Екологічні проблеми теплоенергетики у м. Краматорськ

Олеярник Олександр Вікторович – вчитель физики та астрономії загальносвітньої школи № 33 Краматорської міської ради, Донецької області

Мета уроку: розглянуто основні екологічні проблеми на прикладі рідного міста Краматорськ, виявлено основні забрудники, ступінь забрудненості, проведено розрахунки щодо збитків ресурсів планети на прикладі Краматорської ТЕЦ, виявлено основні шляхи вирішення даної проблеми.

Розробка має актуальність, знайомить учнів з реальною інформацією щодо забруднення атмосфери, розвиває аналітичне мислення, виховує бережливе ставлення до природних ресурсів планети.

Екологічні проблеми теплоенергетики у місті Краматорськ

Актуальність обраної теми: обрана тема стала об’єктом дослідження, тому що забруднення навколишнього середовища може зашкодити життю і здоров’ю; екологічні проблеми – це важлива тема, яка потребує більш детального вивчення і негайного вирішення.

Мета: розширення знань про екологічний стан міста Краматорська, види забруднення та їх джерела.

Завдання: дізнатися про небезпеку забруднення, можливі хвороби, роздивитися типи забруднення, джерела цих забруднень, проробити план поліпшення екологічної ситуації.

Хід роботи

Хто забруднює повітря Краматорська?

У Краматорську на площі 67 кв. км., що складає 18% території, зосереджено 35 великих підприємств. Серед них: 3 підприємства металургії і металообробки (53,3% валового викиду забруднюючих речовин), 2 підприємства з виробництва будматеріалів (13,1%), 8 підприємств машинобудування (12,7%), 3 підприємства паливно-енергетичного комплексу (10, 7% валового викиду).

В межах міста розміщені 47 діючих котелень і 3 автотранспортних підприємства. Автомобільний парк міста складає 31 тис. 9 одиниць. Обсяг викидів автотранспорту залишається одним з найвищих серед міст області (після Донецька, Маріуполя, Макіївки), причому близько 85% припадає на автотранспорт, який працює на бензині.

Підприємства, розташовані в Старій частині міста, практично не мають санітарної зони. За нормативами, її глибина повинна становити один кілометр. У цементного заводу глибина санітарної зони дорівнює нулю. Не набагато краща ситуація з заводом ВАТ «КМЗ ім. Куйбишева». Серед 28 міст Донецької області Краматорськ займає 5-е місце за чисельністю населення, 4-е місце (після Донецька, Маріуполя та Харцизька) за фінансовими результатами і 22-е місце за кількістю валових викидів шкідливих речовин в атмосферу (10 тисяч тонн на рік).

На голову кожного краматорчанина падає 48,5 кг промислових викидів в рік. Стан навколишнього середовища в Краматорську не відповідає не тільки європейським стандартам, але навіть і середньоукраїнським. Забруднення атмосфери, води, грунту наближається до критичного. На рисунку 1 показано загальний вигляд феросплавного заводу, як один із забруднювачів атмосфери.

Рисунок 1 – Краматорський феросплавний завод

Краматорська ТЕЦ

Краматорська ТЕЦ розташована у місті Краматорськ Донецької області. Підприємство було початково засноване як теплоелектроцентраль Новокраматорського машинобудівного заводу у 1937 році. Встановлена потужність першої черги ТЕЦ на той час була 25 МВт. Під час другої світової війни відбулася евакуація частини обладнання, за час війни основні будівлі та споруди були зруйновані. Після війни ТЕЦ було поновлено. 

1954—1957 рр. — будівництво II черги ТЕЦ з підвищенням встановленої потужності до 50 МВт. У 1972—1978 рр. — будівництво III черги Краматорської ТЕЦ із збільшенням встановленої потужності до 150 МВт. У 2006 році на базі ТЕЦ було створено ВАТ Краматорськтеплоенерго, засновниками якого є Краматорська міська рада та американська компанія ContourGlobal. Фактична сучасна потужність 120 МВт.

