Теплоэнергетика

По суммарным выбросам вредных веществ в атмосферу теплоэнергетика занимает первое место среди отраслей промышленности. Доля предприятий отрасли в выбросах загрязняющих веществ от стационарных источников в субъектах Российской Федерации составляет: 60—70% — в Рязанской, Смоленской и Ростовской областях; 50—60% — в Ивановской, Тверской, Тульской, Амурской областях и Хабаровском крае; 40—50% — в Республике Бурятия, Алтайском крае, Костромской, Новосибирской, Омской, Иркутской областях, в Санкт-Петербурге; 30—40% — в Республике Татарстан, Ленинградской, Псковской, Кировской, Нижегородской, Пензенской, Ульяновской, Челябинской, Камчатской и Магаданской областях.

Если паровой котел — «сердце» электростанции, то вода и водяной пар — ее «кровь». Они циркулируют внутри установок, крутят лопатки турбин. Так вот эту «кровь» удалось сделать суперкритической, в несколько раз увеличив ее температуру и давление. Благодаря этому КПД электростанций существенно вырос. В таких экстремальных условиях обычные металлы выжить не могли. Потребовалось создать принципиально новые, так называемые конструкционные материалы для сверхкритических температур.

Львиная доля электроэнергии вырабатывается в мире на тепловых и атомных станциях, где рабочим телом служит водяной пар. Переход на его сверхкритические параметры (температуру и давление) позволил повысить КПД с 25 до 40%, что дало огромную экономию первичных энергоресурсов — нефти, угля, газа — и в короткий срок многократно повысило энерговооруженность нашей страны. Это стало реальным во многом благодаря основополагающим исследованиям А. Е. Шейндлина теплофизических свойств водяного пара в сверхкритических состояниях. Параллельно с ним многие ученые мира вели разработки в этом направлении, но решение удалось найти отечественному энергетику. Им разработаны не имевшие аналогов в мире методики и экспериментальные установки.

Международный комитет по присуждению премии «Глобальная энергия» определил трех лауреатов. Премиальный фонд 2004 г. в размере 900 тыс. долларов будет поделен между ними. Премия «За разработку физико-технических основ и создание энергетических реакторов на быстрых нейтронах» присуждена академику РАН Федору Нитенкову и профессору Леонарду Дж. Коху (США). Премии «За фундаментальные исследования теплофизических свойств веществ при предельно высоких температурах для энергетики» удостоен академик РАН Александр Шейндлин.

Теплоэнергетика — крупнейший потребитель пресной воды. В 2002 г. ее было использовано 20,7 млрд м3 воды. Более 50% тепловых электростанций соблюдают нормы предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ в водоемы. Экономия воды за счет оборотных систем составляет 71%.

Большая часть воды расходуется на охлаждение различных агрегатов, в связи с чем тепловые электростанции являются источниками теплового загрязнения, от электростанции непрерывно отходят потоки воды, подогретые обычно до 8—12°С. Крупные ТЭС сбрасывают ее в подогретом состоянии со скоростью 80—90 м/с.

Зона подогрева, образующаяся в месте впадения теплой «реки», представляет собой своеобразный участок водоема, в котором температура максимальна в точке водосбора и уменьшается по мере удаления от нее. У крупных ТЭС она занимает площадь в несколько десятков квадратных километров. Зимой в зонах подогрева образуются полыньи (в северных и средних широтах). В летние месяцы температура воды в них зависит от естественной температуры забираемой воды. Если в водоеме температура воды 20°С, то в зоне подогрева она может достигать 28—32°С.

В результате повышения температур в водоеме и нарушения их естественного гидротермического режима интенсифицируются процессы «цветения» воды, уменьшается способность газов растворяться в воде, меняются ее физические свойства, ускоряются все химические и биологические процессы, протекающие в ней, и т.

Основной составляющей загрязненных стоков становятся минеральные вещества. К минерализованным сточным водам в теплоэнергетике относятся продуктивные воды оборотных систем охлаждения, сточные воды водоподготовительных установок и установок очистки конденсата. Солевые стоки представляют собой смесь солей исходной воды, сконцентированных в 5—10 раз, и солей реагентов, идентичных по составу солям природной воды. Влияние этих стоков на минерализацию поверхностных водоемов незначительно.

Отрасль в больших объемах генерирует отходы. Золоотвалы, проектирующиеся в период отсутствия жестких требований к их гидроизоляции и не имеющие противофильтрационных экранов, становятся крупномасштабными источниками загрязнения подземных вод и почвогрунтов.

Например, в Курганской области под золоотвалом ТЭЦ-2, расположенном в черте города Кургана, занято 250 га, здесь на многие годы скопилось около 20 млн т золы. Золоотвал — источник интенсивного пыления, в результате загрязняются почвы, основные водозаборы Кургана и области, подземные воды.

В будущем еще более возрастет значение централизованного теплоснабжения городов от крупных ТЭЦ; оно позволит ликвидировать множество мелких отопительных котельных, трубы которых нередко дымят на уровне верхних этажей многоэтажных зданий. Около 50% тепла, необходимого городам, выработано на теплоэлектростанциях.

Воздействие установок на окружающую среду зависит от вида сжигаемого топлива.

Твердое топливо. Предприятия угольной промышленности сосредоточены в Кузнецком, Печерском, Канско-Ачинском, Донецком (территория России), Подмосковном, Южно-Якутском угледобывающих бассейнах и в ряде регионах России. На экологическую обстановку этих районов в той или иной степени воздействуют 170 шахт, 65 разрезов, 70 углеобогатительных предприятий отрасли. В соответствии с энергетической стратегией России к 2020 г.

Отрасль оказывает существенное отрицательное влияние на водные и земельные ресурсы. Основные источники выброса вредных веществ в атмосферу — промышленные, вентиляционные и аспирационные системы шахт и обогатительных фабрик и др.

Загрязнение воздушного бассейна в процессе открытой и подземной добычи угля, транспортировки и обогащения каменного угля вызвано буровзрывными работами, работой двигателей внутреннего' сгорания и котельных, пылением угольных складов и породных отвалов и другими источниками.

В 2002 г. объем выбросов вредных веществ в атмосферу от предприятий отрасли возрос относительно 1995 г. на 30%, главным образом из-за вновь учитываемых выбросов метана от вентиляционных и дегазационных установок на шахтах.

По объему выбросов вредных веществ угольная отрасль занимает шестое место в промышленности Российской Федерации (вклад на уровне 5%). Степень улавливания и обезвреживания загрязняющих веществ крайне низка (9,1%), при этом не улавливаются углеводороды и ЛОС.

В 2002 г. выросли выбросы углеводородов (на 45,5 тыс. т), метана (на 40,6 тыс. т), сажи (на 1,7 тыс. т), ряда других веществ; отмечено снижение выбросов ЛОС (на 5,2 тыс. т), диоксида серы (на 2,8 тыс. т), твердых веществ (на 2,2 тыс. т).

В сточных водах предприятий угольной промышленности насчитывается более 40 загрязняющих веществ, в том числе взвешенные вещества, минеральные соли, органические соединения, нефтепродукты, соединения азота, тяжелые металлы. Объем загрязненных сточных вод в 2002 г. составил 397 млн т. Из общего объема сточных вод 79% сбрасываются недостаточно очищенными, 21% — без очистки.

Зольность угля, поступающего от отдельных поставщиков на ТЭС, превышает 79% (в Великобритании она в соответствии с законодательством — 22%, в США — 9%). И увеличение выброса летучей золы в атмосферу продолжается. Между тем электрофильтры для золоулавливания производит лишь один Семибратовский завод, удовлетворяя ежегодные потребности в них не более чем на 5%.

ТЭС, работающие на твердом топливе, интенсивно выбрасывают в атмосферу продукты угля и сланцев, содержащих до 50% негорючей массы и вредных примесей. Удельный вес ТЭС в электробалансе страны составляет 79%. Они потребляют до 25% добываемого твердого топлива и сбрасывают в среду обитания человека более 15 млн т золы, шлаков и газообразных веществ.

