Энергетика и экология

ГУЩА В. И., заместитель начальника отдела охраны природы Минэнерго СССР

Для второй половины двадцатого века характерна экологизация всех аспектов человеческой деятельности. Экологические проблемы обострились во всех отраслях, в том числе и в таких, которые традиционно считались чистыми.
Электроэнергетика, обеспечивая все отрасли народного хозяйства универсальной, экологически чистой энергией, вышла на первое место среди отраслей промышленности по выбросам в атмосферу, водопотреблению из природных водоемов и количеству используемого органического топлива. В то же время высочайшее развитие технологии, невиданная в истории человечества производительность труда были бы невозможны без надежного энергообеспечения.
В нашей стране теплоснабжение жилищно-коммунального сектора более чем на 40 % осуществляется за счет централизованных источников — мощных ТЭЦ и крупных районных котельных. Это позволяет избавиться от многочисленных мелких, технически несовершенных отопительных котельных, загрязняющих атмосферный воздух городов и поселков. Потребности народного хозяйства в электроэнергии и теплоснабжении определяют развитие теплоэнергетики и тепловых электрических станций. Тенденции этого процесса можно проиллюстрировать таблицей.

* По предварительным проектам

По имеющимся проектам Госплана СССР указанная в таблице потребность в топливе не покрывается ресурсами, которые в свою очередь ограничены возможностями добычи и перевозки. Недостаток электроэнергии может быть восполнен за счет развития ГЭС и АЭС. Альтернативные или нетрадиционные источники энергии в обозримом будущем не займут в балансе электроэнергии более 2—3 %.
В структуре выработки электроэнергии ведущее место (более 70 %) занимают ТЭС. На их долю приходится треть потребляемого в стране органического топлива, от сжигания которого образуется более 100 млн. т в год золы, окислов азота и двуокиси серы. Из них примерно 14 % выбрасывается в атмосферу, остальное улавливается и транспортируется в отвалы или отгружается потребителям. В настоящее время в народном хозяйстве используется менее 17 % улавливаемой зоны и шлака.

В связи с обостряющимся дефицитом органического топлива в местах его потребления — регионах с наиболее развитой энергетикой — возрастает роль гидравлических электростанций (ГЭС), которые обладают рядом технических и экономических преимуществ: постоянным и беззатратным возобновлением энергетических ресурсов; низкой себестоимостью вырабатываемой электроэнергии— 0,15 коп/кВт • ч); широким диапазоном регулирования мощности и высокой маневренностью, позволяющими вырабатывать электроэнергию по любому неравномерному графику; комплексным использованием водных ресурсов в народнохозяйственных целях.
Однако ГЭС оказывают и негативное воздействие на природу из-за затопления значительных площадей бывших лесов, пойменных лугов, подтопления прилегающих территорий.
Развитие ядерной энергетики и строительство атомных электростанций (АЭС) в последние годы во всем мире значительно замедлилось, тем не менее при создании ядерного реактора повышенной безопасности роль АЭС в покрытии дефицита топливно-энергетических ресурсов может резко возрасти.
Определяющим фактором дальнейшего развития электроэнергетики стало решение экологических проблем, возникающих при строительстве и эксплуатации ТЭС, ГЭС и АЭС. Кроме того, ряд экологических проблем требует решения и в топливодобывающих отраслях; к ним относятся изъятие значительных площадей земли под карьеры и отвалы породы, экологическая безопасность газо- и нефтепроводов и т. п.
Стратегия отрасли, разработанная в концепции охраны окружающей среды в электроэнергетике на тринадцатую пятилетку и период до 2005 г., направлена на решение экологических проблем. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от ТЭС в 1988 г. составили 15,35 млн. т, в том числе золы — 4,94; двуокиси серы — 7,55; окислов азота — 2,67 млн. т. В 1989 г. суммарные выбросы снизились на 850 тыс. т и составили 14,5              млн. т. Общее снижение выбросов в атмосферу за годы двенадцатой пятилетки составило 3,4 млн. т, однако это снижение произошло в основном за счет вытеснения из топливного баланса мазута и угля природным газом, доля которого в 1988 г. составила 49 %, в 1989 г.— 53 %. Степень очистки дымовых газов ТЭС от золы в среднем по отрасли достигла 94,2 %. Средства очистки от газообразных вредных веществ в нашей отрасли находятся в стадии опытно-промышленного внедрения (на Дорогобужской и Губкинской ТЭЦ, Молдавской ГРЭС).
