Влияние энергетики на природную среду и климат

Влияние энергетики на экологию и жизнедеятельность людей

Из всех типов электростанций наибольшее отрицательное воздействие на окружающую среду оказывают тепловые электростанции (ТЭС). Это связано, главным образом, с про­цессами сжигания органического топлива. С учетом данных об элементарных процессах, происходящих при сжигании топлива и при преобразовании теп­ловой энергии в механическую работу, а затем в электрическую энергию.

На рисунке ниже представлена схема взаимодействий ТЭС с компонентами окружаю­щей природной среды.

Рис. Схема взаимодействия ТЭС и окружающей среды

Ископаемое топливо извлекается из недр и после обо­гащения и переработки подается в топку парогенератора (ПГ). Для обеспече­ния сжигания топлива из атмосферы в топку подается воздух. Образующиеся продукты сгорания передают основную часть теплоты рабочему телу энерге­тической установки, часть теплоты рассеивается в окружающую среду, а часть уносится с продуктами сгорания в дымовую трубу и далее в атмосферу. В зависимости от исходного состава топлива продукты сгорания, выбрасыва­емые в атмосферу, содержат окислы азота (NOx), окислы углерода (СОх), окис­лы серы (SOx), углеводороды, пары воды и другие вещества в твердом, жид­ком и газообразном состоянии. Загрязнение атмосферы мелкими твердыми частицами золы связано, главным образом, с использованием в качестве топ­лива угля, который предварительно измельчается в специальных мельницах. Однако, при правильной организации процесса сжигания и применении со­временных фильтров с эффективностью улавливания частиц до 95–99%, их количество может быть сведено до минимума.

При сжигании жидкого топлива (мазута) с выбросами в атмосферу посту­пают: окислы серы и азота, газообразные и твердые продукты неполного сго­рания топлива, соединения ванадия.

Таблица. Усредненные показатели загрязнения атмосферы тепловыми электростанциями, г/кВт • час

Загрязняющие вещества Виды топлива
каменный уголь бурый уголь мазут природный газ
Двуокись серы Твердые частицы Окислы азота Фтористые соединения 6,0 1,4 21,0 0,05 7,7 2,7 3,45 0,11 7,4 0,7 2,45 0,004 0,002

При сжигании природного газа в атмосферу также попадают окислы азота, но образуется их существенно меньше, чем при сжигании мазута. Это объясня­ется не только свойствами самого топлива, но и особенностями процессов сжи­гания. Очевидно, что природный газ – наиболее экологически чистый вид энергетического топлива. Однако природный газ является ценным сырьем для хими­ческих отраслей, поэтому его широкое применение на ТЭС нецелесообразно.

Одним из факторов воздействия угольных ТЭС на окружающую среду являются отходы системы складирования, транспортировки, пылеприготовления и золоудаления. Удаляемые из топки зола и шлак образуют золо- шла­коотвалы на поверхности земли.

В паропроводах от парогенератора к турбоагрегату (7), как и в корпусах и ресиверах турбогенератора, происходит передача теплоты окружающему воз­духу. В конденсаторе (К), а также в системе регенеративного подогрева пита­тельной воды, включающей регенеративные водоподогреватели (РВП), конденсатные (КН) и питательные насосы (ПН), теплота конденсации и переохлаждения конденсата воспринимается охлаждающей водой, подаваемой цир­куляционными насосами (ЦН). Преобразование механической работы в элек­трическую энергию в электрогенераторе (Г) также сопровождается потерями, которые, в конечном счете, преобразуются в теплоту, передаваемую атмосфер­ному воздуху. Работа вращающихся механизмов, смесительных аппаратов, трансформаторов связана с акустическим воздействием на окружающую сре­ду, а работа трансформаторных подстанций (777), линий электропередач (ЛЭП), как и всех электрических машин, связана с воздействием электромагнитных полей и выделением тепла в окружающую среду.