В США каменный уголь продолжает оставаться основным видом топлива для электростанций. К концу столетия все электростанции там должны стать экологически чистыми, предстоит повысить КПД до 50% и более (сейчас 35%). Чтобы ускорить внедрение технологий очистки угля, ряд угольных, энергетических и машиностроительных компаний при поддержке федерального правительства разработал программу, на реализацию которой потребуется 3,2 млрд долларов. В течение 20 лет только в США новые технологии будут внедрены на существующих электростанциях общей мощностью 140 тыс. МВт и на новых переоборудуемых электростанциях общей мощностью 170 тыс. кВт.

Экологические технологии сжигания топлива. Традиционный диффузионный способ сжигания даже высококачественных углеводородных топлив приводит к загрязнению окружающей атмосферы главным образом оксидами азота и канцерогенными веществами. В связи с этим необходимы экологически чистые технологии сжигания этих видов топлива: с высоким качеством распыления и смешения с воздухом до зоны горения и интенсивным сжиганием обедненной, предварительно перемешанной, топливно-воздушной смеси, оптимальная с термохимической точки зрения камера сжигания (КС) должна обеспечивать предварительное испарение топлива, полное и равномерное перемешивание его паров с воздухом и устойчивое сжигание обедненной горючей смеси при минимальном времени ее пребывания в зоне горения.

В этом плане гораздо эффективнее традиционного диффузного гибридный способ сжигания, представляющий комбинацию диффузной зоны с каналом для предварительного испарения и перемешивания топлива с воздухом.

Разработаны технологии сжигания угля в котлах с циркулирующим кипящим слоем, где достигается эффект связывания экологически опасных примесей серы.

При сжигании угля в псевдосжиженном слое выброс в атмосферу соединений серы уменьшается на 95%, а окислов азота — на 70%.

Очистка дымовых газов. Для очистки дымовых газов применяется известково-каталитический двухступенчатый метод с получением гипса, основанный на поглощении диоксида серы известняковой суспензией в две ступени контакта. Подобная технология, как свидетельствует мировой опыт, наиболее распространена на тепловых электростанциях, сжигающих жидкое и твердое топливо с различным содержанием серы в нем, и обеспечивает степень очистки газов от окислов серы не ниже 90—95%. Большое количество отечественных электростанций работают на топливе со средним и высоким содержанием серы в нем, поэтому этот метод должен получить широкое распространение в отечественной энергетике. У нас в стране практически отсутствовал опыт очистки дымовых газов от сернистого ангидрида мокрым известняковым способом.

На долю ТЭС приходится около 70% выбросов оксидов азота в атмосферу. В США и Японии методы очистки дымовых газов от оксидов азота нашли широкое применение, в этих странах работает более 100 установок, в которых используется метод селективного каталитического восстановления оксидов азота аммиаком на платино-ванадиевом катализаторе, правда, стоимость этих установок очень высока, а срок службы катализатора — незначителен.

Повышение качества углей. Предварительная подготовка углей для электростанций уменьшает выбросы в атмосферу, однако существенных результатов пока достичь не удалось. При обогащении угля средней зольности для обеспечения топливом энергоблока мощностью 1000 МВт ежегодно образуется около 450 тыс. т отходов обогащения. Для их размещения требуется 65 га территории. Кроме того, в процесс обогащения вовлекаются 600 тыс. м3 сточных вод с содержанием около 4 тыс. т загрязняющих веществ.

В последние годы в США фирмой «Генезис рисерч оф Аризона» разработана технология получения так называемого самоочищающегося угля. Такой уголь лучше горит, и при его использовании в дымовых газах оказывается на 80% меньше диоксида серы, дополнительные же расходы составляют лишь часть затрат на установку скрубберов. Технология получения самоочищающегося угля включает две стадии. Первоначально от угля посредством флотации отделяются примеси, затем уголь размалывается в порошок и добавляется в шлам, при этом уголь всплывает и примеси тонут. На первой стадии удаляется почти вся неорганическая сера, а органическая остается. На второй стадии порошкообразный уголь соединяется с химическими веществами, название которых является коммерческой тайной, и затем уплотняется в комки величиной с виноградину. При сгорании эти химические вещества вступают в реакцию с органической серой, причем сера надежно изолирована, что исключает ее попадание в атмосферу. Комки такого модифицированного угля можно транспортировать, хранить и применять как обычный уголь.

Парогазовые системы. Эффективная комплексная система, обеспечивающая не только улавливание вредных примесей из дымовых газов ТЭС, но и одновременно снижающих примерно на 20% удельный расход топлива на производство электроэнергии, разработана в Энергетическом институте им. Г. Н. Кржижановского. Суть ее в том, что перед сжиганием в топке паровых котлов ТЭС уголь газифицируют, очищают от твердых (содержащих вредные вещества) примесей и направляют в газовые турбины, где продукты сгорания с температурой 400—500°С сбрасываются в обычные паровые котлы. Подобные парогазовые системы широко используют энергетики ряда стран для уменьшения выброса в атмосферу.

Глубокая комплексная переработка угля. За рубежом интенсивно ведутся работы по отработке технологий и оборудования газификации угля для полного обеспечения промышленности в горючих газах, синтез-газе и водороде. В Нидерландах введена в действие демонстрационная установка кислородной газификации угля для энергоблока мощностью 250 МВт. Намечен ввод четырех подобных установок от 175 до 330 МВт в Европе, десяти установок от 100 до 500 МВт в США и одной установки мощностью 400 МВт в Японии. Процессы газификации при высоких температурах и давлениях дают возможность перерабатывать угли широкого ассортимента.

Известны исследования по высокоскоростному пиролизу и каталитической газификации, реализация которых сулит огромные выгоды.

Необходимость углубления переработки угля продиктована предшествующим ходом развития тепло- и электроэнергетики: наилучшие результаты достигаются при комбинированной переработке угля в электричество и тепло. Качественный скачок в использовании угля связан с его комплексной переработкой в рамках гибких технологий. Решение этой сложной проблемы потребует новых технологических установок для энергохимических комплексов, которые обеспечат повышение экономичности ТЭС, снижение капитальных удельных затрат и кардинальное решение вопросов экологии.

Курс на повышение эффективности тяжелой промышленности и одновременно сохранение природной среды отвечает насущным интересам страны. Это хорошо видно на примере Кузнецкого бассейна, где с участием Президента РФ Владимира Путина была определена судьба угольной промышленности России. Результатом этого решения стало увеличение доли угля в топливном балансе страны, повышение ее энергетической безопасности. Шахтеры Кузбасса ежегодно добывают 150 млн т топлива, а ведь еще пять лет назад эта цифра составляла 100 млн т.

Чтобы не нарушать экологическое равновесие, горняки начали активно заниматься глубокой переработкой сырья. В регионе построено еще около 30 комплексов, где уголь станет превращаться в новую продукцию.

Жидкое топливо. Крупнейшие предприятия нефтедобывающей промышленности сосредоточены в районах месторождений Западно-Сибирского и Волго-Уральского нефтегазоносных бассейнов. Добычу нефти ведут 10 нефтяных компаний и 155 самостоятельных акционерных обществ (включая малые предприятия). По прогнозам специалистов Российской академии наук, в 2004 г. объем добычи «черного золота» в нашей стране достигнет 455 млн т. По сравнению с уровнем 1999 г. прирост составит 150 млн т (примерно столько нефти ежегодно добывают Ирак, Иран и Норвегия). В докладе, подготовленном учеными, было особо отмечено, что из всего прироста 100 млн т, или две трети, приходится на Западную Сибирь. В энергетической стратегии России до 2020 г. ЗападноСибирская нефтегазовая провинция — базовый регион добычи нефти и газа. Он дает стране более двух третей всей нефти и газового конденсата, а также более 90% природного газа.

В свое время нефть потеснила уголь и вышла на первое место в мировом энергетическом балансе. Мы являемся свидетелями начала новой эры, когда природный газ оттеснит нефть на второй план. Ведь если эмиссионное загрязнение при производстве энергии на основе нефти в два с лишним раза меньше, чем при использовании торфа или угля, то природный газ, в свою очередь, в три раза чище, чем нефть. Но природный газ обойдет нефть только после того, как начавшийся процесс превращения его в глобальный товар наберет полные обороты.

Определенные в «Основных положениях энергетической стратегии России на период до 2020 года» количественные показатели развития ТЭК предусматривают рост к 2020 г. добычи нефти до 520 млн т.

