WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Черемикина Елена Аркадьевна

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МОБИЛЬНЫХ ПИКОВЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ НА СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

25.00.36 – Геоэкология  (в строительстве и ЖКХ)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

МОСКВА – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»)

Научный руководитель:

Доктор физико-математических наук

Брюхань Федор Федорович

Официальные оппоненты:

Лукьянова Татьяна Семеновна, доктор географических наук, профессор,

ГОУ ВПО «Московский государственный областной университет» кафедра геологии и геоэкологии, профессор

Круподеров Владимир Степанович, 

доктор геолого-минералогических наук,

профессор, ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии»,  директор

Ведущая организация:

ФБУ «Научно-технический центр «Энергобезопасность»

Защита состоится  31  мая  2012 г. в 1400 часов на заседании диссерта­ци­он­ного совета Д 212.138.07 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный уни­верситет» по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, «Открытая сеть»  Ауд. 9

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «МГСУ».

Автореферат разослан __ апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

 

Потапов Александр Дмитриевич.



Актуальность темы исследования. Электроэнергетика – одна из ключе­вых отраслей страны, которой принадлежит определяющая роль в энер­госнаб­жении всего народного хозяйства и населения. Наряду с решающей ролью электро­энергетики в экономическом и социальном развитии общества, отрасль обусловли­вает серьезные экологические проблемы в результате серьезного влияния электроэнергетического произ­водства на окружающую среду посред­ством выбро­сов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу, сбросов ЗВ в водные бас­сей­ны и почву, загрязнения и нарушения геологической среды, негативного воздействия на флору и фауну и других факторов.

Потребление электроэнергии в России после спада ее производства в 90-е годы в последнее десятилетие растет. При этом, пиковая нагрузка в единой энергетической системе России уже зимой 2006 г. превысила показа­тели 1993 г. и составила 153.1 ГВт. При недостаточно интенсивном строительстве новых электростанций и высоком уровне износа энергетического оборудова­ния и ис­черпания его ресурса имеющиеся генерирующие мощности не могут в полной мере обеспечить потребности экономики во время пиков энергопотреб­ления. Так, в 2005 г. выработало свой парковый ресурс оборудование мощностью 74 млн кВт, а в 2010 г. – 104 млн кВт.

С целью обеспечения в энергосистеме оперативного резерва электриче­ской мощности и покрытия пиковых нагрузок в 2006-2007 гг. в России было начато строительство мобильных пиковых газотурбинных электростанций (МПГТЭС), показавших свою эффективность более чем в 40 странах, и в пер­вую очередь, в промышленно развитых.

МПГТЭС не являются альтернативой выработки электроэнергии на традиционных тепловых электростанциях (ТЭС). Их основное назначение заключается в резервном обеспечении потребите­лей электроэнергией в экстре­мальных ситуациях. Поэтому иде­альный режим эксплуатации МПГТЭС – ее нахождение в состоянии ожидания при полной готовности подключения к энергосистеме. 

Подключение МПГТЭС к электросетям осуществляется в пиковые часы энергопотребления и лишь в аварийных ситуациях или при угрозе их возникно­вения. При этом суммарная продолжительность работы станции ограничива­ется 8 часами в сутки и 150 часами в год. Сеть МПГТЭС России (на начало 2011 г.), принадлежащих и эксплуатируемых ОАО «Мобильные ГТЭС», пред­ставлена на рис. 1, 2.

Рис. 1. Сеть МПГТЭС на территории России

Рис. 2. Сеть МПГТЭС в Московском регионе

За несколько лет эксплуатации МПГТЭС в России их ввод в действие, особенно в «критических» узлах региональных энергосистем, показал свою целесообразность.

Несмотря на свою сравнительно небольшую мощность (несколько десят­ков МВт), а также незначительную нормативную продолжительность работы, МПГТЭС, также как и традици­онные ТЭС, вносят свой вклад в загрязнение окружающей среды. Это обстоятельство вынуждает проводить де­таль­ную оценку негативного многофакторного воздействия МПГТЭС на природную среду в процессе их строи­тельства и эксплуатации с учетом соответствую­щих природных и техногенных условий терри­торий размещения МПГТЭС:

  • при обосновании предпроектной докумен­тации и подготовке материа­лов по оценке воздействия объекта на окружающую среду (ОВОС);
  • при получении исходных данных для выполнения проектных работ, и в частности, разработки перечня мероприятий по охране окружающей среды (ПМООС);
  • при разработке предложений по организации соответствующих природо­охранных мероприятий.

Таким образом, всестороннее исследование геоэкологических аспектов строительства МПГТЭС непосредственно касается строительной отрасли, а их эксплуатация – жилищно-коммунального хозяйства. 

В связи с тем обстоятельством, что МПГТЭС начали внедряться в России всего лишь несколько лет назад, экологические аспекты их строительства и эксплуатации практически не исследовались. Можно лишь отметить наличие соответствующих предпроектных и проектных материалов по 10 объектам (на начало 2012 г.) и приблизительно 15 научных публикаций, большей частью подготовленных автором. Вопросы экологичности МПГТЭС мало исследованы и в зарубежной литературе. Кроме того, результаты зарубежных исследований ограниченно применимы в нашей стране из-за несоответствия экологиче­ских стандартов и их увязки с нормами проектирования.

