EMISE A IMISE
Vyrobit potřebné množství elektrické
energie bez klasických tepelných
elektráren není zatím možné. Uhelné elektrárny však bohužel zatěžují životní prostředí zejména oxidem
uhličitým, siřičitým, oxidy dusíku a oxidy některých aromatických uhlovodíků.
Práškovým spalováním dochází k značnému úletu popílku do ovzduší. Všechny tyto látky,
které jsou vypouštěné ze zdroje, nazýváme emisemi.
Imise jsou přízemní koncentrace těchže
látek (přibližně do výše 1,8 m). Do prostředí se dostávají někdy i ze
vzdálených zdrojů znečištění ovzduší. Pro hodnocení a zdraví lidí jsou
rozhodující imise. Vysoké komíny elektráren
sníží tedy imisi škodlivých látek ve svém okolí, ale celková emise škodlivin
zůstává nezměněna. Pouze dojde k rozptýlení kouřových plynů s obsahem oxidů a
popílku na větší území, často přesahující i hranice států. Na druhou stranu za
špatné životní prostředí severních Čech nemohou jen škodliviny pocházející z
velkých elektráren, ale spolu s nimi, a to více jak z poloviny, se na něm podílejí
lokální topeniště, automobily, chemický průmysl atd. Proces spalování v elektrárnách je, na rozdíl od vytápění domácností, přesně regulován.
Kromě toho existuje řada možností, jak negativní dopad uhelných elektráren na
životní prostředí co nejvíce omezovat.
ODSTRANĚNÍ OXIDŮ SÍRY
Mezi nejškodlivější látky, které se mohou dostat spalinami do vzduchu, patří oxidy síry. Síra se v uhlí vyskytuje ve dvou
formách: z menší části v anorganických sloučeninách (pyrity, sirníky), z větší
části ve formě organických sloučenin. Právě organické látky obsahující síru se
při spalování oxidují na oxid siřičitý SO2.
 |
|
Elektrárna Tušimice I, II, na historickém
snímku. Vedle chladicích věží je vidět odsiřovací zařízení sovětské výroby,
které nikdy nebylo uvedeno do provozu a dnes již neexistuje. |
|
Devadesát procent množství oxidu siřičitého je unášeno spolu se spalinami
komínem do ovzduší, kde z něj působením vlhkosti a slunečního záření vzniká
kyselina sírová, která v podobě tzv. kyselých
dešťů překyseluje půdu, snižuje možnost přísunu živných látek do
listů a jehliček stromů, a tak vede k odumírání lesů. Kyselé deště působí
nepříznivě i na zdraví lidí, poškozují stavební konstrukce, zejména vápenec a
mramor, v půdě rozpouštějí těžké kovy, které se pak s vodou dostanou do živých
organismů, člověka nevyjímaje.
Velmi důležitým krokem k ozdravení životního prostředí je odsíření
uhelných elektráren. Chemicky lze odsířit jak palivo, tak kouřové plyny. Protože
odsíření uhlí před spalováním by bylo ekonomicky příliš náročné, odsiřují
se v praxi pouze kouřové plyny. Metody, které se k odsíření používají, se rozdělují do
tří skupin: na suché, polosuché a mokré.
Při suché metodě se
přidává mletý vápenec do ohniště, kde se teploty plynů pohybují kolem 900 - 1 200
°C. Vápenec CaCO3 se tepelně
rozkládá na oxid vápenatý a oxid uhličitý. Část oxidu siřičitého ve spalinách
reaguje s oxidem vápenatým na siřičitan vápenatý CaSO3. Kouřové plyny
se tak zbaví 30 - 40 % síry. Proto se tato metoda rozšiřuje o další technologie,
které umožňují např. vstřikováním vody reakci oxidu vápenatého na hydroxid
vápenatý, který reaguje se zbytkem oxidu siřičitého ve spalinách na siřičitan
vápenatý. Ten se dále oxiduje na síran vápenatý, čímž může účinnost stoupnout
až na 70 %.
|
 |
|
Odsiřovací zařízení
elektrárny v Ledvicích. |
Mokrá vápencová metoda
spočívá ve vypírání kouřových plynů absorpční suspenzí, která obsahuje vodu, práškový
vápenec CaCO3, rozpuštěné siřičitanové ionty SO32-
a hydrogensiřičitanové HSO3- a oxid uhličitý. Oxidací vzniká
tzv. energosádrovec CaSO4.2H20,
který lze dále využít, např. ve stavebnictví. Touto metodou bude odsířena
většina velkých elektrárenských bloků u nás.