Для реализации стратегии расширенного воспроизводства минерально-сырьевой базы углеводородных ресурсов МПР России разрабатывает программы лицензирования пользования недрами на 2004—2005 гг. и основные направления лицензирования на 2006— 2010 гг. по нефтегазоносным провинциям территории и акватории Российской Федерации. На весь период до 2020 г. главными районами лицензирования и прироста углеводородного сырья будут Западно-Сибирская, Лено-Тунгусская и Тимано-Печорская провинции. Предполагается ускоренный рост подготовки запасов углеводородов после 2005—2010 гг. в Баренцевом, Карском и Охотском морях, а также в российском секторе Каспийского моря.

Огромное влияние на окружающую среду оказывает техническое состояние объектов нефтедобычи: значительная часть скважин находится в аварийном состоянии, свыше 50% внутрипромысловых трубопроводов физически устарели (имеют возраст более 15 лет) и относятся к категории высокоаварийных. Буровые вышки и нефтешламовые амбары не имеют гидроизоляции и нередко устроены в карстовых выемках, количество накопленного бурового шлама превышает 1 млн т. На территории России работает 16 нефтеперерабатывающих комбинатов.

В 2002 г. предприятия отрасли выбросили в атмосферу 621 тыс. т загрязняющих веществ (твердые вещества, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота и др.). Сточные воды в объеме до 1302,6 млн м3 сбрасываются в поверхностные водные объекты и на рельеф.

Развитие нефтедобывающих комплексов сопровождается значительным изъятием из оборота земель. Возрастающее техногенное воздействие нефтегазодобывающего хозяйства на окружающую среду привело к необратимым изменениям природных комплексов. Вследствие этого, а также вырубки лесов и уничтожения почвенно-растительного слоя, изменения гидрологического режима рек, болот развиваются неуправляемые процессы — оседание зем- ой поверхности, региональные изменения химического состава одземных вод, нарушение криогенных процессов в условиях раз- ития вечномерзлотных пород, а также наносится невосполнимый щерб растительному и животному миру.

Окружающая среда загрязняется из-за аварий и утечек нефти а суше и на море, в ходе эксплуатации нефтяных месторождений ри разработке новых и даже при прекращении эксплуатации неф- яных вышек без их должной консервации. Каждый год на трубо- роводах, а их протяженность в России составляет более 35 тыс. км, роисходит порядка 50 тыс. аварий или утечек нефти. По информа- ,ии WWF, общий объем нефтеводяных эмульсий и других загряз- ителей в районах нефтеразработок оценивается в 1,2 млрд т. А число решенных без консервации нефтяных разработок достигает 15 тыс.

Из новых проектов наибольшие опасения вызывают нефтераз- аботки вблизи Куршской косы, проект нефтепровода Ангарск— [ацин через территорию национального парка, строительство неф- яного терминала в Приморье и, конечно, проекты «Сахалин-1» и Сахалин-2», угрожающие популяции серых китов в Охотском море.

По подсчетам МПР, в стране выявлено 70 «взрывных» бесхоз- ых скважин, которые в любой момент могут начать фонтанировать ли даже взрываться. К категории опасных отнесено 564 скважины, гтавным образом сконцентрированные в Тюменской области, Яма- о-Ненецком автономном округе, Республике Коми и Дагестане. На ераспределенном участке недр насчитывается в общей сложности олее 6 тыс. скважин: 4 тыс. из них ликвидированы, чуть менее тыся- и законсервированы и почти тысяча не имеет хозяев.

Нефть состоит из углеводородов (80—90%) и гетероорганиче- ких соединений (10—20%), в состав которых, кроме углерода и одорода, входят сера, кислород и различные металлы, в первую чередь ванадий.

Значительная часть ценных веществ, концентрирующихся в ысококипящих фракциях и остатках, попадает в мазут, гудрон, сфальт, в составе топлива сгорает в двигателях. Сероорганические смолистые вещества, при чрезмерном наличии их в горючем, худшают его эксплуатационные свойства: в процессе горения обязуются окислы серы и соответственно серная и сернистая кис- оты. В течение года на земле «вылетает в трубу» 6,8 х 109 т углеро- а и 9 х 107 т серы. В пересчете на продукты сгорания это 2,5 х Ю10 т вуокиси углерода и 2,8 х Ю8 т серной кислоты.

При сжигании жидких топлив (мазута) с дымовыми газами в гмосферный воздух поступают сернистый и серный ангидриды, ксиды азота, газообразные и твердые продукты неполного сгора- gt; - 6659

ния топлива, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологических позиций жидкое топливо обладает более «гигиеническими» свойствами: отпадает проблема золоотвалов, которые занимают значительные территории, исключают их полезное использование и являются источником постоянных загрязнений атмосферы в районе станции из-за уноса золы с ветрами. В продуктах сгорания жидких видов топлива отсутствует летучая зола. Применение двухтопливных гибридных камер сгорания вместо традиционных однозонных диффузионных КС с использованием частичного замещения части углеводородного топлива водородом (6% от массы углеводородного топлива) снижает расход нефтяного топлива на 17—20%, уровни выброса частиц сажи — на порядок, бензопирена — в 10—15 раз, оксидов азота — в 5 раз.

В большинстве стран запрещено сжигание нефтяного топлива с сернистостью выше 0,5%, в России же половина солярки не укладывается в этот норматив, а сернистость котельного топлива достигает 3%.

Сжигать нефть, говоря словами Д. И. Менделеева, все равно, что топить печи ассигнациями. Поэтому доля использования жидкого топлива в энергетике за последние годы существенно снижается. Зарождающаяся тенденция будет в дальнейшем усиливаться в связи с существенным расширением использования жидкого топлива в других областях народного хозяйства: на транспорте, в химической промышленности, в том числе в производстве пластмасс, смазочных материалов, предметов бытовой химии и т. д. К сожалению, используется нефть не лучшим образом. В 1984 г. при мировом производстве нефтепродуктов 2750 млн т бензина получено 600 млн т керосина и реактивного топлива — 210, дизельного топлива — 600, мазута — 600 млн т. Хороший пример ресурсосбережения показала Япония, которая стремится максимально снизить зависимость страны от импорта нефти. Для решения этой важной экономической задачи на протяжении последних 20 лет прилагались просто гигантские усилия. Приоритетное внимание получила энергосберегающая технология. И как итог проделанной работы — для производства того же объема валового национального продукта Японии сегодня требуется в два раза меньше нефти, чем в 1974 г. Несомненно, нововведения благоприятно сказались на улучшении экологической обстановки.

По подсчетам экспертов, для стабильного обеспечения России топливом необходимо удерживать объемы переработки нефти на уровне 190—200 млн т в год, причем глубина переработки должна достигнуть к 2010 г. 82-84%.

Облагораживание нефти и нефтепродуктов с помощью водорода (гидроочистка) с одновременной утилизацией серы в отечественной промышленности развивается слабо. В этом отношении мы серьезно уступаем зарубежным странам. Прямое выделение из нефти соединений, содержащих серу и азот, вовлечение их в хозяйственный оборот почти не используется. Исключение — получение-небольшого количества нефтяных кислот, например, для того, чтобы улучшить противоизносные свойства реактивных видов топлива.

Ежегодно на промыслах и перерабатывающих заводах без пользы сжигаются десятки миллиардов кубометров сопутствующего газа. Для нефтяных регионов он может служить источником дешевой энергии, которую можно использовать для получения водорода. Увеличив же его содержание в нефти с 12—13 до 13,7—14%, удастся резко повысить ее качество, для гидрооблагораживания тонны нефти требуется всего 15—20 кг водорода.

Дешевле очищать мазут от серы на немногих специализированных нефтепредприятиях, чем создавать сложнейшие и очень дорогие очистные комплексы на сотнях электростанций. Подобная переориентация обойдется в 2—2,5 раза дешевле для народного хозяйства. Только на городских ТЭЦ использовано более 40 млн т мазута со средним содержанием серы 2,5%. В итоге в атмосферу выброшено около 2,4 млн т окислов серы. Между тем за рубежом хорошо отработана технология освобождения мазута от серы до 1%.