Объект исследования – геоэкологическое состояние площадок размеще­ния МПГТЭС и прилегающих к ним территорий.

Предмет исследования – комплексная геоэкологическая характери­стика ком­понентов природной среды территорий размещения МПГТЭС в различных регионах России.

Цель работы состоит в комплексном исследовании воздействий МПГТЭС на компоненты природной среды на основных этапах их жизненного цикла (строительства, эксплуатации, вывода из эксплуатации) и разработке пред­ложений по организации природоохранных мероприятий и средств инженерной защиты окружающей среды от негативного воздействия МПГТЭС.

Методика исследования построена на анализе фондовых и литератур­ных дан­ных, материалов инженерных изысканий с учетом технологических характеристик МПГТЭС. 

Основные положения, выносимые на защиту:

  • комплексная геоэкологическая характеристика территорий размещения МПГТЭС (г. Пушкино, Московская обл.; пос. Рублево, г. Москва; г. Кызыл, Республика Тыва; г. Саяногорск, Республика Хакасия; г. Кодинск, Краснояр­ский край);
  • интерпретация среднегодовых концентраций выбросов ЗВ в атмосферу от нестационарного источника как критериев его воздей­ствия на человека и окружающую природную среду;
  • типовая структура предпроектных и проектных материалов ОВОС и ПМООС, учитывающая технологические особенности работы МПГТЭС;
  • обоснование экологичности проектов строительства МПГТЭС в различ­ных районах России.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются использованием современных теоретических и прикладных разрабо­ток в области строительной геоэкологии, проведением масштабных расчетов, основанных на нормативных методиках, сопоставлением результатов с данными по объектам-аналогам.

Научная новизна. Работа содержит ряд новых научных результатов. Наиболее значительные из них заключаются в том, что:

  • получены результаты по оценке геоэкологического состояния террито­рий размеще­ния МПГТЭС в различных регионах России;
  • обоснована экологическая допустимость размещения и эксплуатации МПГТЭС с учетом действующего Российского экологического законодатель­ства и требований нормативно-технических документов;
  • дана интерпретация среднегодовых концентраций выбросов ЗВ в атмо­сферу от нестационарного источника как критериев его воздействия на чело­века и окружающую природную среду;
  • установлена система приоритетов по учету факторов воздействий МПГЭС на чело­века и окружаю­щую природную среду;
  • предложена типовая структура предпроектных и проектных материа­лов ОВОС и ПМООС, относящихся к МПГТЭС;
  • показана перспективность использования SWOT-анализа для обоснова­ния намечаемого строительства МПГТЭС и достижения экологической и энер­гетической безопасности территорий с учетом природно-социо-культурных условий территорий размещения МПГТЭС и технологических характеристик МПГТЭС;
  • разработан комплекс рекомендаций и предложений по инженерной защите окружающей среды и организации природоохранных мероприятий.

Практическое значение и внедрение результатов исследования. Ре­зультаты работы использованы в разработке проектов строительства 5 МПГТЭС.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международной конференции «Проблемы экологии в срвременном мире в свете учения В.И. Вернадского» (г. Тамбов, 2010 г.), IV Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем» (г. Пенза,  2010 г.), Международной научно-технической конференции «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» (г. Москва, 2010 г.), V Денисовских чтениях (г. Москва, 2010 г.), Всероссийской научно-технической интернет-конференция «Экология и безопасность в техносфере» (г. Орел, 2010 г.), VII Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии» (г. Тула, 2010 г.).

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе, монография [9], 5 статей – в рекомендованных ВАК научных журналах [2, 5, 6, 10, 11] и 4 статьи – в материалах конференций [3, 4, 7, 8], 1 – в других изданиях [1].  Общий объем опубли­кован­ных работ состав­ляет 5.5 печатных листа.

Личный вклад автора в опуб­ликованных в соавторстве рабо­тах [1, 2, 9-11] заклю­чался:

  • в участии в анализе фондовых данных и мате­риалов инженерных изыска­ний, обоб­щении резуль­татов исследований геоэкологического состояния площадок размещения МПГТЭС;
  • в интерпретации среднегодовых концентраций загрязняющих агентов в атмосфере как критериев нагрузки на атмосферу, создаваемой МПГТЭС;
  • в разра­ботке основы структуры материалов ОВОС и ПМООС, относя­щихся к МПГТЭС;
  • в разработке комплекса предложений по организации природоохран­ных мероприятий и средств инженерной защиты окружающей среды.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заклю­чения и списка литературы, включающего 108 наименования. Дис­серта­ция изложена на 138 страницах и содержит 4 рисунка, 34 таблицы.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю Ф.Ф. Брюханю – профессору кафедры пожарной безопас­ности МГСУ, доктору физико-математических наук за проявленное внимание и все­стороннюю помощь при выпол­нении диссерта­ционной работы; М.В. Граф­ки­ной, заведующей кафедрой экологии и безопасности жизнедеятельности МГТУ «МАМИ», доктору технических наук, профессору за полезные замеча­ния и предложения; В.П. Некрасову, главному специалисту Института «Тепло­электропроект» за консультации и плодотворное сотрудничество.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулиро­ваны цель, основные положения, выносимые на защиту, указана научная новизна работы.