Увеличение к 2005 г. расхода органического топлива в 1,35 раза по сравнению с 1988 г. при современных экологическом уровне оборудования и эффективности технологических и реконструктивных мероприятий привело бы условно к увеличению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от ТЭС до 21 млн. т в год. Намеченные мероприятия позволили снизить выбросы к 1990 г. до 13,5          млн. т, или на 1 млн. т по сравнению с 1989 г., а к 2005 г. это снижение должно составить 12 млн. т, т. е. будет почти в 2 раза меньше условных выбросов, определяемых уровнем выработки электроэнергии и тепла.
Достижение этих показателей возможно только за счет применения, наряду с технологическими мероприятиями, сероулавливающих и азотоочистных установок. Из-за отставания машиностроения с разработкой и производством современного пылегазоочистного оборудования необходимо обеспечить выполнение программы внедрения на всех действующих котлах технологических методов подавления выбросов окислов азота. Планируется осуществить эти мероприятия в тринадцатой пятилетке на 650 энергетических и 1100 водогрейных котлах (выбросы окислов азота от них снизятся на 600 тыс. т в год), а в перспективе внедрить технологии подавления окислов азота на всех тепловых электростанциях. Эта программа должна осуществляться в основном в ремонтную кампанию и в периоды реконструкции котельного оборудования при активном участии электростанций, ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского, Союзтехэнерго, ЦКБ Энергоремонта, проектных организаций и заводов-изготовителей.
Снижение выбросов золы должно происходить за счет реконструкции и модернизации всех устаревших и низкоэффективных золоуловителей действующих ТЭС и комплектования новых котлов электрофильтрами нового поколения с эффективностью не ниже 99 %. Эти мероприятия позволят снизить выбросы золы уже в тринадцатой пятилетке на 1,4 млн. т в год.
Обеспечение нефтеперерабатывающей и угольной промышленностью требуемого качества топлива позволило бы снизить валовые выбросы в атмосферу на 1,5 млн. т. Задача состоит в том, чтобы уже к 1990 г. поставлять на ТЭЦ не менее 30 млн. т в год мазута с содержанием серы не более 1 % и 100 млн. т в год обогащенного угля с зольностью, в частности, по экибастузскому углю до 30               %, кузнецкому — до 15 %, донецким углям — до 20 %. Основным направлением повышения экологического уровня тепловых электростанций является создание энергоблоков, оснащенных всеми системами очистки дымовых газов, с применением новых технологий сжигания топлива, бессточными системами водоподготовки и повторным использованием очищенных сточных вод. Концепции таких энергоблоков были представлены на конкурс, объявленный ГКНТ СССР в 1988    г. Конкурсная комиссия отобрала девять проектов, по которым в 1990 г. авторами должны быть представлены технико-экономические проработки. На основании этих проработок будут отобраны пять вариантов для проектирования энергоблоков, создание которых намечено на четырнадцатую пятилетку. Проработки ведутся на альтернативной основе для четырех видов твердого топлива: на березовском угле — Березовская ГРЭС-2: шесть блоков по 800 МВт с пылеугольными котлами и нетрадиционными технологиями серо- и азото-очистки или восемь блоков по 625 МВт с парогазовыми установками и выносной газификацией твердого топлива;
на экибастузском угле — Экибастузская ГРЭС-3: восемь блоков по 500 МВт повышенной эффективности с мокроизвестняковой сероочисткой и каталитическим восстановлением окислов азота или те же энергоблоки с котлами с аэрофонтанными предтопками (сжигание в циркулирующем кипящем слое с предварительной газификацией топлива); на кузнецком угле — Петровская ТЭЦ (г. Кемерово): шесть блоков по 180/210 МВт с котлами ЦКС или ПГУ-250 с внутрицикловой газификацией вместо одного из энергоблоков мощностью 180/210 МВт;
на донецком АШ — Ростовская ГРЭС: восемь блоков по 300 МВт с котлами ЦКС (дубль-блоки) или блоки той же мощности с котлами с циклонными предтопками и высокотемпературным сжиганием АШ, а также Харьковская ГРЭС с блоками 300 МВт на базе котлов, оснащенных топками для сжигания АШ в жидком расплаве.
