Использование углеводородных газов: экологические особенности

Мало-помалу экология из разряда специальных терминов перешла в повседневную жизнь миллионов и миллионов.

Теперь «зелеными» вопросами озабочен буквально каждый: от производителей автомобилей премиум-класса до домохозяйки в сельской глубинке. Еще бы — последствия расточительного и порой катастрофичного отношения к окружающей среде ощущает сейчас буквально каждый.

На протяжении многих тысяч лет «человек приходил как хозяин...», щедрой рукой забирая дары матушки-Природы и не слишком заботясь о последствиях. И только недавно люди поняли, что ресурсы не бесконечны, и вплотную занялись проблемами экологии. Современная экологическая ситуация такова, что от всего человечества потребуются колоссальные коллективные усилия для того, чтобы удержать положение хотя бы на том уровне, на котором оно находится сейчас, не допустить глобальной катастрофы, которая привела бы к гибели всего живого.

Таблица 1. Годовое потребление природного газа различными отраслями хозяйства Уральского ФО

Экологические преимущества углеводородных газов
Существуют вопросы, имеющие отношение к окружающей среде, которые побудили к многочисленным исследованиям и дискуссиям в международном масштабе: рост населения, консервация ресурсов, уменьшение многообразия биологических видов, и особенно глобальные и региональные изменения климата, напрямую связанные энергетикой.

Газы, имеющие наиболее важное значение, т. е. те, концентрации которых значительно возросли сначала промышленной активности: диоксид углерода (СО2), метан (СН4) и оксид азота (N2O). Кроме того, продолжающийся рост концентраций перфторуглеродов и гексафторида серы вынуждает принимать во внимание и их тоже, хотя их уровни в атмосфере пока еще низки. Все эти газы включены в национальные кадастры, представляемые по линии т. н. Межправительственной группы специалистов по вопросам изменения климата (МГИК) и Рамочной конвенции по вопросам изменения климата (РКИК).

Работа МГИК в настоящее время принята в качестве авторитетной основы дальнейшего развития глобальной природоохранной политики. Влияние повышения концентраций газов, обусловливающий парниковый эффект в атмосфере, было смоделировано МГИК по различным сценариям. Эти модельные исследования показали систематические глобальные изменения климата, начиная с XIX столетия. По расчетам, между 1990 и 2100 гг. средняя температура воздуха на земной поверхности возрастет на 1,0–3,5°С, а уровень моря поднимется на 15–95 см.

Таблица 2. Годовой расход различных видов топлива в Уральском ФО

В некоторых местах ожидаются очень суровые засухи и (или) наводнения, в то время как в других местах они будут менее суровыми. Ожидается, что леса будут умирать, что в еще большей мере изменит поглощение и освобождение углерода на суше. Ожидаемое изменение температуры будет слишком быстрым, чтобы отдельные виды животных и растений успевали приспособиться, и ожидается некоторое снижение многообразия биологических видов.

Таблица 3. Сравнение характеристик некоторых видов топлива

Источники диоксида углерода могут быть с достаточной уверенностью выражены количественно. Одним из наиболее значительных источников роста концентрации СО2 в атмосфере является сгорание ископаемого топлива. Природные газы (в том числе и сжиженный углеводородный) производят меньше СО2 на единицу энергии, поставляемой потребителю, чем другие виды ископаемых топлив.

Таблица 4. Сравнение выбросов вредных веществ

Мировая газовая промышленность многие годы изучает развитие научных представлений об изменении климата и связанной с этим политики. Международный газовый союз, Европейская газовая организация, национальные организации и отдельные компании принимают самое активное участие в сборе данных и вносят большой вклад в дискуссии. И хотя все еще существует много неопределенностей относительно точной оценки возможного воздействия в будущем газов, создающих парниковый эффект, уместно применить принцип предосторожности и обеспечить, чтобы как можно скорее были проведены экономически эффективные мероприятия по сокращения выбросов. Так, составление кадастров выбросов и дискуссии относительно технологии их уменьшения помогли сосредоточить внимание на наиболее подходящих мероприятиях по контролю и снижению выбросов газов, создающих парниковый эффект.

Переход на промышленные виды топлива с низким выходом углерода (как, например, природный газ) понижает выбросы газов, создающих парниковый эффект, при достаточно высокой экономической эффективности, и такие переходы осуществляются во многих регионах.

Природные газы оказывают минимальное воздействие на окружающую среду по сравнению с другими видами ископаемых топлив. Переход с ископаемых углей на природный газ при сохранении того же соотношения эффективности преобразования энергии топлива в электроэнергию сократил бы выбросы на 40%. Также важно, несмотря на априорные преимущества природного газа, оптимизировать его использование.

В газовой промышленности постоянно действуют программы повышения эффективности и совершенствования технологий, дополненные развитием экологического менеджмента, что еще более усилило доводы в пользу газа с позиций защиты окружающей среды как эффективного топлива, вносящего вклад в защиту окружающей среды в будущем.

Выбросы диоксида углерода по всему миру являются одной из основных причин потепления на земном шаре. Сжигаемое ископаемого топлива освобождает СО2, аккумулированного растениями много миллионов лет назад, и повышает ее концентрацию в атмосфере выше естественного уровня. Сжигание ископаемого топлива обусловливает 75–90% всех антропогенных выбросов диоксида углерода.

Природный газ генерирует меньше СО2 при том же количестве вырабатываемой для снабжения энергии, чем уголь или нефть, поскольку он содержит больше водорода по отношению к углероду, чем другие виды топлива. Благодаря своей химической структуре газ производит на 40% меньше диоксида углерода, чем антрацит.

Выбросы в атмосферу при сжигании ископаемого топлива зависят не только от вида топлива, но от того, насколько эффективно оно используется. Газообразное топливо обычно сжигается легче и эффективнее, чем уголь или нефть. Утилизация сбросной
теплоты от отходящих газов в случае природного газа осуществляется проще, так как топочный газ не загрязнен твердыми частицами или агрессивными соединениями серы. Благодаря химическому составу, простоте и эффективности использования природный газ может внести существенный вклад в снижение выбросов диоксида углерода путем замены им ископаемых видов топлив.

Сравним топливо на практике Обширные исследования, проведенные в Уральском ФО (Свердловская область) несколько лет назад, показали, как ухудшается экологическая ситуация в регионе при использовании мазута и угля при полном исключении использования природного газа (мазут и уголь сжигаются в равных долях, выраженные через единицу учета — условное топливо (у. т.)).

Выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу при сжигания природного газа, мазута и угля рассчитывали согласно общепринятым методическим указаниям. В регионе используется природный газ, идущий по газопроводу «Тюменская область центр». В таблице 1 приведены показатели использования природного газа разными потребителями.

Чтобы оценить изменения экологической ситуации в регионе в случае замены природного газа мазутом и углем, количество сжигаемого топлива выражается в тысячах тонн условного топлива и тысячах тонн. Ниже приведены расчетные характеристики
газообразного, жидкого и твердого топлив (см. таблицу 3).

В результате расчетов по указанной методике качественный и количественный составы выбросов ЗВ, образующихся при сгорании природного газа, мазута и угля приведены в таблице 4. При использовании природного газа в результате измерений получено либо отсутствие, либо «следы» содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания. Как видно из данных таблицы 4, в Свердловской области суммарные выбросы ЗВ, образующихся при сжигании мазута и угля, в 21 раз превышают выбросы ЗВ при сжигании природного газа.