Первая глава «Состояние изученности вопроса и задачи иссле­дования» посвящена  анализу состояния энергетической отрасли России, основным при­оритетом которой является обеспечение энерге­тической безопасности регионов и страны в целом. Отмечено, что энергопо­требление за последние годы сущест­венно выросло при значительной выра­ботке паркового ресурса энергетического оборудования, и в настоящее время генерирующие мощности России не могут в полной мере обеспечить потребно­сти экономики во время пиков энергопотреб­ления. Показано, что эффективным средством временного решения проблемы энергодефицита является внедрение МПГТЭС.

МПГТЭС представляет собой передвижной аналог стационарной элек­тростанции, который можно перемещать с одной специально подготовленной площадки на другую. МПГТЭС используются в качестве временного источника дополнительной мощности до окончания строительства новых генерирующих мощностей и реконструкции существующих. Режим экс­плуатации МПГТЭС предусматривает их работу в пиковые часы энергопотреб­ления. При этом они используются только в аварийной ситуа­ции или при угрозе ее возникновения.

Несмотря на свою относительно небольшую мощность и незначительную нормативную продолжительность работы, МПГТЭС вносят существенный вклад в загрязнение окружающей среды при выработке единицы (1 кВтч) элек­троэнергии (см. табл. 1). Это обстоятельство вынуждает проводить де­таль­ную оценку нагрузок на окружающую среду, создаваемых МПГТЭС на различных стадиях их жизненного цикла, с учетом соответствующих природных и техногенных условий территорий размещения МПГТЭС.

В главе проанализированы основные особенности и технологические характеристики мобильных газотурбинных установок (ГТУ), работающих по открытому циклу. При стандартных условиях (погодных и задаваемых техноло­гических) основные гарантированные технологические характеристики ГТУ при базовой нагрузке составляют:

  • выходная электрическая мощность «нетто» 22.49 МВт;
  • электрический КПД «нетто» 36 %;
  • удельный расход тепла «нетто» 2362  ккал/кВтч.

Таблица 1

Количественные характеристики основных видов загрязнений при выработке 1 кВтч электроэнергии на МПГТЭС (на одну ГТУ) и на традиционных ТЭС

Загрязнения

МПГТЭС

Традиционные ТЭС

угольные

мазутные

газовые

Выбросы ЗВ в атмосферу, г

1.3-6.5

2.5-3.5

1.5-1.6

1.2-1.4

Сбросы загрязненных сточных вод, л

0.3

8-10

4-6

2-3

Отходы, г

0.2

15-25

7-9

2-5





Отмечаются основные факторы негативного воздействия МПГТЭС на компоненты окружающей среды, к которым относятся:

  • загрязнение атмосферного воздуха;
  • загрязнение поверхностных и подземных вод;
  • загрязнение почвы;
  • нарушение геологической среды, захламление ее твердыми отхо­дами;
  • акустическое загрязнение;
  • тепловое загрязнение;
  • электромагнитное загрязнение.

Определена необходимость разработки комплекса природоохранных мероприятий при строительстве и эксплуатации МПГТЭС, направленных на минимизацию негативного воздействия проектируемых мобильной ГТЭС на окружающую среду.

Проведенный в главе анализ позволил сформулировать следующие основ­ные задачи исследова­ния:

  • сбор и анализ фондовых и литературных данных о природно-социо-куль­турных условиях территорий предполагаемого строительства МПГТЭС, материалов инженерных изысканий и технологических характеристик МПГТЭС для разработки предпроектных и проектных материалов ОВОС и ПМООС;
  • расчеты полей концентраций ЗВ а атмосфере, объема загрязненных вод, количества твердых отходов, акустических полей в процессе строительства МПГТЭС и их эксплуатации;
  • анализ комплексного воздействия МПГТЭС на компоненты природной среды и человека, установление системы приоритетов по учету факторов нега­тивных воздействий МПГЭС;
  • интерпретация среднегодовых концентраций выбросов ЗВ в атмосферу при работе МПГТЭС как критериев воздействия МПГТЭС на человека и окру­жающую природную среду;
  • разработка типовой структуры предпроектных и проектных материа­лов ОВОС и ПМООС, относящихся к обоснованию экологичности строительства МПГТЭС и разработке природоохранных мероприятий;
  • установление экологической допустимости размещения и эксплуатации МПГТЭС с учетом действующего Российского экологического законодатель­ства и требований  нормативно-технических документов;
  • разработка комплекса предложений по организации природоохранных мероприятий и средств инженерной защиты окружающей среды.

Во 2-й главе «Методическая основа исследования» дается краткое опи­сание методик, использованных при выполнении работы, учитывающих осо­бенности природно-техногенных условий, этапов про­ектирова­ния и спе­цифики МПГТЭС.

Отмечается, что работе использовались в основном стандартные мето­дики и соответст­вующее лицензированное программное обеспечение. Это об­стоятельство в известной мере обеспечивает достоверные результаты расчетов.

Далее в главе излагаются результаты, касаю­щиеся построения типовой структуры материалов ОВОС и ПМООС (см. табл. 2, 3). Такая структура предложена на основе опыта автора при разработке материалов ОВОС и ПМООС для строительства МПГТЭС в г. Пушкино, пос. Рублево, г. Кызыл, г. Саяногорск, г. Кодинск.

Как уже отмечалось, суммарная продолжительность работы МПГТЭС в течение годы незначительна. Поэтому ни максимально разовая , ни среднесуточная концентрации ЗВ в атмосферном воздухе не определяют фактическое воздействие загрязне­ний от МПГТЭС на человека, фауну и флору, а также на загрязнение почвы, поверхностных и подземных вод.