Особую группу вод, используемых ТЭС, составляют охлаждающие воды, забираемые из водоемов на охлаждение поверхностных теплообменных аппа­ратов – конденсаторов паровых турбин, водо-, масло-, газо- и воздухоохлади­телей. Эти воды вносят в водоем большое количество тепла. Из конденсаторов турбин отводится приблизительно до двух третей всего количества тепла, полу­чаемого при сгорании топлива, что намного превосходит сумму тепла, отводи­мого от других охлаждаемых теплообменников. Поэтому с охлаждением кон­денсаторов связывают обычно так называемые «тепловые загрязнения» водо­емов сбросными водами ТЭС и АЭС. О количестве тепла, отводимого с охлаждающей водой отдельных электростанций, можно судить по установлен­ным энергетическим мощностям. Средний расход охлаждающей воды и коли­чество отводимого тепла, приходящиеся на 1000 МВт мощности, составляют для ТЭС соответственно 30 м3/с и 4500 Гдж/ч, а для АЭС с турбинами насы­щенного пара среднего давления – 50 м3/с и 7300 Гдж/ч.

Кроме конденсаторов турбоагрегатов, потребителями охлаждающей воды являются маслоохладители (МО). Остальные потребители технической воды (си­стемы золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки обору­дования) потребляют около 7% общего расхода воды. В то же время именно эти потребители воды являются основными источниками примесного загрязнения. При промывке поверхностей нагрева котлоагрегатов серийных блоков ТЭС мощ­ностью 300 МВт образуется до 10 000 м3 разбавленных растворов соляной кисло­ты, едкого натра, аммиака, солей аммония, железа и других веществ.

Один из компонентов, загрязняющих окружающую среду, – это шумо­вое воздействие. Энергетическое оборудование, как правило, является источ­ником значительного шума. Однако основные источники шума, такие как паровые котлы, турбины, генераторы, редукционно-охладительные устрой­ства, расположены внутри помещения ТЭС. Поэтому они, как правило, не оказывают значительного влияния на прилегающую к ТЭС территорию. От оборудования, расположенного вне главного корпуса, шум может распрост­раняться за пределы территории станции. Это обстоятельство, характерное для всех типов электростанций, наибольшее значение имеет для ТЭЦ, кото­рые расположены обычно в городском массиве. Их влияние на районы жи­лой застройки может оказаться существенным. Источниками постоянного шума, оказывающими существенное воздействие на окружающий район, яв­ляются тягодутьевые машины, газораспределительные пункты, трансформа­торы, градирни, места забора воздуха из атмосферы и на выбросы из дымо­вых труб, особенно периодические продувки пара в атмосферу.

Влияние энергетики на природную среду и климат

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Все процессы, связанные с преобразованием энергии, в частности, производство, транспортировка, переработка и сжигание органического топлива, являются мощным источником антропогенного воздействия на окружающую среду. Источники негативного влияния котельных и тепловых электрических станций (ТЭС) на органическом топливе на природу можно классифицировать:

1. По характеру воздействия

— ухудшающие качество воздуха (выбросы оксидов азота и серы, монооксида углерода CO, летучих углеводородов, пыли, сажи и ряда других загрязняющих веществ);

— изменяющие радиационно-тепловой баланс атмосферы (эмиссия парниковых газов – CO2, CH4, N2O), а также выбросы, приводящие к образованию озона и сульфатного аэрозоля в нижних слоях атмосферы (выбросы NOx и SOx);

— нарушающие естественный тепловой режим (сброс теплоты);

— загрязнение водных объектов сточными водами.

2. По территориальному масштабу

— локальные (ухудшение окружающей среды в непосредственной близости (до 100 км) от источника загрязнения или сброса теплоты);

— региональные (трансграничный (на несколько тысяч километров) перенос загрязняющих веществ);

— глобальные (изменения климата, разрушение озонового слоя).

Ряд веществ, образующихся в процессах, связанных с преобразованием энергии органического топлива и поступающих в атмосферу, способен оставаться в ней длительное время, измеряемое неделями, годами и даже десятилетиями; переноситься на большие расстояния и вызывать изменения окружающей среды в значительных временных и территориальных масштабах.

Наблюдения за составом атмосферы, ведущиеся систематически уже более 40 лет, свидетельствуют о значительном увеличении атмосферных концентраций основных парниковых газов, как за этот период, так и по сравнению с доиндустриальной эпохой. Производимые расчеты показывают, что антропогенная эмиссия (выброс) метана и оксида азота N2O играет основную роль в увеличении их атмосферных концентраций.