Протягом 2007—2009 було проведено повномасштабну реконструкцію і модернізацію основного і допоміжного обладнання Краматорської ТЕЦ. Інвестиції в ТЕЦ становили 20 млн дол. Старі парові котли радянського періоду було замінено новими високопродуктивними газощільними топками, що дало змогу замість імпортного природного газу перейти на використання іншого проектного енергоносія — українського вугілля.[1] 

Реконструкція котлів та інші поліпшення сприяли тому, що ККД котлів при роботі на твердому паливі збільшилося на 10 % до 86 %, а потужність ТЕЦ виросла на 60 %. Краматорську ТЕЦ показано на рисунку 2 [ 1]

Рисунок 2 – Краматорська ТЕЦ

Забруднення Донецької області

За даними Головного управління статистики у Донецькій області, викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря стаціонарними джерелами забруднення за 2017 рік становлять 784,81 тис. т (30,4 % від загальних викидів по Україні) та на 20 % менше, ніж за 2016 рік.

Характеризуючи стан атмосферного повітря у цілому по Донецькій області, необхідно відзначити деяке його поліпшення і стабілізацію рівнів забруднення протягом 2013-2015 років, адже багато промислових підприємств знизили свою потужність, а деякі взагалі зупинили роботу.

Протягом 2016 року спостерігається збільшення викидів забруднюючих речовин в атмосферне середовище по відношенню до попередніх років внаслідок збільшення потужності підприємств, морального старіння та фізичногозношення пилогазоочисного устаткування.

Зниження кількості викидів в 2017 році обумовлене відсутністю інформації по території непідконтрольній українській владі.

Динаміка викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря по Донецькій області наведена в таблиці1

Таблиця 1 – Динаміка викидів забруднюючих речовин

Теплоелектростанції здійснюють виробництво електроенергії та теплоенергії і повністю забезпечують потреби області.

На території області функціонують 4 станції: ВП «Курахівська ТЕС» ТОВ ДТЕК «Східенерго», Миронівська ТЕС ПАТ «ДТЕК Донецькобленерго», Слов’янська ТЕС ПАТ «Донбасенерго», Вуглегірська ТЕС ПАТ «Центренерго».

Під час спалювання рідкого і твердого палива відбуваються викиди у вигляді твердих частинок, які, потрапляючи в атмосферу, утворюють так звані аерозолі. Аерозолі можуть бути нетоксичними (зола) і токсичними, наприклад частинки вуглецю, на поверхні яких може адсорбуватися бензопірен.

Газові викиди також можуть бути токсичними (NO2, SO2, NO, CO та ін.) і нетоксичними (СO2 і Н2O). Сукупний вплив газових і аерозольних викидів енергетичних об’єктів призводить до появи небезпечних та кризових ситуацій у біосфері, зокрема: погіршення прозорості атмосфери, утворення опадів і кислотних дощів, парниковий ефект.

Програма «Чисте повітря Донеччини»

Метою Програми «Чисте повітря Донеччини 2018-2020 роки та прогноз до 2030 року» є збереження сприятливого стану атмосферного повітря, його поліпшення й відновлення, запобігання й зниження рівня забруднення та впливу на нього хімічних сполук, фізичних і біологічних чинників. Одним з основних засобів досягнення цієї стратегічної мети є стабілізація та поступове покращення стану атмосферного повітря, а також координація дій органів влади та суб’єктів господарської діяльності з питань забруднення атмосферного повітря області.

Шляхи розв’язання проблем у галузі охорони атмосферного повітря

1. Аналіз існуючого стану атмосферного повітря Донецькій області.

2. Одним з основних засобів досягнення цієї стратегічної мети Програми є стабілізація та поступове покращення стану атмосферного повітря, а також координація дій органів влади та суб’єктів господарської діяльності з питань забруднення атмосферного повітря області.