Таблица 2

Структура материалов ОВОС

Разделы ОВОС

Введение

1.

Описание инвестиционного проекта

1.1.

Цели инвестиций и обоснование необ­ходи­мо­сти намечае­мой хозяйствен­ной деятель­ности

1.2.

Характеристика намечаемой деятель­ности (описание технологии, основ­ных объектов строительства, характе­ри­стика транспортной сети и инже­нер­ных ком­муникаций, обеспе­ченность ресурсами)

1.3.

Анализ альтернативных вариантов дос­ти­жения цели намечае­мой деятель­но­сти (отказ от намечаемой деятель­ности, размещение МПГТЭС на дру­гой пло­щадке, частичное измене­ние намечае­мого вида дея­тель­но­сти)

2.

Нормативно-правовая база оценки воз­дейст­вия на окружаю­щую среду

3.

Состояние окружающей среды в районе раз­меще­ния проекти­руемого объекта

3.1.

Общие сведения о районе размещения пло­щадки строи­тель­ства

3.2.

Описание исходной экологической обстановки (основные источники загряз­нения при­родной среды, клима­тиче­ские условия, поверхностные воды, почвы, растительный и живот­ный мир, хозяйственное использование террито­рии, социальная сфера, демо-графическая характеристика, объ­екты историко-культурного наследия, особо охраняемые природные территории)

3.3.

Воздействие на почвенно-раститель­ный покров и струк­тура землепользо­вания

4.

Воздействие проектируемого объекта на ок­ру­жающую среду

4.1.

Воздействие на окружающую среду на стадиях подго­товки к строительству, строитель­ства и де­монтажа МПГТЭС

4.2.

Воздействие на окружающую среду при экс­плуата­ции МПГТЭС

4.3.

Социальные аспекты намечаемой дея­тельности

5.

Предложения по организации локального эко­ло­гиче­ского мо­ниторинга

6.

Аварийные ситуации

6.1.

Причины возникновения и зоны дейст­вия ос­новных поражающих факторов при авариях на участке хранения топ­лива

6.2.

Причины возникновения и зоны дейст­вия основных поражающих факторов при авариях, связанных с пожарами

Выводы

Приложения

Поэтому в главе обосновывается необходимость использования средне­годо­вых концентраций выбросов ЗВ в атмосферу при эксплуатации МПГТЭС. Наиболее объективной характеристикой негативного воздействия техногенного загрязненного воздуха может служить суммарная (проинтегрированная по вре­мени) концентрация за заданный период времени :

,

(1)

где – измеренная либо расчетная концентрация ЗВ в момент времени в точке с полярными координатами и относительно источника, помещен­ного в начало координат. Текущая концентрация определяется задавае­мым графиком работы промышленного объекта. Количество ЗВ, прони­кающих в организм человека в результате дыхания, про­порционально проин­тегрированной по времени концентрации (ПВК).

Таблица 3

Структура материалов ПМООС

Разделы ОВОС

Введение

1.

Общие положения и исходные данные

1.1.

Основание для разработки проекта

1.2.

Общая характеристика местоположе­ния объекта

1.3.

Природная характеристика площадки строительства (климатические усло­вия, состояние поверхностных и под­земных вод, почвы, растительности и животного мира)

1.4.

Краткая технологическая характеристика объекта (общая характеристика МПГТЭС и основного оборудования, характеристика топлива)

2.

Источники и виды воздействия МПГТЭС на окружающую среду и мероприятия по ее охране

2.1.

Охрана воздушного бассейна

2.1.1.

Существующий уровень загрязнения атмо­сферы

2.1.2.

Воздействие на атмосферный воздух в пе­риод строительства

2.1.3.

Характеристика выбросов ЗВ от ды­мовых труб энергоблоков

2.1.4.

Характеристика выбросов ЗВ от низ­ких источников

2.1.5.

Перечень ЗВ, выбрасываемых в атмосферу при штатном режиме работы

2.1.6.

Расчеты и анализ уровня загрязнения атмо­сферы

2.1.7.

Предложения по нормативам ПДВ

2.1.8.

Инженерные решения по уменьшению выбросов ЗВ в атмосферу

2.2.

Охрана водного бассейна

2.2.1.

Источники загрязнения поверхностных и под­земных вод

2.2.2.

Мероприятия по охране водных ресурсов

2.2.3.

Характеристика источника технического водоснабжения (при использовании технологии DENOX)

2.2.4.

Водоподготовка

2.2.5.

Водоснабжение и водоотведение

2.3.

Утилизация твердых отходов

2.3.1.

Отходы в период строительства

2.3.2.

Отходы при эксплуатации объекта

2.3.3.

Характеристика мест временного накопления отходов на территории объекта

2.4.

Защита от шумового воздействия

2.4.1.

Шумовые характеристики оборудования

2.4.2.

Акустический расчет

3.

Мероприятия по охране окружающей среды при строительстве и эксплуатации МПГТЭС

Выводы

Приложения

Воздействие ЗВ на организм человека при функционировании загряз­няющего объекта довольно продолжительно во времени. Поэтому в практиче­ских оценках биологического воздействия вме­сто величины проще исполь­зовать среднегодовую концентрацию :

,

(2)

где  – продолжительность года.