Метеорологические наблюдения показывают, что за последние сто лет среднеглобальная температура увеличилась на 0,6 °C, из которых 0,4 °C пришлись на последние 30 лет, благодаря чему 90-е годы прошлого века были самым теплым десятилетием за всю историю метеорологических наблюдений.

Тем не менее, в последние десятилетия в мировой энергетике наблюдаются процессы, приводящие к значительному снижению ее негативного воздействия на окружающую среду. Таковыми процессами являются: изменения в топливно-энергетическом балансе, внедрение природоохранных технологий и повышение энергоэффективности экономики (повышение КПД установок преобразования энергии, снижение энергоемкости производства). Указанные тенденции уже привели к заметному снижению удельных выбросов основных парниковых газов и загрязняющих веществ в атмосферу.

Так, за счет уменьшения доли угля в мировом энергетическом балансе и повышения роли газа, ядерной энергии и возобновляемых источников энергии удельная эмиссия CO2 снизилась за последние 50 лет примерно на 120 кг C/т у.т. Аналогичное снижение удельной эмиссии оксидов серы и азота в теплоэнергетике индустриально развитых стран связано с повышением эффективности производства электроэнергии, использованием экологически более чистого топлива и внедрением технологий подавления образования оксидов азота и очистки дымовых газов от SOx и NOx.

Выбросы тепловых электростанций (ТЭС) и котельных на органическом топливе в атмосферу

Основное загрязнение атмосферного воздуха связано со сжиганием органического топлива. ТЭС и котельные, потребляя большое количество органического топлива, оказывают существенное влияние на загрязнение воздушного бассейна.

Рабочая масса органического топлива состоит из углерода, водорода, кислорода, азота, серы, влаги и золы. В результате полного сгорания топлива образуются углекислый газ, водяные пары, оксиды серы (сернистый газ, серный ангидрид) и зола. Из перечисленных составляющих к числу токсичных относятся оксиды серы и зола. При высоких температурах в ядре факела топочных камер котлов большой мощности происходит частичное окисление азота воздуха и топлива с образованием оксидов азота (оксид и диоксид азота). При неполном сгорании топлива в топках могут образовываться также монооксид углерода CO, углеводороды, CH4, C2H6 и др., а также канцерогенные вещества. Продукты неполного сгорания весьма вредны, однако при современной технике сжигания их образование можно исключить или свести к минимуму.

Наибольшую зольность имеют горючие сланцы и бурые угли, а также некоторые сорта каменных углей (например, экибастузские). Жидкое топливо имеет небольшую зольность; природный газ является беззольным топливом. Современные золоуловители благодаря высокой степени улавливания золы позволяют значительно снизить выбросы золы и довести их до весьма малых значений.

В последнее время серьезное внимание привлекла проблема изучения канцерогенных веществ, образующихся при неполном сгорании топлива. По своей распространенности и интенсивности воздействия из многих химических веществ этого типа наибольшее значение имеют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и наиболее активный из них – бенз(а)пирен. Максимальное количество бенз(а)пирена образуется при температуре 700 – 800 °C в условиях нехватки воздуха для полного сгорания топлива.

Выбрасываемые в атмосферу из дымовых труб котельных и электростанций токсичные вещества оказывают вредное воздействие на весь комплекс живой природы, называемый биосферой. Биосфера включает в себя прилегающий к поверхности Земли слой атмосферы, верхний слой почвы и верхние слои водных поверхностей.

Минздравом России установлены предельно допустимые концентрации

(ПДК) вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест. ПДК называется такая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе на уровне дыхания человека, которая не оказывает на его организм прямого или косвенного воздействия, не снижает его работоспособности, не влияет на его самочувствие. ПДК служит основным критерием санитарно-гигиенической оценки качества атмосферного воздуха. Значения ПДК для основных загрязняющих веществ, выбрасываемых энергетическими предприятиями, приведены в табл. 15.1.

