11040

использованного радиоактивного топлива атомных электростанций (высокорадиоактивные отходы). Ископаемое топливо опасно, потому что при сгорании оно выделяет большое коли- чество углекислого газа, хоть атомная энергетика и является более экологичным источником энергии, однако радиоактивные отходы всегда опасны и хоть Россия является ведущей стра- ной в выработке и переработке отходов в мокс-топливо, но реакторов на быстрые нейтроны даже в стране лидере очень мало, что не позволяет утверждать о решении проблемы. Также стоит не забывать о катастрофах на атомных станциях потому что они влияют на структуру организмов в огромных областях, что делает некоторые области непригодными для жизни.

На данный момент ни одно ископаемое топливо нельзя назвать экологичным полно- стью, и поэтому при сгорании также выделяются некоторые другие вредные газы, такие как диоксид серы или оксиды азота. Эти газы позже вступают в реакцию с водяным паром в обла- ках, образуя капли, которые падают на землю в виде слабой серной кислоты и азотной кислоты

– кислотных дождей, и эти дожди оказывают крайне негативное воздействие на экосистемы, которые они “захватывают”. Сгорание некоторых источников энергии приводит к образова- нию мельчайших частиц минералов, которые позже образуют золу, но определенное количе- ство этих частиц поднимается в атмосферу, уносимых клубами дыма. Эти частицы очень опасны для здоровья человека, вызывая легочные заболевания и даже рак лёгких.

Показатели использования экологически приемлемых источников энергии все еще не- значительны в глобальном масштабе, и экологические проблемы, как следствие чрезмерного использования ископаемого топлива, по-прежнему заслуживают особого внимания не только с энергетической, но, безусловно, и с экологической точки зрения. Различные источники энер- гии по-разному влияют на окружающую среду, в которой эти источники энергии произво- дятся, транспортируются или используются. Поверхностный озон образуется в результате ре- акции, которая происходит, когда в застойном воздухе и в солнечную погоду оксид азота всту- пает в реакцию с органическими летучими веществами. Оксид азота на поверхности обычно является результатом сгорания ископаемого топлива, а органические летучие вещества обра- зуются из дыма топлива и/или различных растворителей.

Поверхностный озон оказывает негативное воздействие на дыхательные пути и сни- жает работоспособность легких, может вызывать раздражение носа и глаз и в целом снижать способность людей выполнять свою обычную деятельность.

Ископаемое топливо – этот вид топлива оказывает на сегодняшний день самое сильное негативное воздействие на окружающую среду. Сжигание ископаемого топлива приводит к выбросу в атмосферу огромного количества углерода, который оседал миллионы лет, а затем был покрыт слоями горных пород и почвы. Тот же самый углерод в настоящее время образует

200

в атмосфере углекислый газ, который является парниковым газом и который значительно вли- яет на текущие температуры на Земле.

Биоэнергетика (биотопливо) – биотопливо создает те же проблемы, что и ископаемое топливо, но поскольку производство биотоплива замыкает углеродный цикл, биотопливо ме- нее вредно, чем ископаемое топливо. Замыкание углеродного цикла означает, что растения, которые используются для производства биотоплива во время роста, забирают из атмосферы определенное количество углерода, который позже возвращается в атмосферу при сжигании этого биотоплива. Ископаемое топливо не замыкает этот круг, потому что здесь углерод по- падает только в атмосферу.

Солнечная энергия – хотя энергия Солнца обладает огромным потенциалом из-за ее небольшой энергетической эффективности, потребовалось бы покрыть большие площади, чтобы получить более серьезные объемы полезной энергии. Это решение экологически при- емлемо только в районах, где нет растительности, а именно в пустынях, а в «зеленых» районах это создало бы сильное негативное воздействие на окружающую среду. Установка солнечных коллекторов или фотоэлементов на крышах практически не оказывает никакого негативного воздействия на окружающую среду.