При оценках экологической опасности нестационарного объекта загряз­нения следует принимать во внимание две величины – индивидуальное годовое воздействие на человека, проживающего в точке с координатами и относительно точки расположения источника загрязнения, и коллективное годовое воздействие на население, проживающее в районе размещения источ­ника:

, .

(3)

Здесь – плотность населения.

Сравнительный анализ индивидуальных и коллективных воздействий на население г. Кызыл от работы Кызылской ТЭЦ и МПГТЭС показывает, что индивидуальные годовые воздействия в точках достижения максимальных кон­центраций ЗВ в пределах жилой застройки от обоих объектов соизмеримы для всех загрязняющих компонентов (см. табл. 4). При этом коллективные воздей­ствия, оказы­ваемые на население со стороны МПГТЭС, значительно меньшие воздействий от ТЭЦ. Такое различие связано с незначительной продолжитель­ностью работы МПГТЭС в сравнении с ТЭЦ.

Что же касается рисков поражения фауны и флоры, а также уровней загрязнения почвы, поверхностных и подземных вод от длительного воздейст­вия источников загрязнения воздуха, можно в первом приближении предпола­гать, что они пропорциональны ПВК загрязняющих агентов.

Таблица 4

Результаты расчета индивидуальных годовых воздействий Кызылской ТЭЦ и МПГТЭС

на человека в точках максимальных концентраций ЗВ и коллективных годовых

воздействий на население г. Кызыл

ЗВ

Индивидуальное годовое воздействие, (мг/м3)год

Коллективное годовое воздействие, (мг/м3)чел.год

Кызылская ТЭЦ

SO2

0.085

3020

NO2

0.150

5210

NO

0.029

1040

CO

0.015

540

МПГТЭС

SO2

0.025

10.2

NO2

0.120

48.8

NO

0.019

7.8

CO

0.011

4.5

В 3-й главе «Геоэкологические последствия строительства и эксплуата­ции МПГТЭС в различных природных условиях России» приводятся резуль­таты комплексного исследования воздействия МПГТЭС на компоненты при­родной среды. Дается характеристика природно-социо-культурных условий исследованных площадок строительства МПГТЭС (в г. Пушкино, пос. Рублево, г. Кызыл, г. Саяногорск, г. Кодинск) и прилегающих к ним территорий, прово­дится анализ количественных характеристик воздействия МПГТЭС на природ­ную среду на этапах строительства МПГТЭС, их эксплуатации и вывода из экс­плуатации (демонтажа). 

Отмечается, что сеть МПГТЭС, действующая в  настоящее время на тер­ритории России, включает 8 станций, еще по 2 завершены проектные работы. При участии автора выполнялись работы по экологическому обоснованию строительства 5 станций, 4 из которых введены в эксплуатацию. Предпроект­ные и проектные материалы по всем 5 объектам успешно прошли государст­венную экологическую экспертизу. 

Негативное воздействие МПГТЭС на окружающую среду происходит на следующих этапах жизненного цикла МПГТЭС: при производстве строитель­ных работ, ее эксплуатации и демонтажа.

Этап строительных работ. На стадиях подготовки к строительству и при строительстве МПГТЭС происходят следующие основные воздей­ствия: загрязнение атмосферного воздуха и акустическое воздействие при работе транспорта и строительной техники, загрязнение атмосферы при производстве сварочных и окрасочных работ, загрязнение поверхно­стных и подземных вод, нарушение геологической среды, образование строи­тельных отходов.

По перечисленным ранее 5 объектам на основе климатических данных темпера­туры и ветра, а также фоновых значений концентраций ЗВ в атмосфере, были рассчитаны поля их максимальных разовых концентраций в период строитель­ства. Было установлено, что загрязнение атмосферного воз­духа в период строи­тельства от работы дорожно-строительной техники и авто­транс­порта, проведе­ния сварочных и окрасочных работ незначительны. Уровень загрязнения атмосферы по основным загрязняющим агентам не превышает  0.1 долей ПДК.

Шумовое воздействие в период строительства связано с работой строи­тельной техники. Было установлено, что при существующем удалении бли­жайших жилых домов от площадок МПГТЭС и непродолжительности воздейст­вия периодом строительства (30-40 дней), оно оценено как незначимое и не требует уточненной количественной оценки. Эквивалентный уровень шума возле ближайших к исследованным 5 площадкам домов изменяется в пределах  5-10 дБА и не превышает установленных санитарных норм.

Вода, используемая на хозяйственно-бытовые нужды – привозная. Ее расход на весь период строительства незначителен и составляет всего несколько кубометров на каждую площадку. Соответственно, пренебрежимо мал объем сточных вод.

Производство строительных работ включает разработку котлована, засыпку и нивелировку площадки, дренирование поверхности площадки, тех­нический и биологический этап рекультивации. Всего за период строительства образуется 0.12-0.50 т отходов, которые в соот­ветствии с проектом организации строительства вывозятся с территории пло­щадок. 

Таким образом, технология проведения строительных работ не оказывает существенного влияния на состояние атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, геологической среды и не создает значимого шумового воздей­ствия.