Для каждого выбрасываемого в атмосферу вредного вещества должно соблюдаться условие

Источник

Экологические проблемы энергетики: тепловых, атомных, гидроэлектростанций

Принцип работы тепловых электростанций (ТЭС) заключается в сжигании топлива в топках паровых котлов, где образуется тепловая энергия пара. Через паровую турбину энергия пара преобразуется в механическую, которая в турбогенераторе превращается в электроэнергию. Около 90% всей электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях. Но и по степени воздействия на окружающую среду теплоэнергетика стоит тоже на первом месте. В связи с этим актуальность снижения негативного влияния теплоэлектростанций на экологию ни у кого не вызывает сомнений.

  • Основные экологические проблемы тепловых электростанций Вредные выбросы в атмосферу
  • Разрушение озонового слоя
  • Кислотные дожди
  • Сточные воды
  • Тепловое загрязнение
  • Проблемы, связанные с отходами
  • Иные загрязнения

Основные экологические проблемы тепловых электростанций

Процесс преобразования тепловой энергии в электрическую включает в себя три стадии:

  1. Начальная — добыча, переработка и транспортировка топлива.
  2. Основная — производство тепла или электроэнергии.
  3. Заключительная — транспортировка и переработка отходов, их удаление.

Любая стадия технологического цикла оказывает существенное влияние на окружающую среду.

Вредные выбросы в атмосферу

Основными видами органического топлива, используемыми на тепловых электростанциях, являются газ, мазут, сланцы, уголь, торф. Среди них природный газ признан самым экологически безопасным топливом.

Уже на начальном этапе добычи топлива происходят значительные выбросы с мест добычи, например, с угольных разрезов. Пыль, углекислый газ, оксид азота и другие вещества, образующиеся при взрывных работах и выхлопах мощного карьерного транспорта, загрязняют территорию в радиусе 3-4 км от мест разработок.

При сжигании указанных видов топлива в атмосферу попадают токсические вещества:

  • природного газа — оксиды углерода, оксиды азота, бензапирен;
  • угля — к вышеперечисленному добавляются оксиды серы, зола, радиационные составляющие минеральной части;
  • мазута — добавляются оксиды ванадия.

Чем грозит человечеству глобальное загрязнение воздушной оболочки нашей планеты?

Определение степени загрязнения воздуха с помощью индекса загрязнения атмосферы

Загрязнение атмосферы Земли: классификация по виду и составу

Разрушение озонового слоя

Находясь в 30 км от поверхности земли, озоновый слой выполняет защитную функцию, поглощая излишнее агрессивное ультрафиолетовое излучение. Содержание в отводящих дымовых газах тепловых электростанций некоторых продуктов горения влияет на сохранность озонового слоя земли. Соединения водорода, азота и хлора в стратосфере вступают в реакцию с озоном и разрушают его. Образуются дыры в озоновом слое, которые приводят к повышению активности солнечной радиации. Это негативно влияет на растения, нарушая процессы фотосинтеза, а также на животных и человека, провоцируя ожоги и кожные болезни.

На улицы города опустился густой желтый туман. Есть ли повод для беспокойства и как обезопасить свое здоровье?

Аварии с выбросом радиоактивных веществ, определившие путь развития ядерной энергетики

Экологические катастрофы: неизбежность или халатность? Основные причины и классификации катастроф

Основные виды естественных и искусственных источников загрязнения атмосферы и вред, которые они наносят

Кислотные дожди

Продукты горения органического топлива, такие, как метан, угарный газ, хлорфторуглероды, какое-то время находятся во взвешенном состоянии, а затем выпадают на землю в виде осадков, загрязняя почву и водоёмы. В частности, соединения серы и азота под действием солнечного света окисляются и образуют кислотные дожди. Они губительны для растений, вызывая химические ожоги и отмирание его частей, ухудшают качество сельскохозяйственной продукции. Человек, попав под кислотный дождь, рискует заболеть бронхо-лёгочными и сердечно-сосудистыми болезнями.

Вследствие чего образуются газы, приводящие к парниковому эффекту на планете?

Человек по отношению к природе: разрушитель или хранитель?