На ближайшую перспективу Бюро Совета Министров СССР по машиностроению утвердило программу работ по созданию в 1990—1993 гг. девяти сероулавливающих и пяти азотоочистных установок на Экибастузской ГРЭС-2, Змиевской ГРЭС, Зуевской ГРЭС-2, Гусиноозерской ГРЭС, Улан-Удэнской ТЭЦ, Целиноградской ТЭЦ-2, Челябинской ТЭЦ-3, Омской ТЭЦ-5, Новокузнецкой ТЭЦ. Эта программа разработана совместно организациями Минтяжмаша СССР и Минэнерго СССР и является продолжением научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполненных за последние годы.
В результате этих работ построены и осваиваются опытно-промышленные сероулавливающие установки Дорогобужской и Губкинской ТЭЦ, заканчивается сооружение опытно-промышленной установки на Ново-Стерлитамакской ТЭЦ. Исследования, проведенные на аналогичной установке Молдавской ГРЭС, позволили приступить к проектированию промышленных серо- и азотоочистных установок для Западной котельной г. Душанбе и Камчатской ТЭЦ, работающих по аммиачно-озонной технологии.
Важной экологической проблемой является также прекращение сбросов электростанциями загрязненных сточных вод.
Из 750 действующих электростанций 443 имеют очистные сооружения промышленных стоков, в отрасли широко применяются оборотное водоснабжение и повторное использование очищенных сточных вод. Вместе с тем не выполнены задачи по прекращению сбросов загрязненных сточных вод в бассейны Каспийского, Черного и Азовского, Балтийского морей, в водоемы арктического бассейна.
В связи с этим определены первоочередные задания на тринадцатую пятилетку:
построить оборотные системы гидрозолоудаления на 54 ТЭС;
ввести в эксплуатацию очистные сооружения и водоохранные объекты на 121 ТЭС;
на всех вновь строящихся электростанциях должна быть предусмотрена система использования и подготовки воды с минимальным образованием (или полным отсутствием) загрязненных стоков и повторным использованием очищенных сточных вод.
К 2000 г. все электростанции должны прекратить сбросы загрязненных сточных вод в природные водоемы.
В отраслевой концепции охраны окружающей среды намечены основные направления природоохранной деятельности при строительстве и эксплуатации ГЭС:
снижение удельных показателей затопления земель за счет отказа от строительства крупных ГЭС на многоводных равнинных реках;
создание инженерных сооружений для защиты от затопления ценных земель и сельскохозяйственных угодий;
полная вырубка и хозяйственное использование древесно-кустарниковой растительности в зоне затопления, обустройство водоохранной зоны;
проведение комплекса мероприятий и строительство специальных сооружений для естественного воспроизводства рыб, строительство рыбопропускных и рыбозащитных сооружений, устройство искусственных нерестилищ;
организация искусственного воспроизводства ценных промысловых рыб, строительство рыбоводных заводов, рыбопитомников, нерестово-выростных хозяйств и других рыбохозяйственных предприятий.
По состоянию на 1 января 1989 г. общая площадь нарушенных отраслью земель составляла 35,9 тыс. га, в том числе занятых под золоотвалы  — 32,9 тыс. га.
С 1981 по 1988 гг. площадь отработанных, подлежащих рекультивации земель уменьшилась на 1000 га и составила 3,9 тыс. га. За эти годы рекультивировано 3,2 тыс. га, в том числе золоотвалов — 2,3 тыс. га. В тринадцатой пятилетке намечено рекультивировать 5,7 тыс. га, т. е. в 2 раза больше запланированного на текущую пятилетку объема. В настоящее время на золошлакоотвалах электростанций складировано примерно 1,2 млрд. т золы и шлаков. Объем их использования составил в 1989 г. приблизительно 17 млн. т. Поставлена задача обеспечить к 2000 г. использование в народном хозяйстве 50 млн. т золы и шлаков ТЭС. Выполнение ее предусматривается путем расширения применения золы и шлака в производстве строительных материалов, в сельском хозяйстве (для раскисления почв), в дорожном строительстве и для закладки горных выработок.
Для выполнения этой задачи необходимо расширение исследований свойств золы и шлаков ТЭС. Такая работа ведется ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского совместно с научно-исследовательскими организациями промышленности стройматериалов, сельского хозяйства и медицины.
Основным направлением по увеличению использования золошлаков является придание этим отходам определенных потребительских свойств. Золошлаки классифицируются по фракциям, которые находят различное применение. Такая технология разработана Южгипростромом совместно с организациями нашей отрасли.