Этап эксплуатации МПГТЭС. Основным источником выбросов от ГТУ является устройство выхлопа, из которого происходит выброс продуктов сго­рания керосина (оксида и диоксида азота, диоксида серы, угарного газа, угле­водородов, взвешенных веществ) в атмосферу. Проведенные расчеты полей концентраций оксида и диоксида азота с учетом их фоновых значений ука­зали на необходимость в ряде случаев (для площадок Пушкинской и Рублев­ской МПГТС) подавления соединений азота технологией DENOX (впрыска обессоленной воды в камеру сгорания ГТУ). Расчетные концентраций ЗВ от выбросов из дымовых труб МПГТЭС даны в табл. 5.

Таблица 5

Расчетные концентрации ЗВ от выбросов из дымовых труб МПГТЭС

в точках максимальных концентраций без учета фоновых значений

МПГТС

Концентрации (в долях ПДК)

SO2

NO2

NO

CO

взвешенные вещества

Пушкино, 322.5 МВт

0.042

0.049

0.011

0.024

< 0.01

Рублево, 322.5 МВт

0.051

0.062

0.011

0.028

< 0.01

Кызыл, 22.5 МВт

0.021

0.033

0.011

0.012

< 0.01

Саяногорск, 22.5 МВт

0.021

0.033

0.011

0.012

< 0.01

Кодинск, 22.5 МВт

0.021

0.033

0.011

0.012

< 0.01

Другой источник загрязнения атмосферного воздуха – выброс паров керосина, происходящий при пополнении топливных резервуаров МПГТЭС.

Расчет полей концентраций ЗВ от работы ГТУ и при заправке топливных резервуаров керосином показал, что приземные концентрации загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, ниже ПДК для жилой зоны.

Выполненные акустические расчеты показали, что для жилых застроек вблизи исследованных площадок уровни шума составляют 25-30 дБА и не превышают установленных санитарных норм.

При эксплуатации МПГТЭС вода используется как для производствен­ных нужд (водоподготовки с вариантом технологии DENOX, периодической промывки оборудования), так и хозяйственно-питьевого водоснабжения. Годо­вое водопотребление с вариантом  DENOX составляет 1240 м3, без технологии DENOX –  5  м3.

Производственные стоки включают периодические и аварийные. К пер­вым относятся ливневые стоки, стоки от промывки оборудования, к аварийным – проливы топлива. Годовой объем периодических стоков составляет 12-25 м3, аварийных не более 25 м3.

Твердые отходы в период эксплуатации МПГТЭС включают производст­венный мусор, отработанные расходные материалы, смет с территории пло­щадки. В течение года образуется 0.7-1.7 т твердых отходов, подлежащих вывозу.

Этап вывода МПГТЭС эксплуатации. Характер загрязнения природной среды при выводе МПГТЭС из эксплуатации аналогичен этапу выполнения строительных работ. Однако комплексное воздействие данного этапа менее значительно, чем этапа строительства и не требует количественных оценок.

Пригодность площадок размещения МПГТЭС подтверждается не только количественными оценками комплексного воздействия МПГТЭС, но и качест­венными результатами SWOT-анализа*1, широко применяемого при принятии решений в процессе стратегического планирования. Проведенный SWOT-ана­лиз состояния природно-социально-производственных систем территорий намечаемого строительства МПГТЭС позволил выделить сильные и слабые сто­роны, внешние угрозы и возможности. Соответствующая матрица приведена в табл. 6.

Результаты SWOT-анализа позволили установить допустимость уровня техногенного воздействия МПГТЭС на окружающую среду в процессе их строительства и эксплуатации.

Опыт разработки предпроектной и проектной документации позволил разработать типовую структуру материалов ОВОС и ПМООС, описанную в главе 2.

Таблица 6

Матрица SWOT-анализа намечаемого строительства МПГТЭС

S (cильные стороны)

W (слабые стороны)

S1.

Географическое положение  размещения площадок МПГТЭС вне зон проявления экстремальных природных явлений.

W1.

Сжигание топлива в процессе работы МПГТЭС повысит уровень за­грязнения воздуха (до 0.06 ПДК по NOx, до 0.05 ПДК по SOx, до 0.02 ПДК по CO).

S2.

Мобильность и оперативность ввода в эксплуатацию (период строительства и ввода в эксплуатацию – не более 20-40 дней в зависимости от числа энергобло­ков).

W2.

Произойдет усиле­ние акустических по­лей в зоне жилой застройки (приблизи­тельно на 5-10 дБА).

S3.

Потребность в минимальных водных ре­сурсах (при варианте работы без техноло­гии DENOX) – не более 5 м3/год.

W3.

Высокая температура отходящих газов вызовет локальное тепловое загрязнение на площадке МПГТЭС.

S4.

Практическое отсутствие загрязненных сточных вод – не более 50 м3/год.

W4.

Отсутствие непрерывной системы мони­торинга техногенного загрязнения.

S5.

Выгодное экономико-географическое по­ложение относительно существующей транспортной и электросетевой ин­фра­структуры.

W5.

Слабая интеграция между промышлен­ными предприятиями региона по реше­нию экологических проблем и использо­ванию природных ресурсов.

S6.

МПГТЭС  обеспечит необходимый резерв электрической мощности и усилит надеж­ность энергосистемы региона.

S7.

Сооружение и ввод МПГТЭС в эксплуа­тацию создаст новые рабочие места.

S8.

Принятые управленческие и технологиче­ские решения по экологически безопас­ному размещению объекта.

S9.

Наличие необходимых специалистов.

S10.

Сооружение МПГЭС не  потребует до­полнительного землеотвода.