Для досягнення мети Програми на 2018-2020 роки та прогноз до 2030 року необхідно комплексне, системне і цілеспрямоване вирішення наступних основних завдань:

•вдосконалення нормативно-правової бази в галузі охорони атмосферного повітря;

•здійснення організаційно-господарських, технічних та інші заходів щодо забезпечення виконання умов і вимог, передбачених у дозволах на викиди забруднюючих речовин суб’єктів господарювання та інший шкідливий вплив;

•вживання заходів щодо зменшення обсягів забруднюючих речовин в атмосферному повітрі;

•забезпечення безперебійної роботи і підтримання у справному стані споруд, устаткування і апаратури для очищення викидів та зменшення рівнів іншого шкідливого впливу;

•здійснення контроля за обсягом і складом забруднюючих речовин, що викидаються, рівнями іншого шкідливого впливу та ведення постійного обліку;

•залучення громадськості до природоохоронних дій через екологічне інформування та освіту населення.

 правове забезпечення. Правові засади виконання Програми складаються із чинного галузевого законодавства та нормативних актів місцевого рівня.

 фінансово-економічне забезпечення. Фінансово-економічний механізм реалізації Програми включає в себе засоби економічного та фінансового забезпечення діяльності у галузі охорони атмосферного повітря [2].

Загальне передбачене фінансування трьох запропонованих проектів – 341,8 млн грн, середній термін окупності – 5,1 року.

Чому Україна не дотримується екологічних стандартів?

Технологічні та структурні фактори, технології виробництва енергії та захисту довкілля застарілі. Українські ТЕС мають один з найнижчих рівнів техніко-економічних та екологічних показників у Європі. Основне обладнання ТЕС, впроваджене в експлуатацію в 60–70 роки минулого століття і спроектоване за нормами 1950-х років, відпрацювало свій парковий ресурс.

 Заміні підлягають енергоблоки із сумарною потужністю 12 ГВт, або 42% всієї встановленої потужності ТЕС України. Таким чином, середній коефіцієнт корисної дії українських ТЕС становить близько 32%, тимчасом як у розвинених країнах цей показник сягає 45%.

Ефективність більшості пилоочисних установок на ТЕС не дозволяє дотримуватися вимог Директиви 2001/80/ЕC, а установки очищення димових газів від оксидів сірки та азоту відсутні.

Низька ефективність енергетичного обладнання ТЕС робить впровадження очисних установок економічно недоцільним. Так, системи очищення димових газів можуть суттєво знижувати ККД енергоблока (на 1,5–2%, в деяких випадках – до 5%) за рахунок збільшення витрат електроенергії на власні потреби. Окрім того, такі системи потребують досить високих експлуатаційних витрат, які коливаються від 3 до 8 млн євро на рік.

Переважна більшість технологій сірко- азотоочисних установок розрахована на базові режими роботи енергетичного обладнання. Проте вугільні електростанції України вимушено працюють на покриття пікових і напівпікових навантажень у Об’єднаній енергетичній системі України. Це пов’язано з високою часткою атомної енергетики (48% за 2009 рік) у структурі виробництва електроенергії в Україні та переважною концентрацією наявних гідроресурсів на р. Дніпро, яка водночас є джерелом водопостачання для багатьох реґіонів країни.

Краматорська ТЕЦ з 2009 року, після реконструкції, переведена на переважне спалювання вугілля. Це може перетворити такі підприємства на додаткові джерела викидів SO2 та пилу. З огляду на те, що більшість ТЕЦ розташовуються в межах великих міських конгломератів, перехід на вугілля може відчутно підвищити техногенне навантаження у міських зонах[3].

 Розрахунок впливу роботи Краматорської ТЕЦ на споживання вугілля та забруднення води

 1. У більшості країн світу частка електроенергії, що виробляється на ТЕС, більше 50%. В якості палива зазвичай використовуються вугілля, мазут, газ, сланці.

 Викопне паливо відноситься до невідновлюваних ресурсів. Згідно з багатьма оцінками, вугілля на планеті вистачить на 100-300 років.               Основні світові запаси вугілля зосереджені в Росії, Китаї і США.  

 Краматорська ТЕЦ з 2009 року переведена на переважне спалювання вугілля. Окрім того, що таке підприємство є додатковим джерелом викидів SO2 та пилу, воно ще у великій кількості використовує запаси вугілля, які не відновлюються.

