросов вредных (загрязняющих) веществ, как твердых, так и жидких/газообразных веществ: при работе на природном газе суммарные годовые выбросы (т/год) меньше, чем количество выбросов при работе на мазуте на

• 72,4%. Также при использовании в качестве топлива мазута выделяются такие загрязняющие вещества, как сера диоксид (ангидрид сернистый), углерод (сажа) и мазутная зола.

Экономическая эффективность перехода на экологичный вид топлива

На основании данных по выбросам за 2021 год, а также с учетом нормативов платы, коэффициентов за 2023 год, нами произведен расчет суммы платы по объекту негативного воздействия теплоэлектроцентрали при работе на мазутном топливе и на природном газе.

По результатам расчетов сумма экологического налога за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от сжигания природного газа на 56,1% меньше по сравнению с мазутом.

При переходе на природный газ в качестве источника энергии с 2010 года наблюдалось стремительное сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Соответственно, экологические сборы за негативное воздействие на окружающую среду также снизились. Динамика сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу представлена в таблице 4.

Таблица 4. Экологический эффект при переводе энергообъекта на газ

Наименование объекта	Экологические платежи, руб./год					Выбросы ЗВ в атмосферу, т/год
	2010	2011	2012	2013	2014	2010	2011	2012	2013	2014
ТЭЦ	785649	396916	394589	394290	368449	4761	2453	1029	1232	1220

Переход на природный газ в качестве топлива позволил сократить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в 3,9 раза, а экологические платежи сократились в 2 раза. Таким образом, использование природного газа в качестве топлива на ТЭЦ оказалось более экологичным и экономически эффективным.

Перспективы перехода на экологичный вид топлива

Устойчивое развитие в направлении сокращения выбросов обусловлено увеличением доли природного газа в структуре топливно-энергетического баланса; повышение экологической культуры эксплуатации тепловых станций – внедрение эффективных систем утилизации [6].

К основным преимуществам природного газа в качестве топлива можно отнести следующее:

• -    с технической точки зрения природный газ намного более энергоэффективен по сравнению с альтернативными видами топлива для энергетических установок. Коэффициент использования природного газа составляет 98%, что на 28% больше, чем у угля и на 18% – чем у мазута;

• -    природный газ в качестве топлива для теплоэнергетических установок является наиболее экономичным вариантом. Особенно в тех случаях, когда промышленная зона расположена в непосредственной близости от газотранспортной сети;

• -    газ сам по себе достаточно опасен, но благодаря современным системам автома-

• тизации и управления хорошо спроектированная газовая котельная абсолютно безопасна в эксплуатации;

• -    в промышленную газовую котельную можно интегрировать технологию когенерации или тригенерации, посредством включения газопоршневой или газотурбинной установки в объект генерации тепловой энергии. Это позволит оптимизировать энергетический баланс предприятия и улучшить финансово-экономическое состояние промышленного объекта.

Владельцы угольных электростанций с устаревшим оборудованием пытаются снизить ущерб от его эксплуатации путем частичного или даже полного перехода на сжигание природного газа, что приводит к снижению выбросов твердых частиц, диоксидов серы и азота, уменьшению золошлаковых отходов.

Для решения экологических проблем при работе устаревшего оборудования нецелесообразно вкладывать существенные средства в его модернизацию из-за непродолжительного срока остаточной эксплуатации. С учетом этого на всех газомазутных и пылеугольных котлах, переведенных на сжигание газа, предлагается внедрить комплекс режимных мероприятий, снижающих образование оксидов азота. Эти мероприятия (уменьшение избытка воздуха, упрощенное двухступенчатое сжигание) не требуют капитальных затрат и при правильной реализации практически не ухудшают технико-экономических показателей котлов.

Заключение. Сравнительный анализ показал, что переход на экологичный вид топлива является наиболее эффективным методом по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от предприятий ТЭК, в том числе это наглядно отра- жено по факту изменения стоимости оплаты экологического налога, а также положительный эффект наблюдается при сокращении и даже исчезновении определенных вредных (загрязняющих) веществ, такие как углерод (сажа), сера диоксид мазутная зола.