O (возможности)

T (внешние угрозы)

O1.

Прогнозируемость эколого-социально-экономической ситуации.

T1.

Дефицит инвестиций в строительство МПГТЭС.

O2.

Экономическое стимулирование внедре­ния ресурсосберегающих и экологичных технологий.

T2.

Кризисное и/или неустойчивое положе­ние экономики ре­гионов намечаемого строительства.

O3.

Рост реального спроса на качественную экологическую среду.

T3.

Эффекты совокупного техногенного воз­действия на  окружающую среду.

O4.

Внедрение технологий, ограничивающих выбросы ЗВ и шумовое воздействие.

4-я глава «Инженерная защита при­родной среды от воздействия МПГТЭС и природоохранные мероприятия» посвящена следующим вопросам:

  • ранжированию приоритетов по учету воздействий МПГТЭС на при­род­ную среду;
  • разработке предложений по инженерной защите при­родной среды от воздействия МПГТЭС и организации соответствующих природоохранных мероприятий;
  • всесторонней оценке перспектив развития сети МПГТЭС в России.

Анализ характера негативных воздействий МПГТЭС на природную среду и их количественных характеристик с учетом опыта геоэкологического обосно­вания строительства МПГТЭС позволяет ранжировать эти воздействия экспертно-аналитическим методом для их последующего учета в практике эко­логического проектирования. Ран­жирование негативных воздействий МПГТЭС определяет систему приоритетов по их учету при оптимизации разработки инженерной защиты природной среды и организации природоохранных меро­приятий на различных этапах жизненного цикла МПГТЭС.

Итоговая таблица рангов воздействий приве­дена ниже (см. табл. 7). В ней указаны ранги негативных воздействий МПГТЭС на человека и компоненты природной среды при двух вариантах технологии сжигания топлива – с техно­логией DENOX и без нее. Чем выше ранг (степень) воздействия, тем выше его значимость.

Данные, представленные в табл. 7, позволяют оптимально устано­вить приоритеты при исследовании компонентов природной среды в рамках работ, предусмотренных процедурой ОВОС. Кроме того, схема ранжи­рования позво­ляет оптимизировать разработку технических реше­ний защиты окружающей среды и природоохран­ных мероприятий при подготовке ПМООС в составе проектной документации.

С учетом вышесказанного, функциональное назначение схемы ранжи­ро­вания негативных воздействий МПГТЭС можно представить в виде схемы, изо­браженной на рис. 3.

Необходимо отметить, что при оптимальном выборе вариантов инженер­ной защиты  окружающей среды, основанном на результатах ОВОС и предла­гаемой схемы ранжирования, можно достичь высокого экономического эффекта, поскольку стоимость реализации различных природоохранных техно­логий и их эксплуатации изменяется в широких пределах.

Результаты, полученные в главе 3, позволили предложить ряд рекоменда­ций и предложений по разработке средств инженерной защиты окружающей среды и природоохранных мероприятий в составе ПМООС. В обобщенном виде эти рекомендации и предложения представлены в табл. 8.

Таблица 7

Ранжирование факторов воздействий МПГТЭС по степени их влияния

на человека и окружающую природную среду

Факторы воздействий

Варианты технологии сжигания топлива

c технологией DENOX

без технологии DENOX

Загрязнение атмосферы

Общее количество выбросов

1

1

NOx

1.1

1.2

SOx

1.2

1.1

CO

1.3

1.3

Твердые частицы

1.4

1.4

Водопотребление и загрязнение  поверхностных вод

Водопотребление

3

11

Загрязнение поверхностных вод

6

6

Загрязнение и нарушение земель и геологической среды

Загрязнение почв и грунтов

7

5

Загрязнение подземных вод

8

7

Нарушение плодородного слоя почвы

5

4

Нарушение геологической среды

9

8

Складирование и захоронение отходов

4

3

Физические факторы

Шум

2

2

Тепловое воздействие на атмосферу

10

9

ЭМП

11

10

Рис. 3. Функциональное назначение схемы ранжирования факторов

негативных воздействий МПГТЭС

Таблица 8

Основные рекомендации и предложения по инженерной защите окружающей среды

и природоохранным мероприятиям в составе ПМООС на различных этапах

жизненного цикла МПГТЭС

Этапы жизнен­ного цикла

Рекомендации и предложения


Строительство

1.

Учет и ликвидация источников загрязнения в районе площадки и на приле­гающей территории.

2.

Содержание территории строительства в надлежащем порядке, контроль за периодичностью вывоза отходов. Запрет на мойку машин и механизмов на строительной пло­щадке.

3.

Организация специальной зоны для стоянки автотранспорта и строитель­ной техники.

4.

Соблюдение технического регламента при проведении строительных работ.

Эксплуатация

1.

Принятие решения об использовании технологии DENOX с учетом расчета полей концентраций ЗВ.

2.

Организация возврата паров керосина в автоцистерну при заправке топлив­ных резервуаров через узел рециркуляции паров.

3.

Сбор загрязненных сточных вод в дренажные емкости и их вывоз на утили­зацию.

4.

Разработка регламента по временному хранению отходов на площадке и сроков их вы­воза.

5.

Принятие решения о пригодности площадки по шумовому воздействию с учетом результатов акустических расчетов для существующей жилой за­стройки. Разработка технологических решений по шумопоглощению ГТУ.

Демонтаж

1.