Při polosuché metodě se rozprašuje vodní suspenze páleného vápna nebo
vápenného hydrátu do kouřových plynů. Reakcí s kyselými složkami spalin vzniká
siřičitan vápenatý a síran vápenatý.
ODSTRANĚNÍ OXIDŮ DUSÍKU
Mezi látky rovněž ohrožující zdraví lidí patří oxidy dusíku unikající z elektrárenských
komínů. Při spalování uhlí (ale i mazutu) za vysokých teplot vznikají oxidací
paliva se spalovacím vzduchem oxidy
dusíku. V kotlích elektráren vzniká
především oxid dusnatý, měnící se na dioxid dusíku NO2. Vedle něj se
vyskytuje oxid dusitý a dusičnany. Ustálil se zvyk označovat souhrnně všechny oxidy
dusíku jako NOx.
Oxidy dusíku zvyšují škodlivé účinky oxidu siřičitého a stejně
jako on napadají sliznice dýchacích orgánů a devastují lesy. Podle lékařů a
hygieniků jsou oxidy dusíku asi 6 až 10x nebezpečnější než oxid siřičitý.
Emise oxidů dusíku lze snížit již optimalizací spalování a
snížením spalovacích teplot. Velmi efektivním zařízením je fluidní ohniště, neboť spalování ve fluidní vrstvě probíhá při teplotách v
rozmezí 800 - 900 °C, při kterých se tvoří podstatně méně oxidů dusíku než
při běžném spalování. Fluidní kotle
tedy odstraňují oxidy síry i oxidy dusíku zároveň.
Další cestou vedoucí ke snížení koncentrací NOx je vložení
katalyzátoru do kouřových plynů. Jejich pomocí probíhá katalytická redukce, při
které vzniká čistý dusík a vodní pára. Zařízení pro katalytickou redukci se
říká Denox filtry.
OXID UHLIČITÝ
Při spalování vzniká kromě oxidu
siřičitého a oxidů dusíku i oxid uhličitý. Přestože je tento plyn nejedovatý, je
nebezpečný tím, že se podílí na tzv. skleníkovém
efektu. Zvyšování jeho množství v atmosféře by mohlo způsobit celkové
oteplování a tím rozpouštění polárních ledovců, stoupnutí hladiny oceánů a
další jen těžko předvídatelné klimatické změny a přírodní pohromy. V
současnosti ale neexistuje žádná metoda, která by v praxi dokázala odstranit CO2
ze spalin.
OXID UHELNATÝ
Na rozdíl od oxidu uhličitého únik jedovatého oxidu uhelnatého lze optimálním
spalováním podstatně snížit.
|
 |
|
Odlučovač popílku
(elektrárna Ledvice). |
POPEL
Vedle plynů vzniká při spalování uhlí popel.
Popel je směs různě velkých částic. Více než tři čtvrtiny z celkového
množství popela se vyskytují ve formě prachu se zrnitostí od tisícin milimetru do
jednoho milimetru. Tato část je zachycována v elektrostatických odlučovačích, v
nichž se dnes zachycuje více než 99,5 % veškerého popílku. Tahu spalin se staví do cesty soustava
drátěných vysokonapěťových elektrod, které přitahují částice popílku s
opačnými elektrickými náboji.
Hrubý popel a struska se zrny o
velikosti do pěti centimetrů tvoří přibližně jednu čtvrtinu odpadu. Tato část se
zachycuje ve spodní partii ohniště pod spalovací komorou.
Z některých druhů popelovin se dají vyrábět stavební hmoty.
 |
Elektroodlučovač. |
Kotle budoucnosti
Pravděpodobně nejvýhodnější způsob využití energetického uhlí představuje
kombinace tlakového zplyňování uhlí a
tzv. paroplynového cyklu. Tento
způsob výrazně zvyšuje účinnost výroby elektrické energie a odborníci
očekávají jeho bouřlivý rozvoj zejména v těch zemích, které jsou odkázány
převážně na uhelné zdroje energie.
Rozemleté uhlí (vysoká sirnatost není problém) se v generátoru
(zplynovači) za vysoké teploty a tlaku nejprve zplynuje. Veškeré pevné částice,
které jinak unikají do vzduchu, se mění ve strusku vhodnou pro stavebnictví. Surový
plyn je ochlazen, zbaven síry (tu lze výhodně prodat) a dalších nečistot.
Energetický plyn se vede dále do plynové
turbíny, v jejíž komoře se spaluje. Vzniká elektrická energie a navíc plyn
opouštějící turbínu je natolik horký, že v kotli ohřeje vodu na páru. V parní turbíně se pak vyrobí další
elektřina.
|