Энергия ветра – производство энергии из ветра не оказывает серьезного негативного воздействия на окружающую среду. С экологической точки зрения, единственным реальным недостатком ветряных электростанций является негативное влияние на сокращение популя- ции птиц, потому что их пропеллер убивает птиц. Меньшие критические замечания касаются визуального загрязнения окружающей среды, разрушения нетронутой природы путем строи- тельства подъездных путей к ветряным мельницам и создания звука низкой звуковой частоты, который оказывает негативное воздействие на здоровье (проблемы со сном, вызывающие го- ловные боли, могут вызывать беспокойство).

Энергия воды – использование энергии воды не приводит к загрязнению окружающей среды, но объекты инфраструктуры могут оказывать значительное воздействие на окружаю- щую среду. Например, строительство огромных плотин вызывает затопление больших терри- торий и повышает уровень подземных вод, и это может изменить всю местную биосистему. Дополнительной проблемой также является сокращение естественного потока воды и, следо- вательно, сокращение маршрутов передвижения некоторых водных животных.

Ядерная энергетика – производство энергии на атомных электростанциях является чрезвычайно чистым процессом. Там нет парниковых газов, речь идет только о нагревании воды, которая используется для охлаждения реактора, и это может в конечном итоге повлиять на какую-то биосистему. Самая большая проблема, связанная с атомными электростанциями,

201

- это отработанное топливо, которое чрезвычайно радиоактивно и должно храниться в течение нескольких столетий на специальных подземных складах.

Геотермальная энергия – использование геотермальной энергии не загрязняет окружа- ющую среду. Так же, как и другие возобновляемые источники энергии, использование геотер- мальной энергии также требует некоторых инфраструктурных объектов, но влияние этих объ- ектов на окружающую среду незначительно, если смотреть на количество производимой энер- гии. Но для такого перспективного и чистого источника энергии также требуются и большие затраты на бурение скважин под трубы и установка топливоиспользующих агрегатов специ- альной конструкции, так как наличие полностью сухого пара в природе является очень редким явлением.

Несмотря на подписание протоколов и соглашений выбросы снижаются постепенно и очень медленно, а в некоторых странах лишь декларируются стремление к улучшению эколо- гической безопасности, однако на самом деле выбросы остаются на прежнем уровне. Поэтому страны, которые бдят букву закона и не экономят на здоровье своих граждан проводят внут- реннюю политику по снижению негативного воздействия на экологию и здоровье жителей.

Поглощение CO2. В этом методе CO2 устраняется из воздуха с помощью методов ад- сорбции и абсорбции. Например, самым популярным адсорбентом является активированный уголь, силикагель, различные ионообменные смолы и диоксид кремния которые поглощает в себя вредные частицы из требуемого газа и/или воздуха. Способ улавливания диоксида угле- рода из воздуха включает ряд стадий, включая воздействие СО2 в воздухе на раствор, содер- жащий щелочь, для получения щелочного раствора, который поглощает диоксид углерода.

Например, использование альтернативных видов топлива в виде брикетов приводит к увеличению затрат на топливо на 9-16%, хотя, по оценкам, выбросы CO2 сокращаются на 26%. Повышение топливной экономичности и снижение стандартных выбросов загрязняющих ве- ществ зависит от переменных затрат на топливо, которые невозможно полностью оценить. Согласно оценкам, сокращение выбросов углекислого газа может сэкономить 1,5% затрат на топливо.

Усовершенствования в существующих системах сжигания потенциально могут повы- сить энергоэффективность. Средняя тепловая эффективность текущего сгорания составляет 32-33%. Преобразование потраченного тепла в электроэнергию может привести к повышению эффективности на 45-55%. Проекты комбинированной энергетики являются основным источ- ником сокращения выбросов парниковых газов. Такие технологии, как комбинированный цикл на природном газе и газовая турбина с комбинированным циклом, доказали свою эффек- тивность в повышении эффективности сгорания и пропорциональном снижении выбросов