Сточные воды

Все стадии технологического процесса в теплоэлектростанциях требуют большого расходования воды. Большая часть воды направляется на охлаждение конденсаторов паровых турбин.

Около 7% от общего расхода воды станцией приходится на химическую промывку систем зольного, шлакоудалительного и прочего оборудований. Как правило, это растворы едкого натра, соляной кислоты, солей аммония. Они и являются основными составляющими примесного загрязнения сточных вод теплоэлектростанций.

Кроме этих химических элементов, сточные воды несут в себе нефтепродукты, фенолы, ванадий, фтор, различные реагенты и осветлители. При сбросе в водоёмы сточные воды предприятий теплоэнергетики неизбежно вызывают серьёзное химическое загрязнение окружающей гидросферы. Это приводит к уменьшению популяций гидробионтов и цепной реакции угнетения всей флоры и фауны водоёма.

Основные источники и виды загрязнения подземных вод

Основные источники химического загрязнения воды

Тепловое загрязнение

Представляет опасность и тепловое воздействие с охлаждающей водой, которое провоцирует так называемое тепловое загрязнение водоёмов. Даже при незначительном повышении температуры в водоёме ускоряются все химические реакции, увеличивается дефицит кислорода. Типично водные объекты могут со временем превратиться в болотные. Как следствие, в таком водоёме поражается фауна, сокращается прирост водорослей, рыба становится малоподвижной, мало ест и плохо размножается. Прирост на 3 градуса по сравнению со среднемесячной температурой в водоёме представляет серьёзную угрозу рыбному хозяйству.

Экологические проблемы современной России

Парниковый эффект, его участие в будущем Земли

Влияние вырубки лесов на мировую экологию

Проблемы, связанные с отходами

Ежегодно тепловые электростанции оставляют тонны твёрдых отходов в виде золы, шлака. Их практически не утилизируют, складируя на специальных полигонах. Эти территории становятся очагами захоронения таких токсичных веществ, как тяжёлые металлы, оксиды кремния и алюминия, бензапирен.

Почва накапливает в себе все загрязнители, становясь не пригодной для какого-либо иного использования.

Токсические испарения поднимают мелкодисперсные вещества в атмосферу, а дождевые и талые воды приносят загрязнители со свалок и полигонов в ближайшие водные объекты.

Тяжелые металлы – наиболее опасные элементы, способные загрязнять почву

Возможно ли решение современных экологических проблем в глобальном масштабе

Иные загрязнения

Вблизи тепловых электростанций, работающих на угле, а также рядом с полигонами их отходов, всегда превышен естественный радиационный фон. Это обусловлено содержанием в угле радиоактивных изотопов, которые попадают в окружающую среду вместе с другими продуктами сгорания.

Естественные и антропогенные источники радиоактивного загрязнения

Влияние старых и новых атомных электростанций на экологию

Работа тепловых электростанций также способствует электромагнитному и шумовому загрязнению окружающей среды.

Влияние электрических станций на экологическую среду

Отличие ТЭЦ от КЭС

Отличие ТЭЦ от КЭС является то, что на ТЭЦ производится не только электрическая, но и тепловая энергия. То есть ТЭЦ предназначен для централизованного снабжения предприятий и городов электроэнергией и теплом. А КЭС только для снабжения электричеством.

При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным электроснабжением от КЭС и выработкой тепла от местных котельных. На ТЭЦ производится около 25% электроэнергии, их КПД достигает 70%.

ТЭЦ могут работать в чисто конденсационном цикле, то есть при отсутствии отпуска тепла из отборов, и в смешанном режиме, то есть при отпуске тепла и в конденсационном режиме. В чисто теплофикационном цикле они работать не могут, так как по техническим требованиям всегда требуется минимальный пропуск тепла в конденсатор, что обуславливает минимальную конденсационную выработку электроэнергии. Данные турбоагрегаты разделяются на два вида: с одним отбором пара на отопление и горячее водоснабжение типа Тис двумя отборами пара, типа ПТ, с отбором также на технологические нужды, для чего требуется пар более высоких параметров.

Основное отличие ТЭЦ от КЭС заключается в специфике пароводяного контура и способе выдачи электроэнергии.