В России введены в строй новые крупные мощности по глубокой переработке нефти — две установки каталитического крекинга в Омске и Уфе на 4 млн т мазута каждый; производство битума на 750 тыс. т в Москве; вакуумная переработка мазута на 4 млн т в Ярославле; установка по производству полипропилена на 100 тыс. т в Москве; в Орске запущены мощности гидроочистки нефти на 2 млн т.

Измёнения в окружающей среде при добыче и транспортировке нефти. Крупномасштабная деятельность при разведке и добыче нефти и газа на севере Западной Сибири вызвала значительные нарушения в окружающей среде. Здесь дан толчок различным поверхностным процессам, которые вызовут негативные изменения ветландов, почв, мерзлоты и экосистем региона, а также недр, так как при разведочном бурении, эксплуатации скважин и сейсмозондировании с использованием мелких и глубоких взрывов нарушаются флюидные системы, в том числе высоконапорные.

Дополнительный ущерб окружающей среде наносят аварии на буровых установках и платформах, это наиболее типичные причины загрязнения нефтью поверхностных вод.

Загрязнение почв нефтью в местах, связанных с ее добычей, транспортировкой и распределением, превышает фоновые в десятки раз.

При утечке нефти и нефтепродуктов, при авариях подводных трубопроводов, устройстве береговых и подводных траншей происходят загрязнение воды, механическое разрушение берегов и русел в месте прохождения трубопроводов. Следствие этого — ухудшение качества воды и условий обитания водных организмов и растений.

Непоправимый ущерб земляные работы наносят малым (шириной 20—30 м) рекам, иногда такие реки отводят в сторону или перекрывают земляными дамбами, а по окончании строительства русло «забывают» восстановить. В результате река уходит в сторону, впадает в болото и т. п., а в нижнем течении вдруг обнаруживается, что речка исчезла или превратилась в ручеек.

Особенно опасно для природы попадание нефти в реки Арктического бассейна. В арктических районах саомочищение водоемов происходит в десятки раз медленнее, чем в средней полосе. Нефтяные осадки, накапливаясь в виде отложений на дне прибрежной части арктических морей, ухудшают условия жизни микроорганизмов и среду обитания ценных пород рыб.

В случае вытекания нефти по земной поверхности из нефтепровода загрязняется почвенно-растительный покров, при этом уничтожается растительный покров, что может привести к смене пастбищ животными или путей их миграции. Самовозгорание или сжигание разлившейся нефти с целью удаления ее с поверхности земли загрязняет приземный слой атмосферы. Стекание нефти в пониженные участки местности, сопровождающееся инфильтрацией ее в грунтовую среду, способствует загрязнению подземных вод, рек и водоемов.

Десятки миллионов тонн нефти ежегодно теряет Россия в результате аварий. Дня не обходится без сообщений об авариях на нефте- и продуктопроводах в различных регионах Российской Федерации. В России эксплуатируется более 200 тыс. км магистральных нефте- и газопроводов. Около 10% трубопроводов работают более 35 лет, 32% — более 20 лет. В большинстве случаев нефтедобывающие компании, эксплуатирующие трубопроводы, не владеют ими и не отвечают за последствия. А только из магистральных трубопроводов вытекает от 20 до 50 млн т добываемой нефти в год. Старые трубы не только имеют обыкновение «рваться», но и не оснащены автоматическими системами, которые помогают вовремя узнать об этом. Существует по меньшей мере 2 тыс. участков, где магистральные нефтепроводы пересекают реки и водохранилища. Аварийные службы не имеют ни специальной подготовки, ни средств для борьбы с разлившейся на воде нефтью.

В США создан страховой фонд ликвидации аварий на нефтепроводах — 20 млрд долларов. Там не ждут, когда владелец начнет ремонтные работы. В дело вступает государство, а потом разбираются, кто виноват, кого призвать к ответу. В порты США не заходят однокорпус- нуе танкеры. Люди не хотят жить под страхом экологической катастрофы, поэтому принят закон, который нельзя обойти.

В процессе бурения скважины неизбежно образуются отходы, содержащие различные химические соединения. Возле каждой скважины выкапывается яма вместимостью до 500 м3, которую называют «шламовый амбар». Как только он заполняется отходами, похожими на жидкое тесто, нефтяники обязаны его засыпать песком, дать отстояться год и, присыпав сверху, выровнять (спланировать, как говорят сами производственники). Стоимость работ по ликвидации одного амбара — 500—700 тыс. рублей. Солидная нефтяная компания ежегодно ликвидирует сотни таких амбаров.

«Сургутнефтегаз» привлек ученых из Института леса имени В. Н. Сукачева СО РАН для решения этой проблемы. В ходе исследования выяснилось, что научного обоснования необходимости засыпки амбаров не существует. Применяемый ныне способ рекультивации методом засыпки не защищает окружающую среду от воздействия вредных веществ, которые выносятся грунтовыми водами. Вещества, закупоренные от поступления воздуха, продолжают функционировать как источник загрязнения. В определенных пропорциях отходы бурения могут применяться как удобрения для сельского хозяйства.

Вследствие этих экспериментов родилась новая технология рекультивации амбаров. Амбар (по сути, яму с насыпью по краям) не засыпают, а лишь обсаживают растениями-аборигенами, т. е. характерными для данной местности. Иными словами, на месте бывшего шламового амбара ускоряют процесс заселения и формирования лесной растительности. Стоимость рекультивации одного шламового амбара новым методом в 2—10 раз дешевле традиционного.

На месторождениях «Сургутнефтегаза» рекультивировано по новой технологии 1000 шламовых амбаров, и теперь на месте безжизненных ям красуются лесные колки, в которых начали плодиться зайцы, лисы, а там, где образовались озерца, — ондатры и утки. По оценкам специалистов, возврат к старой технологии — засыпки песком шламовых амбаров — только в масштабах территории, осваиваемой ОАО «Сургутнефтегаз», приведет к существенным негативным последствиям: ежегодно потребуется добывать более 600 тыс. м3 песка и, как следствие, произойдут разрушение экосистем водоохранных зон болот и озер на площади 7 га и выброс в атмосферу 2,5 т вредных веществ, в том числе бензопирена.

Природный газ. По экологическим критериям природный газ — наиболее оптимальное топливо. В продуктах сгорания отсутствуют зола, копоть и такие канцерогены, как бензопирен.

При сжигании газа единственным существенным загрязнителем атмосферы остаются окислы азота. Однако выброс окислов азота при сжигании на ТЭС природного газа в среднем на 20% ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не свойствами самого топлива, а особенностями процессов их сжигания. Коэффициент избытка воздуха при сжигании угля ниже, чем при сжигании природного газа. Таким образом, природный газ — наиболее экологически чистый вид энергетического топлива и по выделению оксидов азота в процессе горения.

По данным Минэнерго, в центральных регионах России газ составляет до 80% топливного баланса территорий, а в среднем по стране — 50%. При экспортной стоимости газа более 100 долларов за 1 тыс. м3 внутри страны его цена составляет всего лишь 20 долларов. Однако для регионов сжигать газ для своих потребностей выгодно из-за его дешевизны в отличие от других видов топлива, к примеру, угля и мазута. В США она составляет 27%, в Японии — 9, а в Китае всего — 2%.

По доказанным запасам природного газа Россия лидирует: более 30% мировых запасов, которых при нынешних темпах добычи может хватить более чем на 81 год. На все остальные страны Европы и СНГ, вместе взятые, приходится лишь 8,7% таких запасов.

При этом Норвегия может рассчитывать на 33,5 года, а месторождения Великобритании истощатся менее чем через 7 лет. Казахстан, Туркмения и Узбекистан в общей сложности обладают 3,7% мировых запасов, но только Казахстан сможет эксплуатировать свои месторождения свыше 100 лет. В любом случае все названные страны способны обеспечить только краткосрочные потребности Европы в природном газе, а на более отдаленную перспективу у России нет конкурентов. На втором месте в мире находится Иран — 14,8% мировых запасов, которые истощатся не ранее чем через 100 лет.