202

парниковых газов и стандартных выбросов загрязняющих веществ. Кроме того, интегрирован- ная система комбинированного цикла газификации является шагом вперед в снижении затрат, связанных с улавливанием и отделением CO2 из потока выхлопных газов. Возросшие эксплу- атационные расходы и затраты на топливо могут быть компенсированы совокупными преиму- ществами повышения эффективности, сокращения выбросов загрязняющих веществ и креди- тов на сокращение выбросов. Существует множество доказательств того, что модернизация промышленности может сократить выбросы парниковых газов, загрязняющих веществ и сни- зить эксплуатационные расходы, а действующие экологические нормы препятствуют внедре- нию этой технологии. Правила качества воздуха определяют эксплуатационный расход топ- лива, а не выбросы на выходе для повышения тепловой эффективности. Однако природо- охранные агентства предоставляют руководящий документ по энергоэффективности, в кото- ром начали устраняться нормативные барьеры на пути повышения тепловой эффективности. Другим источником энергоэффективности, который может быть достигнут в промышленном секторе, является использование прямого ископаемого топлива. Производство является основ- ным кандидатом на повышение энергоэффективности, оба из которых достигаются за счет многочисленных технологических модернизаций. В целом, системы управления технологиче- скими процессами и энергоменеджмента для всех отраслей промышленности позволяют лучше контролировать эффективность сгорания и расход топлива; комбинированные тепло- энергетические системы могут использовать отработанное тепло в качестве дополнительной энергии; высокоэффективные двигатели и приводные системы с низким коэффициентом тре- ния повысили общую эффективность успешного производства электроэнергии. В дополнение к этим общим категориям различные отрасли обрабатывающей промышленности также имеют возможности для повышения энергоэффективности. Конкретные промышленные секторы с потенциалом снижения выбросов парниковых газов включают производство цемента, произ- водство металлов, нефтеперерабатывающие заводы, целлюлозно-бумажные комбинаты и хи- мическое производство.

КПД эффекта сгорания в системах сжигания зависит от типа системы сжигания, топ- ливо, горелка и соотношение воздуха и топлива для сжигания. Значительное количество за- грязняющих веществ в воздухе в зависимости от природы топлива попадает в окружающую среду. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) предоставила шесть перечисленных за- грязнителей воздуха, известных как классические загрязнители воздуха. Если в качестве топ- лива используется уголь, то основными загрязнителями являются летучая зола, диоксид серы и оксиды азота. Сжигание угля приводит к загрязнению воздуха твердыми частицами, тогда как в случае с нефтью основными загрязнителями, выбрасываемыми в атмосферу, являются диоксид серы и оксиды азота. Аналогичным образом, три основных загрязнителя воздуха,

203

твердые частицы (летучая зола и сажа), оксиды серы (SO2 и SO3) и оксиды азота (NO и NO2), выбрасываемые электростанцией.

Когенерация — процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии. В советской технической литературе распространён термин теплофикация — централизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства электроэнергии и тепла низкого и среднего потенциалов на теплоэлектроцентралях.

Отличием от теплофикации является утилизация тепла после получения электроэнер- гии (фактически использование вторичного энергоресурса — тепла после отработки в уста- новках по производству электроэнергии). При теплофикации процесс выработки электроэнер- гии и тепла идет параллельно. Когенерация широко используется в энергетике, например, на ТЭЦ (теплоэлектроцентралях), где рабочее тепло после использования в выработке электро- энергии применяется для нужд теплоснабжения. Тем самым значительно повышается КИТТ

— до 90 % и даже выше. [1,2] Смысл когенерации в том, что при прямой выработке электрической энергии создаётся

возможность утилизировать попутное тепло.

Дальнейшим развитием когенерации является тригенерация, в которой тепло также ис- пользуется для создания холода, например, для использования в системах кондиционирования воздуха.

Когенерационные установки (когенераторы) широко используются в малой энергетике - мини-ТЭЦ. И для этого есть следующие предпосылки:

Тепло используется непосредственно в месте получения, что обходится дешевле, чем строительство и эксплуатация многокилометровых теплотрасс;

Потребитель приобретает энергетическую независимость от сбоев в электроснабжении и аварий в системах теплоснабжения.