Специфика электрической части заключается в расположении рядом с электростанцией центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности выдаётся в местную сеть на генераторном напряжении. С этой целью на станции имеется генераторное распределительное устройство ГРУ. Часть мощности идёт на собственные нужды, а остальная доля мощности выдаётся в энергосистему на высоком напряжении.

Кэс удалены от потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу электроэнергии на высоких и сверхвысоких параметрах;

КЭС имеют КПД = 40 — 42%, который в основном определяется тепловыми потерями в пароводяном контуре.

Различие в электрической части ТЭЦ от КЭС

Электротехническое отличие ТЭЦ от КЭС»: Это отличие заключается в том что в энергоблоках ТЭЦ используется только 2 трансформатора и от 1 до 6 генераторов в зависимости от нужд ,а в энергоблоках КЭЦ — сколько генераторов столько и трансформаторов

На ТЭС также расположено генераторное распределительное устройство ГРУ. Распределительные устройства генераторного напряжения служат для приема электроэнергии от генераторов и ее распределения потребителям генераторного напряжения, а также на повысительные подстанции и собственные нужды.

Влияние электрических станций на экологическую среду

Влияние ТЭС на окружающую среду:

в качестве топлива ежегодно уничтожается огромное количество ценного природного сырья, преимущественно органического, зачастую привозимого издалека;

Ø большой вред природе наносится при прокладке нефте- и газопроводов;

Ø при работе ТЭС ежегодно образуются сотни миллионов тонн твердых отходов в виде золы и шлаков, которые практически не утилизируются, скапливаясь в огромных количествах на специальных полигонах. Они содержат целый ряд химических элементов, таких, как Zn, Mn, Sr, Ti, Ba и др., многие из которых токсичны. Эти элементы проникают из шлаков и золы в почву и подземные воды, делая их непригодными как для бытового, так и для хозяйственного использования;

Ø атмосферные выбросы ТЭС содержат SO2, оксиды азота, тяжелые металлы (As, Pb, Cd, V) и другие вредные для окружающей среды химические вещества;

Ø происходит загрязнение приземного слоя атмосферы большими количествами CO2, образующегося в результате процесса горения;

Ø локализованный процесс горения обуславливает возможность кислородного голодания региона ввиду превышения скорости потребления кислорода над скоростью его поступления в атмосферу за счет процесса фотосинтеза;

Ø вблизи ТЭС, работающих на угле, обычно превышен естественный радиационный фон. Это объясняется присутствием в угле микропримесей радиоактивных изотопов (U-238, Th-232 и др.), которые при работе ТЭС поступают в окружающую среду вместе с другими продуктами сгорания;

Ø происходит тепловое загрязнение природных водоемов, вода которых используется для охлаждения отработавшего пара из паровых турбин ТЭС;

Ø работа ТЭС способствует шумовому и электромагнитному загрязнению окружающей среды.

Хочется отметить, что химическое загрязнение окружающей среды при работе ТЭС является одним из основных источников возникновения таких глобальных экологических проблем, как “парниковый эффект”, кислотные дожди, не говоря уже о том ущербе, какой наносится растительному и животному миру присутствием в компонентах окружающей среды токсичных веществ различного характера воздействия.

Влияние КЭС на окружающую среду

тепловое загрязнение атмосферы;

электромагнитное загрязнение, обусловленное влиянием линий высокого и сверхвысокого напряжения;

загрязнение гидросферы (тёплая вода, охлаждающая конденсатор);

влияние на литосферу, сказывающееся в извлечении больших масс топлива из земли, захоронение продуктов сгорания (зола и шлаки).