Большее внимание западных корпораций привлекает Катар с его 9,2% мировых запасов и возможностью столь же длительной их эксплуатации. Кроме того, зарубежных потребителей привлекают на Ближнем Востоке месторождения в ОАЭ — 3,9% мировых запасов, в то время как Саудовская Аравия с ее 4,1% использует весь добываемый в настоящее время газ для внутренних потребностей. Согласно данным Госкомстата России, в 2002 г. добыто 561 млрд м3 природного газа.

Определенные в «Основных положениях энергетической стратегии России на период до 2020 года» количественные показатели ТЭК предусматривают рост к 2020 г. добычи газа до 680-730 млрд м3.

Использование газа в мире составляло в 1998 г. приблизительно 23% от общего потребления энергоносителей. Ожидается, что к 2010 г. эта цифра возрастет до 25%. По оценкам экспертов, наиболее быстрыми темпами будет увеличиваться его потребление в промышленности и электроэнергетике, в то время как в коммунально-бытовом секторе этот рост будет меньшим.

Энергетическая стратегия России предписывает при строительстве новых и перевооружении старых ТЭЦ делать упор на парогазовые установки.

Еще в 1976 г. на Ленинградском металлическом заводе была спроектирована самая мощная в мире газовая турбина в 100 Мвт. Однако предпочтение было отдано строительству крупных АЭС, а полностью регулируемые цены на газ позволяли не думать о техническом прогрессе и необходимости снижения удельного расхода топлива.

Мир переходит на парогазовые установки, преимущества которых вытекают из законов термодинамики. В ПГУ энергия газа работает не один раз, как в паросиловой установке, а дважды. Сначала в камере сгорания турбины, а затем во второй турбине, пар для которой генерируется при охлаждении частично отработавших в первом контуре продуктов. В газотурбинном, верхнем цикле КПД достигает 38%, в паровом — еще 20%. Таким образом, общий КПД ПГУ — 60%, а для паросиловых установок 40% составляет почти недостижимый предел. Газовые турбины просты и компактны, их удельная стоимость в 2—3 раза дешевле. Неудивительно, что на парогазовые и газотурбинные станции приходится до 70% вводимых в мире генерирующих мощностей. Только в США ежегодно вводится парогазовых установок на 40—50 млн кВт. Развивают это направление Китай, Индия, Германия, Англия.

Первая парогазовая теплоэлектростанция — Северо-Западная ТЭС — введена в 2001 г. в Санкт-Петербурге. Электрическая мощность ПГУ-220 в Тюмени — 640 МВт, тепловая — 1700 гигакалорий.

В этой области Россия намного уступает развитым странам. В 1990-е годы вводили мощностей в 12 раз меньше, чем в 1970-е. В новых экономических условиях пришлось вновь вспомнить о парогазовой технологии. На Ивановской ГРЭС запущен опытный стенд с отечественной газовой турбиной мощностью 110 МВт, что лишь в 1,5 раза уступает немецкой турбине на Северо-Западной ТЭС, совокупная мощность которой достигает 450 МВт. В столице турбиностроения Санкт-Петербурге концерн «Силовые машины» разрабатывает газотурбинную установку мощностью 180 МВт. «Рыбинские моторы» вместе с украинским НПО «Машпроект» спроектировали ПГУ мощностью 325 МВт.

Парогазовые установки планируется запустить на ТЭС в Сочи, Пскове, Иванове. Над газовыми турбинами работают многие заводы (особенно активно — «Рыбинские моторы»), выпускающие авиационные двигатели. Для «оборонки» это выход: газотурбинные установки малой мощности становятся все популярнее на небольших промышленных предприятиях.

Малые газотрубные тепло- и электростанции, как показали первые экспериментальные образцы, могут существенно удешевить стоимость коммунальных услуг.

В Белгороде началось строительство ТЭС «Луч», где впервые будет установлена отечественная газовая турбина для получения тепла и электроэнергии для городского коммунального хозяйства. Отработанные на турбине мощностью 30 МВт газы подогревают воду, которая идет на отопление города. По инженерным расчетам, подобные ТЭС — самый дешевый путь решения проблемы отопления небольших городов при том условии, что они подключены к газовым магистралям.

Изменения в окружающей среде при транспортировке газа. Современный магистральный трубопровод представляет собой сложное инженерное оборудование, которое помимо линейной части (собственного трубопровода) включает в себя установки для подготовки нефти или газа к перекачке, насосные и компрессорные станции, резервуарные парки, линии связи, систему электрохимической защиты, дороги, идущие вдоль трассы, и подъезды к ним, а также временные жилые поселки эксплуатационников.

Общая протяженность газопроводов в России составляет примерно 140 тыс. км. Например, на территории Удмуртской Республики проходят 13 магистральных трубопроводов, доля выбросов которых составляет более 30% от соответствующего объема по республике. Выбросы, главным образом метана, распределены подлине газопроводов, в основном вне пределов населенных пунктов.

Ширина «коридора», в пределах которого ведутся основные строительные работы, регламентируется нормами отвода земель, например, для трубопроводов диаметром 1220—1420 мм она составляет от 30 до 45 м. В некоторых случаях для доставки труб и материалов сооружают дороги, что вызывает необходимость использования дополнительных земель за пределами полосы.

Традиционная технология сооружения магистральных трубопроводов связана с неизбежными нарушениями земной поверхности в процессе планирования трассы, срезки грунта на продольных и поперечных уклонах, расчистки трассы от растительности. Нарушенные при строительстве грунты восстанавливают свои природные структурные связи, плотность сложения, сопротивление сдвигу, сжимаемости не ранее чем через 10—20 лет. В этот период неустойчивости возможны эрозия, оползни, сели, не учтенные при проектировании уже потому, что инженерно-геологические изыскания до начала строительства проводятся в ненарушенных грунтах.

От конструкции трубопровода зависят формы нарушения земной поверхности. Так, подземная и полуподземная прокладки предполагают разработку траншей, а надземная — устройство насыпи. Указанные нарушения (воздействия) активизируют эрозионные процессы на талых грунтах, криогенные — на многолетнемерзлых, русловые деформации — на переходах через реки, рельефообразование — на горных участках и пустынях.

Воздействие на окружающую среду в эксплуатационный период проявляется в течение более длительного времени, чем при строительстве. Основная форма воздействия — загрязнение. Утечки транспортируемых продуктов приводят к загрязнению грунтов вдоль трубопровода, а также пересекаемых рек и водоемов.

Существенному загрязнению подвергается атмосферный воздух вследствие потерь от больших и малых «дыханий» резервуаров, утечек газа и т. д.

Магистральные трубопроводы прокладывают в различных природно-климатических зонах со своими геологией, гидрологией, географическим ландшафтом, освоенностью, чувствительностью к воздействиям, характером и размером их последствий и т. д. При изыскании трасс, при строительстве и эксплуатации трубопроводов на грунтовую среду, растительный покров, животный мир, подземные и поверхностные воды, приземные воды, приземный слой атмосферы оказывают влияние различные факторы. Источниками воздействия могут быть транспортные средства и строительно-монтажная техника, перекачиваемый продукт (газ, продукты его сгорания), тепло транспортируемой по трубопроводу среды.

Все воздействия можно подразделить на прямые и косвенные, длительные и кратковременные. Они проявляются в виде механического разрушения, загрязнения, теплового влияния и т. д. Последствия от этих воздействий могут быть первичными и вторичными, обратимыми и необратимыми (нерегулируемые), прямые воздействия на окружающую среду, например, при расчистке и планировке трассы являются нарушениями микро-макрорельефа, а косвенными — сокращения пастбищ. Последствия прямых и косвенных воздействий будут соответственно первичными и вторичными. В рассматриваемом случае первичные последствия — развитие эрозий, оврагов, термокарста, а вторичные — ухудшение условий питания животных и др.

Загрязнение атмосферы в результате аварийного выброса газа или сжигания нефти и нефтепродуктов, различных на поверхности при аварии, характеризуется значительно меньшим периодом воздействия, и его можно отнести к кратковременному.

Атмосферный воздух загрязняется также в результате утечки газа через негерметичные соединения трубопровода, утечки и испарения в процессе хранения и выполнения сливно-наливных операций, потерь на газонефте- и нефтепродуктопроводах и т. д. В результате может подавляться рост растительности и повышаться предельно допустимые концентрации в воздухе.