Использование когенерации наиболее выгодно для потребителей с постоянным потреб- лением электроэнергии и тепла.

Вопрос экологической безопасности особенно важен для человечества и какие послед- ствия могут случиться, если не соблюдать экологическую безопасность уже сегодня. Так как антропогенные воздействия и экологические катастрофы - от катастроф локального уровня до катастроф глобального экологического кризиса - показывают о том, что современное состоя- ние системы экосферы представляет собой серьезную опасность для всего человечества и Земли в будущем. [3]

В перспективе для государств, связанные с воздействием на окружающую среду источ- ники горения в проверенных отраслях промышленности, потенциально чрезмерны. Нагляд-

204

ным примером чему является Китайская Народная Республика, в которой около 27 % терри- тории, или примерно 2,5 миллиона квадратных километров уже превращены в безжизненные пустыни [4,5].

Список литературы

6.Астахов, А.С. Экологическая безопасность и эффективность природопользования / А.С. Астахов, Е.Я. Диколенко, В.А. Харченко. — Вологда: Инфра-Инженерия, 2018.

7.Экологическая безопасность и методы ее обеспечения: учебное пособие / А. А. Муза- левский; Российский государственный гидрометеорологический университет. - Санкт-Петер- бург: Изд-во РГГМУ, 2020.

8.Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. — М.: МЭИ, 1999.

9.Wilkinson P Et al. Public health benefits of strategies to reduce greenhouse-gas emissions: Household energy. The Lancet. 2009;374(9705):1917-1929

10.DOE-ITP. Improving process heating system performance: A sourcebook for industry. In: US Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy; 2007

205

УДК 620.193.2

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ ОТ КОРРОЗИИ

Ерофеев Д.Э.1

1Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Нижний Новгород, e-mail: d.erofeev02@mail.ru

Статья представляет обзор химических реагентов - ОЭДФ, ИОМС и АФОН, используемых для защиты тепловых сетей от коррозии. Обработка воды на станциях водопровода является недостаточной для си- стем отопления и ГВС, поэтому необходимо подобрать действенный химический реагент, обеспечиваю- щий безопасность для человека и природы, экономическую целесообразность и доступность. Описывая, как работают данные реагенты. ОЭДФ Zn обеспечивает противонакипное действие и действие пленкооб- разующего ингибитора коррозии, при этом является наиболее дешевым ингибитором. ИОМС обладает высокой эффективностью при стабилизации воды в системах тепловых сетей до 140 градусов, при этом не оказывает негативного влияния на санитарно-гигиенические условия жильцов. АФОН соединяет в себе преимущества двух реагентов, что позволяет ему частично нивелировать недостатки с помощью приме- сей. Данные реагенты имеют различные условия применения, а также необходимо учитывать совмещение их с процессом деаэрации, дозированием дополнительных химических реагентов и коррекцией кислотно- сти. Статья подчеркивает, что любой из ингибиторов снижает коррозию лишь частично, и необходимо обращать внимание на совокупность факторов при выборе реагента.

Ключевые слова: коррозия, тепловые сети, химические реагенты, ингибиторы коррозии.

CHEMICAL REAGENTS FOR PROTECTION OF HEAT NETWORKS FROM CORROSION

Erofeev D.E.1

1Nizhny Novgorod state University of architecture and construction, Nizhny Novgorod, e-mail: d.erofeev02@mail.ru

The article presents an overview of chemical reagents - OEDF, IOMS and AFON, used to protect heating networks from corrosion. Water treatment at water supply stations is insufficient for heating and hot water systems, therefore it is necessary to choose an effective chemical reagent that ensures safety for humans and nature, economic feasibility and accessibility. Describing how these reagents work. OEDF Zn provides an anti-boiling action and the action of a film-forming corrosion inhibitor, while being the cheapest inhibitor. IOMS is highly effective at stabilizing water in heating systems up to 140 degrees, while it does not have a negative impact on the sanitary and hygienic conditions of residents. ATHOS combines the advantages of two reagents, which allows it to partially offset the disadvantages with the help of impurities. These reagents have different application conditions, and it is also necessary to take into account their combination with the deaeration process, the dosing of additional chemical reagents and the correction of acidity. The article emphasizes that any of the inhibitors reduces corrosion only partially, and it is necessary to pay attention to the combination of factors when choosing a reagent.