Принцип работы: Вода поступает в турбину ГЭС из верхнего бьефа реки (водохранилища, созданного плотиной) и уходит в нижний бьеф. Таким образом, энергия движения воды преобразуется в турбине в механическую энергию, которая затем генерируется в электрическую энергию. Основной вред окружающей среде и хозяйственной деятельности человека при работе ГЭС наносится созданием плотин и водохранилищ. Влияние ГЭС на окружающую среду:

Ø происходит нарушение естественных путей миграции рыб на нерестилища и обмеление самих нерестилищ в низовьях рек;

Ø оказывается большое влияние на водоснабжение, водоорошение, работу речного транспорта — то есть на судоходство рек;

Ø происходит затопление плодородных земель;

Ø возникает целый ряд экономических проблем: становятся необходимыми затраты на передислокацию населения, сельских хозяйств и промышленных объектов в новые районы из мест затопления;

Ø работа ГЭС способствует шумовому и электромагнитному загрязнению окружающей среды. Однако в работе ГЭС есть и свои плюсы: вода — возобновляемый природный ресурс; ГЭС не вносят химическое и тепловое загрязнения в окружающую среду; себестоимость энергии, вырабатываемой ГЭС, в 4 раза ниже, чем у ТЭС и во столько же раз быстрее ее самоокупаемость.

Атомные электростанции (АЭС)

Принцип работы: В реакторе АЭС выделяется тепловая энергия — за счет высвобождения энергии связи нейтронов и протонов при делении ядер радиоактивных изотопов урана (U-235,238,234) под воздействием нейтронов; тепловая энергия превращается в механическую, а затем — в электрическую.

Основной опасностью при работе АЭС является загрязнение окружающей среды радиоактивными отходами и тепловое загрязнение водоемов, вода из которых используется для охлаждения ядерного реактора и других агрегатов АЭС. При проектировании и строительстве АЭС необходимо учитывать сейсмическую опасность в регионе, плотность населения, характеристику грунтовых слоев, вероятность наводнений, наличие достаточного количества воды для охлаждения реактора и другие условия. Очевидные преимущества АЭС: при сжигании 1 г ядерного топлива выделяется в 3106 раз больше теплоты, чем при сжигании 1 г угля; для работы АЭС мощностью в 1 млн. кВатт в течение 3-х лет нужно 2 вагона ядерного топлива, а для ТЭС с аналогичной мощностью — 300 000 вагонов угля.

Экологические последствия работы ТЭС

При дальнейшем активном использовании тепловых электростанций становятся неотвратимы такие последствия:

  • количество невозобновляемых природных ресурсов, используемых в качестве топлива, подходит к концу;
  • возникает дефицит кислорода из-за выжигания, парниковый эффект;
  • происходит деградация водоёмов и почв, заражённых выбросами тепловых электростанций;
  • изменяется микроклимат и ландшафт прилежащих районов;
  • наносится вред качеству жизни и здоровью населения.

Экологические проблемы электроэнергетики

Энергетическая отрасль отлично работает в отношении экономики, но этого, увы, нельзя сказать про экологическую обстановку.

Развитие и использование энергетических объектов становится причиной:

  • возникновения изменений климата;
  • корректировки гидрологических речных режимов;
  • загрязнения мирового океана различными химическими элементами;
  • возникновения кислотных дождей;
  • загрязнения вредоносными выбросами, пылью и выхлопными газами;
  • образования парникового эффекта;
  • радиоактивного и химического загрязнения почв.

Кроме того, в процессе эксплуатации происходит исчерпание природных ресурсов, которые не всегда являются возобновимыми.

Не менее серьезная проблема применения энергетического оборудования заключается в его небезопасности. Тепловая или атомная электростанция способна уничтожить жителей населенного пункта, в черте которого располагается. Крупные атомные реакторы угрожают жизни всего человечества.

Всем известный пример – авария на Чернобыльской АЭС, которая произошла в 1986 году. Происшествие явно показало каковы последствия взрыва любой атомной электростанции.

Источник



О влиянии на атмосферу предприятий теплоэнергетического комплекса

Из всех типов электростанций наибольшее отрицательное воздействие на окружающую среду оказывают тепловые электростанции (ТЭС). Это связано, главным образом, с про­цессами сжигания органического топлива. С учетом данных об элементарных процессах, происходящих при сжигании топлива и при преобразовании теп­ловой энергии в механическую работу, а затем в электрическую энергию.

На рисунке ниже представлена схема взаимодействий ТЭС с компонентами окружаю­щей природной среды.