При строительстве подводных трубопроводов водоем подвергается массированному воздействию мощной строительной техники. В большей степени при строительстве трубопроводов страдают малые реки и водоемы, для которых такое вмешательство особенно губительно. По окончании строительства проводят гидравлические испытания. Только для одного трубопровода длиной 1000 км и диаметром 1420 мм требуется около 1,5 млн т воды. Для этих целей используют запасы естественных водоемов с недостаточно очищенной после испытаний водой. В ходе подводно-технических работ нарушаются нерестилища в реках. Наиболее чувствительны и уязвимы к техногенному воздействию районы Крайнего Севера.

В местах нарушений окружающей среды, как правило, развиваются необратимые мерзлотные процессы — термокарст, термоэрозия, оползание склонов, а также заболачивание территории.

В результате изменения теплового баланса поверхности и промерзания мерзлых грунтов, вызванного разрушением растительного покрова тундры, в полосе строительства магистрального трубопровода могут быть нарушены природные ландшафты. Именно этим обстоятельством вызвано жесткое требование — всегда при любом виде строительства максимально сохранять растительномоховой покров. Вырубленные притундровые леса не восстанавливаются, что приводит к распространению тундры на юг на многие десятки километров.

Особенность нарушения окружающей среды в северных районах — разрушение экосистемы на больших территориях в очень короткие сроки (в течение нескольких лет). Восстановление же природной среды в этих районах растягивается на несколько десятилетий или не происходит совсем.

Значительные нарушения почвенно-растительного покровного слоя обусловлены движением тяжелых транспортных средств. В результате повреждения растительного покрова происходит замена лишайниковых растений осоковыми. Лишайники служат зимним кормом для оленей. Следовательно, нарушение растительного покрова приводит к сокращению кормовых запасов для северных оленей в зимнее время.

Закон о газоснабжении. В 1999 г. принят Федеральный закон «О газоснабжении в Российской Федерации». Согласно этому закону в отношении каждого объекта систем газоснабжения постоянно прогнозируется вероятность возникновения аварий, катастроф. Требования, нормы, правила и методика такого прогнозирования на объектах систем газоснабжения утверждаются федеральным органом исполнительной власти, специально уполномоченным в области промышленной безопасности.

Организация — собственник системы газоснабжения — кроме мер, предусмотренных законодательством Российской Федерации в области промышленной безопасности, обязана обеспечить на стадии проектирования, строительства и эксплуатации объектов системы газоснабжения комплекс специальных мер по безопасному функционированию таких объектов, локализации и уменьшению аварий и катастроф.

Юридические и физические лица, виновные в возникновении аварий, катастроф на объектах систем газоснабжения, в том числе аварий, катастроф, возникших в связи со скрытыми дефектами материалов, оборудования, с некачественным выполнением строительно-монтажных работ, несут ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Органы исполнительной власти и должностные лица, граждане, виновные в нарушении правил охраны магистральных трубопроводов, газораспределительных сетей и других объектов систем газоснабжения, в строительстве зданий, строений и сооружений без соблюдения безопасности расстояний до объектов систем газоснабжения или в их умышленном блокировании либо повреждении, или нарушающие бесперебойную и безопасную работу объектов систем газоснабжения, а также уличенные в незаконных действиях, несут ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Здание, строение и сооружение, построенные ближе установленных строительными нормами и правилами минимальных расстояний до объектов систем газоснабжения, подлежат сносу за счет средств юридических и физических лиц, допустивших нарушения.

Вмешательство в работу объектов систем газоснабжения не уполномоченных на то юридических и физических лиц запрещается.

Материальный ущерб, нанесенный организации — собственнику системы газоснабжения в результате умышленного его блокирования или повреждения либо иных нарушающих бесперебойную и безопасную работу объектов систем газоснабжения незаконных действий, возмещается в установленном порядке виновными лицами или лицами, принявшими противоправные решения.

Материальный ущерб, нанесенный организацией — собственником системы газоснабжения вследствие непреодолимой силы, возмещается за счет средств обязательного страхования.

Организация — собственник опасного объекта системы газоснабжения обеспечивает его готовность к локализации потенциальных аварий, катастроф, ликвидацию последствий в случае их возникновения посредством следующих мероприятий: создает аварийно-спасательную службу или привлекает на условиях договора соответствующие специализированные службы; осуществляет разработку планов локализации потенциальных аварий, катастроф, ликвидации их последствий; создает инженерные системы контроля и предупреждения возникновения аварий, катастроф, системы оповещения, связи и защиты; создает запасы материально-технических и иных средств; осуществляет подготовку работников опасного объекта системы газоснабжения к действиям по локализации аварий, катастроф, ликвидации их последствий.

Перечень мероприятий по обеспечению готовности опасного объекта системы газоснабжения к локализации потенциальных аварий, катастроф, ликвидации их последствий разрабатывается организацией — собственником системы газоснабжения и согласовывается с территориальным подразделением федерального органа исполнительной власти, специально уполномоченного в области промышленной безопасности.

В регионах многие организации пытаются бороться с последствиями деятельности нефтяных компаний. Но их усилия разобщены.

В конце февраля 2004 г. 22 российские и зарубежные нефтяные и газовые компании получили проект экологических требований, которые выдвинули неправительственные охранные организации. В числе авторов этого документа — представители России от Всемирного фонда дикой природы (WWF), Социально-экологического союза, «Гринписа» России, Института эколого-правовых проблем «Экоюрис» и др.

Эти организации в своих требованиях исходили из российского законодательства, потому что зачастую компании его не выполняют и надо добиться соблюдения ими буквы закона. Хотя некоторые требования сформулированы более жестко, например те, которые касаются охраняемых природных территорий, они соотнесены с мировыми стандартами, международными правилами и договорами.

Авторы проекта подчеркивают, что и к российским, и к зарубежным компаниям, ведущим разработки на территории и акватории нашей страны, предъявляются одни и те же требования. Чего же хотят экологи от добытчиков нефти и газа? Прежде всего исходить из того, что деятельность нефтегазовых компаний потенциально экологически опасна — это аксиома. Следовательно, политика компаний должна быть направлена на то, чтобы обеспечить экологическую безопасность. Одно из главных положений — приоритет предупредительных мер, иными словами, лучше принять меры, чтобы не допустить аварий и загрязнения окружающей среды, чем потом пытаться эти последствия ликвидировать. При разработке нефтяных и газовых месторождений следует учитывать особенности природных условий, таких как сложная ледовая обстановка, вечная мерзлота, сейсмичность и др.

Особый раздел проекта посвящен охраняемым природным территориям. В число территорий, где компания ни при каких условиях не должна осуществлять деятельность, входят объекты всемирного природного и культурного наследия ЮНЕСКО, государственные природные заповедники, национальные парки, природные парки, заказники, памятники природы, их буферные и охранные зоны, места обитания видов, занесенных в Красную книгу, ключевые орнитологические территории, зоны охраны морских млекопитающих, а также территории традиционного природопользования и священные места коренных малочисленных народов.

Компания должна проводить комплексную оценку воздействия своих проектов на окружающую среду с учетом всей технологической цепочки: добыча—переработка—хранение—транспортировка. Она обязана иметь план предупреждения и ликвидации аварийных ситуаций и необходимые для этого средства. Нужно провести полный анализ всех возможных аварийных сценариев и учесть все риски. И эта информация должна стать открытой и доступной для СМИ и общества. Открытости экологической информации уделяется очень большое значение, и именно это условие будет обеспечивать контроль за соблюдением требований.

Почему экологи рассчитывают на то, что компании нефтегазового сектора примут их требования? Ведь им придется пойти на значительные издержки. Дело в том, что в нынешних условиях экологический имидж компании становится очень важным условием ее работы на мировом рынке. Только экологически ответственная компания может рассчитывать на получение инвестиций и кредитов. И многие уже понимают, что работать открыто и с соблюдением законов оказывается в конечном счете выгодно.

Охрана окружающей среды. Решение проблемы охраны окружающей среды от вредного воздействия предприятий тепловой энергетики требует комплексного подхода. Охрана окружающей среды — межотраслевая проблема. Решение ее невозможно без организации крупномасштабного производства пылегазоочистного оборудования, обеспечения электростанций качественным топливом. Необходимо срочно ввести экономические нормативы платы за водопользование, выбросы вредных веществ в атмосферу, за превышение установленных норм, осуществить государственную приемку в топливодобывающих отраслях. При пересмотре цен на топливо следует исходить из его теплотворной способности и экологического влияния на природу. Многое предстоит сделать самим энергетикам по техническому перевооружению отрасли, резкому сокращению вредных выбросов, по максимальному учету экологических требований.