Keywords: corrosion, thermal networks, chemical reagents, corrosion inhibitors.

Проблема коррозии является одной из главных проблем, с которой сталкиваются теп- ловые сети. Экономический ущерб от коррозии металлов огромен. В настоящее время в Рос- сии ежегодно теряется до 15% от общей массы металлофонда из-за коррозии, что соответ- ствует утрате до 25% ежегодно производимого металла. Необходимо отметить, что косвенные убытки (вторичные), связанные с коррозией, могут иногда существенно превышать прямые потери за счет растворения металла.[1] Замена проржавевших элементов может стать суще- ственной экономической проблемой.

206

Как известно, коррозия в системах теплоснабжения происходит более интенсивно, чем в системах холодного водоснабжения, поэтому обработка воды на станциях водопровода (если она проведена) недостаточна для систем отопления и горячего водоснабжения. При выборе химического реагента для обработки воды нужно учитывать его эффективность, а также обес- печивать безопасность для человека и природы, экономическую целесообразность и доступ- ность.

Существует целый ряд химических реагентов, производимых во многих странах мира, однако усложнившаяся транспортно-логистическая система, создаёт не только издержки, но и возможность для внутреннего рынка ввести инновации в сферу химической подготовки воды. В России используются такие реагенты как ОЭДФ, ИОМС, АФОН. Они произведены на ос- нове солей фосфорорганических кислот, применяемых для связывания ионов и в растворимые соединения.[1,2,3] На рынке представлено большое количество комплексонов, но они менее эффективны по сравнению с данными реагентами. ОЭДФ Zn - Цинковый ком- плекс оксиэтиледендифосфоновой кислоты - это химическое вещество, в котором совмещено противонакипное действие и действие пленкообразующего ингибитора коррозии.

ИОМС - Водный раствор аминометиленфосфоновых кислот натриевых солей, преиму- щественно нитрилотриметилфосфоновой кислоты (НТФ - кислоты), предназначенный для введения в качестве антинакипина в системах теплоснабжения для обработки воды.

АФОН - Водный раствор смеси натриевых солей нитрилотриметилфосфоновой, окси- этилиденфосфоновой кислот и примеси — фосфита и моногидрофосфата цинка,

В воде, в которой содержание кислорода превышает допустимые нормы комплексо- наты являются ингибиторами смешанного действия. Наличие хлоридов и сульфатов высокой концентрации является причиной коррозии металлов. Степень защиты поверхностей металла теплосетей при применении ОЭДФ Zn в качестве ингибитора коррозии дозой 2,5 мг/л состав- ляет ≈ 39%. У него самая низкая цена из представленных ингибиторов.

Однако появившиеся в последние годы результаты исследований, показывают, что эф- фективность действия реагента весьма невысока и эффективное использование его возможно лишь при температуре до +60 °.

Использование ИОМС как ингибитор коррозии дозой 2,5 мг/л составляет ≈ 43%. Его плюсом является высокая эффективность при стабилизационной обработке воды в системах тепловых сетей до 140 °, что выгодно отличает ИОМС от АФОН в условиях возможного длительного понижения температуры в холодный период года, позволяя бесперебойно постав- лять тепло потребителю.

207

Но несмотря на данные плюсы при повышении концентрации до 5 мг/л и выше, данный ингибитор придаёт воде специфичный привкус и запах, что негативно влияет на санитарно- гигиенические условия жильцов.

При использовании АФОН’а дозой 2,5 мг/л коррозийная защита составляет ≈ 41-46%. Он высоко эффективен при температуре до + 210 °.

Данный ингибитор соединяет в себе преимущества двух реагентов – это позволяет ему частично нивелировать недостатки с помощью примесей.