На ТЭС внедряются технологии первичной переработки золы и шлака, например, работает цех по производству песка из шлака на Томь-Усинской ГРЭС, строятся установки по переработке золы и шлака на Ворошиловградской ГРЭС, цех по производству газозолобетона на Рефтинской ГРЭС, завод по производству золоаглопорита на базе Омских ТЭЦ.
На энергетических объектах Минэнерго СССР находятся в эксплуатации примерно 500 водозаборов, которые в подавляющем большинстве не оснащены эффективными рыбозащитными устройствами. В 1987 г. Госстроем СССР выпущен нормативный документ СНиП 2.06.07-87, в соответствии с которым рыбозащитные устройства должны разрабатываться в составе проектов электростанций, забирающих воду из рыбохозяйственных водоемов. Совместным приказом Минэнерго СССР и Минрыбхоза СССР
от 24.08.89 «О разработке и строительстве рыбозащитных сооружений на водозаборах предприятий Минэнерго СССР» утверждена программа на 1989—1995 гг. по строительству таких устройств на 200 электростанциях.
Успешно прошли испытания рыбозащитного устройства, спроектированного Гидропроектом им. С. Я. Жука на Разданской ГЭС. Устройство гидравлического типа конструкции Волгоградского отдела Гидропроекта работает уже несколько лет на Уральской ТЭЦ и других электростанциях.
Крупные тепловые электростанции оказывают сильное шумовое воздействие на окружающую среду (равномерный шум работающего оборудования, а также шум при периодическом срабатывании предохранительных клапанов и продувках паропроводов). Для подавления его в газоходах за дымососами на ТЭЦ-25 и ТЭЦ-26 Мосэнерго установлены и испытаны специальные устройства, разработанные учеными Московского энергетического института.
В ЮжВТИ разработан параметрический ряд шумоглушителей для выхлопных паропроводов. Производство их намечено в 1990 г. на предприятиях Южэнергоремонта. Возможна организация выпуска таких шумоглушителей силами других энергоремонтных предприятий по документации, разработанной ЮжВТИ.
Защита птиц от поражения электрическим током на воздушных линиях и подстанциях особенно актуальна в районах обитания и сезонных пролетов крупных птиц. Пути решения этой проблемы на ВЛ 6—20 кВ, 110—330 кВ, ОРУ и подстанциях существенно различаются.
В настоящее время разработаны конструкции птицезащитных устройств для ВЛ 6—20 кВ. Защита птиц на линиях этого класса должна быть обеспечена прежде всего на юге европейской части страны и в Средней Азии, где обитают степные орлы и другие редкие виды крупных птиц, занесенных в Красную книгу СССР.
В 1988—1989 гг. на ВЛ 10 кВ в Калмыцкой АССР испытаны птицезащитные кожухи для опор и траверс конструкции АзНИИЭ. Подтверждена их высокая эффективность для защиты степных орлов.
В тринадцатой пятилетке намечено выполнить программу работ по охране окружающей среды в отрасли, которые приведут к снижению выбросов в атмосферу на 2,4 млн. т, сбросов загрязненных сточных вод — на 640 млн. м3. Намечено также увеличение использования золы и шлака ТЭС в народном хозяйстве до 30 млн. т.
Для решения всех задач охраны природы в отрасли требуются значительные капитальные вложения. Общие затраты на осуществление всего комплекса природоохранных мероприятий, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в тринадцатой пятилетке оцениваются в 5,15 млрд. руб., в том числе строительно-монтажные работы — в 3 млрд. руб. Из них около 2 млрд. руб. капитальных вложений и 1,4 млрд. руб. на строительно-монтажные работы уже учтены в титулах намечаемых строек. Это значительное увеличение затрат на охрану природы по сравнению с запланированным на двенадцатую пятилетку (590 млн. руб.). Для ускорения коренной перестройки дела охраны природы в стране с 1991 г. будет введена плата за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сбросы в водоемы и размещение твердых отходов. Источником платы за разрешенный выброс определена прибыль предприятия за превышение допустимых выбросов — хозрасчетный доход коллектива.