Содержание территории в надлежащем порядке, контроль за периодично­стью вывоза оборудования и отходов. Запрет на мойку машин и механиз­мов на строительной пло­щадке.

2.

Организация специальной зоны для стоянки автотранспорта и строитель­ной техники.

3.

Соблюдение технического регламента при проведении демонтажных работ.

Далее в главе оцениваются перспективам развития сети МПГТЭС в Рос­сии с учетом планируемого ввода в действие новых генерирующих мощностей. Отмечается, что даже при наличии бездефицитных мощностей потребность в строительстве новых МПГТЭС сохранится. Такая потребность обусловлена возможностью выхода из строя генерирующих единиц вследствие экстремаль­ных природных явлений и техногенных аварий.

В Приложении представлены акты о внедрении результатов дис­серта­ции.

Заключение содержит перечень основных результатов, полученных в работе и общие выводы:

  1. Выполнена комплексная количественная и качественная оценка геоэколо­гических условий территорий размещения МПГТЭС в различных ре­гионах России. Подобное исследование для территорий размещения 5 МПГТЭС (г. Пушкино, пос. Рублево, г. Кызыл, г. Саяногорск, г. Кодинск) выполнено впервые.
  2. Впервые обоснована необходимость использования среднегодовых кон­центраций выбросов ЗВ в атмосферу при работе МПГТЭС как критериев их воздействия на человека и окружающую природную среду.
  3. Впервые разработана типовая структура предпроектных и проектных ма­териалов ОВОС и ПМООС, относящихся к МПГТЭС.
  4. Впервые дано обоснование экологичности проектов строительства МПГТЭС в различ­ных регионах России на основе SWOT-анализа и установ­лена пригодность площадок МПГТЭС для их строительства с учетом природно-социо-культурных условий территорий и технологических характеристик МПГТЭС.
  5. Впервые установлена система приоритетов по учету факторов негативных воздейст­вий МПГТЭС на чело­века и окружаю­щую природную среду, позволившая разработать комплекс рекомендаций и предложений по инженерной защите окружающей среды и природоохранным мероприятиям.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

  1. Брюхань А.Ф., Черемикина Е.А. Оценка экологичности проекта вре­мен­ного раз­мещения мобильных пиковых газотурбинных электро­стан­ций в Московском регионе // Вестник Московского государственного обла­стного университета. Сер. «Ес­тественные науки». 2007. № 2. С. 109-114.
  2. Брюхань Ф.Ф., Черемикина Е.А. Оценка экологичности проекта строительства мобильной пиковой газотурбинной электростанции в Рес­публике Тыва // Вестник МГСУ. 2010. № 2. С. 115-119.
  3. Черемикина Е.А. Программа экологического мониторинга при эксплуата­ции мобиль­ных газотурбинных электростанций (ГТЭС) // Сборник статей IV Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем». Пенза, 2010. С. 124-127.
  4. Черемикина Е.А. Природоохранные мероприятия в процессе монтажа  и эксплуата­ции мобильных передвижных газотурбинных электростанций (МПГТЭС) // Материалы  международной конференции «Проблемы экологии в современном мире в свете учения В.И. Вернадского». Тамбов, 2010. С. 224-227.
  5. Черемикина Е.А. Комплексная оценка влияния мобильных пико­вых газотурбин­ных электростанций на природную среду в процессе их монтажа и эксплуа­тации // Вестник Москов­ского государственного обла­стного университета. Сер. «Есте­ственные науки». 2010. № 3. С. 136-140.
  6. Черемикина Е.А. Природоохранные мероприятия в процессе мон­тажа и эксплуа­тации мобильных пиковых газотурбинных электростанций  // Вестник МГСУ. 2010. № 4. С. 290-293.
  7. Черемикина Е.А. Акустические воздействия и шумозащитные мероприя­тия при эксп­луа­тации мобильных пиковых газотурбинных электростанций // Материалы международ­ной научно-технической конференции  «Автомобиле- и тракторостроение в России: приори­теты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ». Кн. 10. – М.: МГТУ «МАМИ», 2010. С. 137-139.
  8. Черемикина Е.А. Ранжирование типов воздействий мобильных пиковых газотурбин­ных электростанций на компоненты природной среды по степени их значимости // Сборник докладов на VII Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии». Тула, 2010. С. 39-41.
  9. Брюхань А.Ф., Черемикина Е.А.  Мобильные пиковые газотурбинные элек­тростан­ции и окружающая среда // М.: Форум, 2011. – 128 с.
  10. Брюхань А.Ф., Черемикина Е.А. Типовое содержание материалов ОВОС и раз­дела проекта «Охрана окружающей среды» временного раз­меще­ния мобильных пико­вых газотурбинных электростанций // Вестник Москов­ского государственного област­ного университета. Сер. «Естест­вен­ные науки». 2011. № 2. С. 126-128.
  11. Брюхань А.Ф., Черемикина Е.А. Среднегодовая концентрация загряз­няющих веществ, поступающих в атмосферу от нестационарного источника, как критерий его воздействия на человека и окружающую природную среду // Вестник Москов­ского государственного областного университета. Сер. «Естест­венные науки». 2011. № 2. С. 129-134.

 


* Аббревиатура SWOT обязана своим происхождением 4 англоязычным словам: сила – strength, слабость – weakness, возможности – opportunity и угрозы – threat.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.