Но данные примеси при неосторожном хранение могут выпадать в осадок, который нужно будет фильтровать во избежании попадания его в тепловые сети. Оставшийся раствор основного вещества после фильтрования может быть использован по назначению, при усло- вии коррекции его дозировки по результатам контроля фактического содержания цинкового комплекса ОЭДФ. Представленные химические реагенты имеют различные условия их при- менения, но несмотря на это любой из ингибиторов снижает коррозию лишь частично. [4,5]

Список литературы

1.Балабан-Ирменин Ю.В., Липовских В.М., Рубашов А.М. Защита от внутренней корро- зии трубопроводов водяных тепловых сетей. — М.: Энергоатомиздат, 1999.

2.Цуканова Т.В. Использование комплексных соединений при подготовке добавочной воды для оптимизации воднохимического режима водогрейных котлов и систем теплоснабже- ния. Автореферат диссертации. — М.: МЭИ, 2007.

3.Чаусов Ф.Ф. Эффективный способ защиты стального оборудования инженерных сетей от коррозии // Экология и промышленность России, №2/2009.

4.Чаусов Ф.Ф. Сравнение эффективности защиты стали от коррозии и солеотложений различными ингибиторами // Новости теплоснабжения, №9/2008.

5.Тарасов С.Г., Дубровский А.Д. Комментарии к статье Ф.Ф. Чаусова «Сравнение эффек- тивности защиты стали от коррозии и солеотложений различными ингибиторами» // Новости теплоснабжения,№10/2008.

208

УДК 620.9

ВОЗООБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ РАЗВИТИЯ

Ерофеев Д.Э.1

1Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Нижний Новгород, e-mail: d.erofeev02@mail.ru

Статья посвящена исследованию особенностей внедрения и эксплуатации возобновляемых источников энергии. В свете этой же темы рассмотрены, экономическая целесообразность повсеместного введения данного типа энергии, а также проблемы, которые существуют в данной сфере на данный момент.

Ключевые слова: энергетика, энергоэффективность, энергетические проблемы, экология, возобновляемые источ- ники энергии.

RENEWABLE ENERGY SOURCES AND PROSPECTS FOR THEIR DEVELOPMENT

Erofeev D.E.1

1Nizhny Novgorod state University of architecture and construction, Nizhny Novgorod, e-mail: d.erofeev02@mail.ru

The article is devoted to the study of the features of the introduction and operation of renewable energy sources. In the light of the same topic, the economic feasibility of the widespread introduction of this type of energy, as well as the problems that exist in this area, are considered.

Keywords: energy, energy efficiency, energy problems, ecology, renewable energy sources.

Около 80% суммарного потребления энергии на данный момент формируется за счет не возобновляемых углеводородных ресурсов. В настоящее время более 90% энергетического баланса Российской Федерации формируется за счет невозобновляемых углеводородных ре- сурсов. На долю возобновляемых источников энергии (ВИЭ) приходится всего около 0,5% выработки электроэнергии и около 4% теплоснабжения. Эта тенденция сохраняется уже не менее десяти лет. Если в конце двадцатого века широкому использованию ВИЭ препятство- вала огромная цена самих генерирующих установок по сравнению с традиционными электро- станциями и производимой ими энергией, то сейчас цена стала более сбалансированной. Это во многом объясняется ужесточением экологических требований во многих странах, включая Российскую Федерацию, и поддержкой возобновляемых источников энергии на националь- ном уровне [1].

Ресурсы ВИЭ обладают тремя типичными положительными характеристиками. Во- первых, пока существует Солнечная система, они будут неисчерпаемы. Во-вторых, при их преобразовании во вторичную энергию и вторичные материалы (тепло, топливо, электроэнер- гию) в окружающую среду не происходит выброса вредных веществ или, как в случае с био- массой, поглощенный в результате фотосинтеза СО2 замещается углекислым газом выделя- ется при сгорании биотоплива. В-третьих, возобновляемые источники энергии могут исполь-

209