Госкомприрода СССР, Госплан СССР, Госкомцен СССР и Минфин СССР утвердили «Порядок определения и применения нормативов платы за выбросы (сбросы) загрязняющих веществ в природную среду», а Госкомприродой СССР утверждены «Временные рекомендации по определению платежей за загрязнение природной среды» для проведения экономического эксперимента по совершенствованию хозяйственного механизма природопользования. В эксперименте плата за выбросы отчисляется из прибыли предприятия за счет соответствующего снижения отчислений в бюджет.
В соответствии с установленным порядком проекты нормативов подготавливаются Советами Министров республик и после согласования с органами Госкомприроды СССР представляются в Госплан СССР.
Нормативы платы за условную тонну выбросов устанавливаются едиными для всех отраслей промышленности в регионе, исходя из капитальных вложений, необходимых для осуществления мероприятий по оздоровлению экологической обстановки, и капитальных и прочих затрат, нужных предприятиям для достижения установленных лимитов выбросов (сбросов).
Размер платы за установленный лимит определяется умножением единого норматива на условный валовый выброс данного предприятия за вычетом затрат, планируемых предприятием на предотвращение этого выброса. Превышение выброса над установленным лимитом подлежит оплате в кратном размере, или, иначе говоря, штрафуется.
При таком подходе доля выплат электростанций, например, за выбросы в атмосферу в общей сумме платежей по региону, как правило, окажется самой значительной, что не соответствует вкладу их в формирование суммарного загрязнения в данном регионе. Кроме того, установленный лимит выбросов может быть превышен вследствие сверхплановой выработки электроэнергии на тепловых электростанциях, вызванной недовыработкой электроэнергии на атомных или гидравлических электростанциях, резким похолоданием или другими народнохозяйственными нуждами. Таким образом, электростанции, обеспечившие энергоснабжение в соответствии с потребностями народного хозяйства, будут оштрафованы за превышение лимитов выбросов.
Для устранения этого противоречия ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского и отраслевой институт экономики (НИИЭЭ) разработали научно обоснованные предложения для рассмотрения совместно с Госкомприродой СССР, Эти предложения состоят в том, чтобы не применять по отношению к тепловым электростанциям понятие лимитов выбросов в атмосферу, а взымать с них плату но нормативу за фактический выброс, величина которого определяется необходимым потребителю производством энергии. Лимитируемым показателем для ТЭС установить удельный выброс в килограммах на тонну использованного условного топлива (или в миллиграммах на кубический метр дымовых газов), который устанавливается исходя из технического уровня основного оборудования, эффективности газоочистных установок (с учетом их состояниях соответствия современному техническому уровню) и характеристик поставляемого топлива. В случае превышения установленного удельного выброса штраф взимается с разности между фактическим выбросом и тем, который соответствует нормативному удельному выбросу. Кроме того, норматив платы за выбросы должен определяться дифференцированно в зависимости от «вклада» предприятия в загрязнение атмосферного воздуха, определяемого по известным методикам расчета рассеивания выбросов.
Для успешного выполнения поставленных экологических задач необходим ряд мер по организации этих работ как в отрасли, так и на межотраслевом и общегосударственном уровнях. Прежде всего требуют усиления и новых подходов специализированные подразделения Теплоэлектропроекта и ВНИПИ-энергопрома по проектированию установок сероулавливания и азотоочистки и относящейся к ним общестанционной части, оборотных систем водоснабжения, очистных сооружений, водоподготовительных установок.
Наличие в структуре территориальных энергетических объединений и производственных объединений энергетики и электрификации подразделений по вопросам окружающей среды и рационального использования природных ресурсов целесообразно и необходимо. Такие службы и специализированные лаборатории созданы и успешно работают в Башкирэнерго, Свердловэнерго, Иркутскэнерго, Днепроэнерго и других объединениях.
Необходимо также улучшать обучение, подготовку и переподготовку инженерно-технического и рабочего персонала электростанций и объединений, повышать уровень их знаний в области экологии и методов предотвращения выбросов в атмосферу, сбросов загрязненных сточных вод, рационального использования воды и земли. Эту работу ведут Московский энергетический институт, Всесоюзный институт повышения квалификации, павильон «Электрификация СССР» на ВДНХ.
Рассмотренные экологические проблемы энергетики требуют неотложного решения общими усилиями многих отраслей промышленности, центральных планирующих органов, Госкомприроды СССР, республиканских и местных комитетов охраны природы с учетом интересов народного хозяйства и необходимости его экологически безопасного развития в интересах улучшения жизни нашего народа.