С 1992 г. с предприятий взимают повышенную плату за превышение выбросов в природную среду и ее аварийное загрязнение.

Размещение ТЭС. Ряд ограничений и технических требований при выборе площадки под строительство диктуется экологическими соображениями. Во-первых, так называемый фон загрязнений, который возникает в связи с работой в этой зоне ряда промышленных предприятий, а иногда и уже существующих электростанций. Если величина загрязнений в месте предполагаемого строительства уже достигла предельных значений или близка к ним, размещение, например, тепловой станции не должно разрешаться. Во-вторых, при наличии определенного, но недостаточно высокого фона загрязнений должны быть проведены подробные оценки, позволяющие сопоставить значения возможных выбросов от проектируемой тепловой станции с уже существующими в данном районе. При этом нужно учитывать различные по характеру и содержанию факторы: направленность, силу и периодичность ветров в этой местности, вероятность осадков, абсолютные выбросы станции при работе на предполагаемом виде топлива, инструкции топочных устройств, показатели систем очистки и улавливания выбросов и т. д. После сопоставления полученной суммарной

(с учетом воздействия от проектируемой тепловой станции) величины выбросов с предельно допустимой и должен быть сделан окончательный вывод о целесообразности строительства ТЭС. При сооружении электростанций, прежде всего ТЭЦ, в городах или пригородах предусматривается создание лесных полос между станцией и жилыми массивами. Они уменьшают воздействие шума на близлежащие районы, способствуют задержанию пыли при ветрах в направлении жилых массивов.              .

При проектировании и строительстве ТЭС необходимо планировать их оснащение высокоэффективными средствами очистки и утилизации отходов, сбросов и выбросов загрязняющих веществ, использование экологически безопасных видов топлива.

Защита воздушного бассейна. Защита атмосферы от основного источника загрязнений ТЭС — диоксида серы — происходит прежде всего путем его рассеивания в более высоких слоях воздушного бассейна. Для этого сооружаются дымовые трубы высотой 180, 250 и даже 420 м. Более радикальное средство сокращения выбросов диоксида серы — выделение серы из топлива до его сжигания на ТЭС.

Наиболее эффективный способ снижения выбросов сернистого газа — сооружение на ТЭС известняковых сероулавливающих установок и внедрение на обогатительных фабриках установок по извлечению из угля пиритной серы.

На энергетических объектах Москвы размещаются установки дожигания окислов азота и системы многоступенчатого сжигания топлива. На Северной ТЭЦ, например, внедрена первая в России установка по каталитическому разложению окислов азота с применением жидкого аммиака.

В Самарском аэрокосмическом университете разработан экологически чистый процесс безопасного сжигания природного газа в отопительных теплоэнергетических установках. Основную проблему здесь представляет выброс окислов азота. Их концентрация в дымовых газах достигает 200—300 мг/м3. В результате в атмосфере городов фоновая концентрация окислов азота достигает 1,5—2 ПДК. Опытно-промышленная установка смонтирована на Безымянской ТЭЦ, одной из крупнейших в Самарской области.

В настоящее время устанавливается комбинированная система золоулавливания: труба Вентури — скруббер — электрофильтр. С ее помощью удастся достичь степени очистки дымовых газов от золы не менее чем на 99,7%.

Использование шлака и золы. Для сооружения крупных ТЭС необходима площадь в среднем около 2—3 км2, не считая золоотвалов и водохранилищ-охладителей. С учетом шлакоотвалов, карьеров, подъездных дорог и вспомогательных построек занимаемая электростанцией площадь возрастает до 3—4 км2. На этой территории изменяется рельеф местности, нарушаются характеристики поверхностного стока, структура поверхностного слоя и в итоге экологическое равновесие.

Основным твердым топливом ТЭЦ и ГРЭС Центрального района России служат низкосортные угли Подмосковного бассейна. Отходы тепловых электростанций, работающих на бурых углях, характеризуются высоким содержанием ядовитых веществ I—3-го классов опасности. Значительная часть этих элементов остается при сжигании в золах, которые складируются, как правило, в оврагах и долинах рек.

Большинство золошлаковых отвалов ТЭС стали источниками загрязнения почв и подземных вод потому, что они проектировались в период отсутствия жестких требований по их гидроизоляции. В России ведется строительство предприятий по переработке складируемых золошлаковых отходов для производства стройматериалов с последующей рекультивацией земель.

На ряде ТЭЦ намечено создание комплексов по переработке уловленной золы. Так, создано малое предприятие по производству силикатного кирпича из золы Челябинской ТЭЦ-2.

Одно из новых направлений комплексного использования твердого топлива — получение промышленно ценных сплавов и сырья для строительной индустрии из шлаковых расплавов. Например, ферросикпикоалюминия на поде топки котла. Первый опыт по внедрению такой разработки получен на Старобешевской ГРЭС, на электростанциях КАТЭКа намечено изготовление из золы гранул, которые в дальнейшем можно использовать в промышленном строительстве.

На крупнейшей в Кузбассе Томусинской ГРЭС принята в эксплуатацию опытно-промышленная установка по частичной переработке золы и шлаков. Отходы тепловой станции пошли не в отвалы, как раньше, а в качестве заполнителя бетона. В промышленной стройиндустрии они пользуются повышенным спросом. Комплекс, производящий более 100 тыс. т искусственного песка в год, укомплектован в основном серийно выпускаемым оборудованием. Обслуживают его в смену всего четыре человека — начальник смены, оператор, крановщик и дежурный слесарь насосного хозяйства. Технология настолько эффективна, что решено закладывать ее в типовой проект электростанций. Предусмотрена шлакопереработка и в комплексе мошной Петровской ТЭЦ.

Золошлаковая смесь используется в качестве заполнителя сборных железобетонных конструкций, что экономит на каждом кубометре заводской продукции до 60 кг цемента, а также для массового производства блоков из ячеистого бетона и многого другого. С помощью золы и шлаков в Кузбассе можно полностью удовлетворить потребности в шлакоблоках и за счет этого вывести из эксплуатации половину старых нерентабельных кирпичных заводов.

Но, как всегда, распространение ценного опыта явно затянулось, зато по-прежнему расширяются зольно-шлаковые отвалы. На восьми тепловых станциях Кузбасса их скопилось, по приблизительной оценке, до сотни миллионов кубометров. И они возрастают на 2 млн м3 в год, отбирая у земледельцев столь нужные территории.

В РХТУ имени Д. И. Менделеева разработали рецептуру нового, белитового цемента, который быстро затвердевает и стоит недорого. Ученые подобрали такой исходный состав компонентов, что для его обжига требуется температура не 1500°, как обычно, а 1000— 1200°С. Это заметная экономия энергии, а значит, и снижение стоимости цемента. Еще одна статья экономии — использование солевых отходов в рецептуре. При сжигании, например, угля образуется зола. Легкую летучую золу улавливают фильтром, потом ее промывают водным раствором извести, получается сульфат кальция — тот самый солевой отход, который можно использовать в качестве добавки к цементу. Источником солевых отходов могут быть и шлаки, которые в избытке остаются при выплавке чугуна. Годится такой цемент для изготовления бетонов низкой марки для промышленного строительства в любом климате, однако белито- вый цемент особенно стоек к морской воде, поэтому его можно успешно применять в строительстве гидротехнических сооружений, работающих в условиях высокой влажности.

Защита водного бассейна. Уменьшение отрицательного влияния сбросного тепла на водные бассейны может быть достигнуто разными путями: организацией водохранилищ-охладителей вне водостоков, использованием малопродуктивных озер, реконструкцией мелких или засоленных озер и т. д. Целесообразны 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.