 Таким чином, структура запасів викопного палива не відповідає структурі його сучасного споживання при виробництві енергії. У перспективі - споживання вугілля в нашому регіоні викличе значні екологічні проблеми, матеріальні затрати і зміни у всій промисловості.

 Наша мета – прорахувати, які збитки ресурсам планети завдає одна ТЕЦ в такому невеликому місті як Краматорськ.

 Отже, для наочності ми прорахуємо, скільки вугілля наша ТЕЦ використовує щороку, скільки використано за час її роботи після реконструкції з 2009 року і скільки вугілля ще буде використано, наприклад, у найближчі 30 років, якщо нічого не зміниться.

 Потужність Краматорської ТЕЦ – 120 Мвт. Згідно з отриманими даними, щодоби споживається в середньому 500т вугілля. Враховуючи ці дані, можна прорахувати, скільки вугілля наша ТЕЦ використовує:

1)щороку -500*365 = 182500т

2)з 2009 року -500*3650 = 1825000т

3)через 30 років -500*10950 = 5475000т

 2. Поряд з паливом ТЕЦ споживає значну кількість води.

 Стічні води ТЕС і зливові стоки з їх територій забруднені відходами технологічних циклів енергоустановок і містять ванадій, нікель, фтор, феноли і нафтопродукти, при скиданні в водойми можуть вплинути на якість води, позначитись на видовому складі і чисельності водних організмів і бактерій,  призвести до порушень процесів самоочищення водоймів від забруднень і до погіршення їх санітарного стану.             
               Становить небезпеку і так зване теплове забруднення водойм з різноманітними порушеннями їх стану. ТЕС виробляють енергію за допомогою турбін, що приводяться в рух нагрітою парою. При роботі турбін необхідно охолоджувати водою відпрацьовану пару, тому від енергетичних станцій безперервно відходить потік води, підігрітої зазвичай на 8-12 ° С і скидається у водойму.

 В результаті підвищення температур в водоймі і порушення їх природного гідротермічного режиму інтенсифікуються процеси «цвітіння» води, зменшується здатність газів розчинятися у воді, змінюються фізичні властивості води, прискорюються всі хімічні і біологічні процеси, що протікають в ній, і т. д.

 Наша мета - вирахувати, скільки тон води проходить через ТЕЦ щороку, скільки води вже було забруднено та нагріто в результаті її діяльності з 2009 року та скільки води ще буде зіпсовано у найближчі 30 років, якщо не будуть запроваджені заходи з удосконалення роботи подібних підприємств.

 Для роботи ТЕЦ потрібна величезна кількість води. Згідно з даними, які ми отримали на сайті Краматорської ТЕЦ, для її щоденної роботи в середньому потрібно 23000м³ води. Тепер можемо порахувати, скільки води псується:

1. За 1 рік

23000*365 = 8395000м³

2. З 2009 року

23000*3650 = 83950000м³

3. Через 30 років

23000*10950 = 251850000 м³

Заключення

В цілому була досягнена мета розширення та класифікування знань про екологічні проблеми міста Краматорськ. Дізнались які саме підприємства шкодять екології, як вони працюють і які викиди та шкоду чинять.

Висновки: дізналися про небезпеку забруднення для здоров’я, можливі хвороби; дізналися про план поліпшення екологічної ситуації; наглядно продемонстрували масштабність екологічного впливу такого підприємства як Краматорська ТЕЦ навіть на рівні такого невеликого міста як Краматорськ. Якщо взяти такі приклади в масштабі хоча б однієї країни, то цифри будуть ще більш вражаючими.

Список використаних джерел

1. https://uk.wikipedia.org/wiki
2. https://dn.gov.ua/storage/app/sites/1/uploaded-files/Programa-povitrya.pdf
3.  http://www.average.com.ua/energy_green.pdf
4. https://news.finance.ua/ua/news/-/235280/visim-ekologichnyh-problem-ukrayiny
5.  https://ecotown.com.ua/news/Osnovni-ekolohichni-problemy-Ukrayiny-u-2014-rotsi/                            
6.  http://www.novaecologia.org/voecos-2089-1.html
7. http://kramtec.com.ua/