Приступая к решению проблемы теплового загрязнения водоемов, необходимо иметь обоснование предела их допустимого подогрева. Отечественным санитарным законодательством предусмотрено повышение температуры воды в водоеме на 3°С по сравнению с максимальной среднемесячной. Это требование выполняется двумя основными путями — ускорением процессов смешения тепловых сбросных вод со всей массой воды водоема за счет гидрологического фактора и на основе создания замкнутых оборотных систем водоснабжения. Технологический процесс охлаждения воды обеспечивается сооружением градирен, охлаждающих воду до требуемой температуры с последующим возвратом ее на ТЭС.

Газо- и нефтепроводы. При проектировании, строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов, промыслов и других нефтегазовых объектов предусматривают специальные мероприятия для максимального уменьшения ущерба, наносимого природе.

В зависимости от масштаба аварий применяют различные способы ликвидации утечек и ограничения площади разлива нефти. Так, при вытекании нефти через небольшие трещины или свищи утечки устраняют без остановки перекачки и опорожнения нефтепровода. В образовавшиеся отверстия забивают деревянную или свинцовую пробку, срезают ее заподлицо, накладывают металлические латки и приваривают по контуру к трубопроводу. Если устранить утечку таким способом трудно, применяют аварийные хомуты.

При значительных утечках нефти поврежденный участок заменяют новым, предварительно опорожнив трубопровод. Для уменьшения объема стока нефти трубопровод перекрывают различными устройствами или материалами через окна, специально вырубаемые безогневым способом. Нефть целесообразно отводить по направлению естественного уклона местности в предварительно подготовленные земляные амбары, траншеи, котлованы или другие емкости. Строительными нормами предусматривается снятие плодородного слоя на месте прокладки траншеи с поверхности шириной 4—5 м. Кроме того, нарушению при сооружении трубопровода подвержена полоса шириной 10—12 м для раздельного складирования в отвалах минерального и плодородного грунта. После укладки трубопровода и засыпки траншеи проводится обязательная рекультивация земель.

Большое значение имеют более совершенная технология и контроль качества работ при их строительстве, увеличение продолжительности гидравлических испытаний, усиление контроля за качеством поставляемых труб, применение более прогрессивных норм на проектирование и строительство трубопроводов.

На действующих нефтепроводах важно заменять технически устаревшее оборудование, улучшать защиту от коррозии, осуществлять комплексную автоматизацию работы нефтепроводов, нефтеперекачивающих станций, резервуарных парков.

Для аварийно-восстановительных работ применяется специальный передвижной насосный агрегат, который откачивает нефть из нефтепровода, собирает ее разлившуюся при аварии, с поверхности земли и после устранения нарушения закачивает в нефтепровод. Для сбора нефти, разлившейся на водной поверхности, применяются специальные нефтесборщики, специальные препараты для сборки нефти с поверхности водоема.

При строительстве трубопроводов рекомендуются: послойная укладка обратной засыпки с виброуплотнением; восстановление почвенного слоя и рекультивация; формирование холма по полосе трубопровода, во избежание сбора атмосферных осадков; отведение вод поверхностного стока, а при необходимости и дренирование подземных вод; закрепление грунтов склона, устройство подпорных стен, свайных рядов, снятие неустойчивых частей склона, восстановление дерна, защита скальных пород от выветривания.

По техническим и экологическим характеристикам сложности и необычности объектов и сооружений газопровод Россия — Турция («Голубой поток») не имеет аналога не только в отечественной, но и мировой практике. Для подтверждения безопасности был проведен экологический мониторинг, сделаны точные инженерные расчеты. Доказано, что 32-миллиметровые стенки труб, уложенных в море, выдержат даже десятибалльное землетрясение. Что касается агрессивной морской среды, то растворенный в воде сероводород действительно способен постепенно разрушить даже прочную металлическую конструкцию. Однако и здесь найдено оригинальное решение: от воздействия агрессивной среды металл под водой защищает толстая полимерная оболочка.

Программа экологической безопасности предприятий ОАО «ЛУКОЙЛ» принята до 2005 г. Цель программы — создание технических организационных и экономических условий для выполнения нормативно-правовых требований природопользования и охраны окружающей среды в процессе обустройства и эксплуатации нефтегазовых месторождений, переработки и сбыта нефти, газа и нефтепродуктов на основе применения комплекса технически оснащенных и экономически приемлемых природоохранительных и природовосстановительных мероприятий.

Программа состоит из следующих основных разделов. «Чистый воздух» — снижение объемов газовых выбросов и их очистка — предусматривает: контроль за состоянием окружающей среды; применение методов, способов и средств, ограничивающих объемы выбросов газа и подачи его в промысловую газосборочную сеть; использование в аварийных случаях факельных устройств, обеспечивающих полное сгорание сбрасываемого газа; обеспечение соблюдения экологических нормативов проектируемыми объектами и сооружениями; применение системы автоматических блокировок технологических потоков в нефтепереработке, позволяющей герметизировать опасные участки в аварийных ситуациях и осуществить разрядку этого звена в факельную систему; максимально возможное изменение топливных режимов тепловых энергетических установок в пользу экологически чистых видов топлива и режимов его снижения; достижение основного объема снижения газовых выбросов в нефтепереработке путем строительства установок по подготовке попутного и нефтяного газа и систем газопроводов, обеспечивающих утилизацию.

Снижение объемов вредных выбросов в нефтепереработке достигается в процессе реконструкции и модернизации нефтеперерабатывающего производства, сопровождаемых строительством природоохранных объектов. «Чистые воды» — очистка промышленных сточных вод, рекультивация естественных и техногенных водотоков — предусматривает: сокращение потребления поверхностных и подземных вод для технологических целей; исключение сброса загрязняющих веществ, содержащихся в сточной воде, в водоприемнике; предотвращение загрязнения поверхностных и подземных вод в аварийных ситуациях.

В нефтедобыче система подготовки и утилизации пластовых вод, промышленных, дождевых и хозяйственно-бытовых сточных вод предусматривает необходимую очистку и закачку в продуктивные горизонты системы поддержания пластового давления.

С целью охраны водных ресурсов на предприятиях нефтедобычи предусмотрено строительство комплекса сооружений биологической очистки, систем канализации промышленных и хозяйственно-бытовых стоков.

В нефтепереработке водоохранительные мероприятия носят комплексный характер. Модернизация канализационного хозяйства и реконструкция узлов обработки технологических стоков и технологических конденсатов обеспечивают снижение загрязнения атмосферного воздуха, почвы и водных ресурсов одновременно. Охрана земельных ресурсов реализуется через разделы «Отходы» (переработка и утилизация отходов), «Рекультивация» (очистка от загрязнений и восстановления естественного состояния почв, сокращение промышленных площадей), «Антикор» (защита оборудования и трубопроводов от коррозии, противоаварийные мероприятия на трубопроводном транспорте).

Программа предусматривает своевременную экологически безопасную ликвидацию шламовых амбаров и рекультивацию земель, включая ликвидацию замазученности земельных участков на объектах нефтедобычи, рекультивацию сернокислого пруда, обустройство й озеленение нефтеперебатывающих предприятий.

Для создания и сохранения ландшафтов, флоры, фауны предусмотрен комплекс мероприятий по технической и биологической рекультивации нарушенных в процессе строительства и эксплуатации (включая аварийные ситуации) земель.

В охране земельных ресурсов весьма важна работа с фондом скважин в соответствии с природоохранными нормами и правилами: предупреждение возможного загрязнения окружающей среды флюидами ликвидированных или законсервированных скважин; изоляция водоносных горизонтов обсадными колоннами с цементажем кондуктора до устья; применение емкостей для сбора пластовой жидкости при освоении и капитальном ремонте скважин с ее последующей утилизацией или захоронением. Борьба с аварийными разливами нефти. Важнейшая часть программы охраны земельных и водных ресурсов — мероприятия по борьбе с аварийными разливами нефти. На предприятиях ОАО «ЛУКОЙЛ» предусмотрен капитальный ремонт более 18 тыс. км трубопроводов.

Планируется большой объем работ по защите трубопроводов и магнитной обработке транспортируемых потоков, освоению выпуска стеклопластиковых труб и труб, футерованных полиэтиленом, применению средств диагностики с использованием акустической эмиссионной системы, обследованию переходов через водные преграды с использованием неразрушающих методов контроля. Для оперативного устранения последствий возможных аварий дополнительно будет приобретена специальная техника.