Рис. Схема взаимодействия ТЭС и окружающей среды

Ископаемое топливо извлекается из недр и после обо­гащения и переработки подается в топку парогенератора (ПГ). Для обеспече­ния сжигания топлива из атмосферы в топку подается воздух. Образующиеся продукты сгорания передают основную часть теплоты рабочему телу энерге­тической установки, часть теплоты рассеивается в окружающую среду, а часть уносится с продуктами сгорания в дымовую трубу и далее в атмосферу. В зависимости от исходного состава топлива продукты сгорания, выбрасыва­емые в атмосферу, содержат окислы азота (NOx), окислы углерода (СОх), окис­лы серы (SOx), углеводороды, пары воды и другие вещества в твердом, жид­ком и газообразном состоянии. Загрязнение атмосферы мелкими твердыми частицами золы связано, главным образом, с использованием в качестве топ­лива угля, который предварительно измельчается в специальных мельницах. Однако, при правильной организации процесса сжигания и применении со­временных фильтров с эффективностью улавливания частиц до 95–99%, их количество может быть сведено до минимума.

При сжигании жидкого топлива (мазута) с выбросами в атмосферу посту­пают: окислы серы и азота, газообразные и твердые продукты неполного сго­рания топлива, соединения ванадия.

Таблица. Усредненные показатели загрязнения атмосферы тепловыми электростанциями, г/кВт • час

Загрязняющие вещества Виды топлива
каменный уголь бурый уголь мазут природный газ
Двуокись серы Твердые частицы Окислы азота Фтористые соединения 6,0 1,4 21,0 0,05 7,7 2,7 3,45 0,11 7,4 0,7 2,45 0,004 0,002

При сжигании природного газа в атмосферу также попадают окислы азота, но образуется их существенно меньше, чем при сжигании мазута. Это объясня­ется не только свойствами самого топлива, но и особенностями процессов сжи­гания. Очевидно, что природный газ – наиболее экологически чистый вид энергетического топлива. Однако природный газ является ценным сырьем для хими­ческих отраслей, поэтому его широкое применение на ТЭС нецелесообразно.

Одним из факторов воздействия угольных ТЭС на окружающую среду являются отходы системы складирования, транспортировки, пылеприготовления и золоудаления. Удаляемые из топки зола и шлак образуют золо- шла­коотвалы на поверхности земли.

В паропроводах от парогенератора к турбоагрегату (7), как и в корпусах и ресиверах турбогенератора, происходит передача теплоты окружающему воз­духу. В конденсаторе (К), а также в системе регенеративного подогрева пита­тельной воды, включающей регенеративные водоподогреватели (РВП), конденсатные (КН) и питательные насосы (ПН), теплота конденсации и переохлаждения конденсата воспринимается охлаждающей водой, подаваемой цир­куляционными насосами (ЦН). Преобразование механической работы в элек­трическую энергию в электрогенераторе (Г) также сопровождается потерями, которые, в конечном счете, преобразуются в теплоту, передаваемую атмосфер­ному воздуху. Работа вращающихся механизмов, смесительных аппаратов, трансформаторов связана с акустическим воздействием на окружающую сре­ду, а работа трансформаторных подстанций (777), линий электропередач (ЛЭП), как и всех электрических машин, связана с воздействием электромагнитных полей и выделением тепла в окружающую среду.

Особую группу вод, используемых ТЭС, составляют охлаждающие воды, забираемые из водоемов на охлаждение поверхностных теплообменных аппа­ратов – конденсаторов паровых турбин, водо-, масло-, газо- и воздухоохлади­телей. Эти воды вносят в водоем большое количество тепла. Из конденсаторов турбин отводится приблизительно до двух третей всего количества тепла, полу­чаемого при сгорании топлива, что намного превосходит сумму тепла, отводи­мого от других охлаждаемых теплообменников. Поэтому с охлаждением кон­денсаторов связывают обычно так называемые «тепловые загрязнения» водо­емов сбросными водами ТЭС и АЭС. О количестве тепла, отводимого с охлаждающей водой отдельных электростанций, можно судить по установлен­ным энергетическим мощностям. Средний расход охлаждающей воды и коли­чество отводимого тепла, приходящиеся на 1000 МВт мощности, составляют для ТЭС соответственно 30 м3/с и 4500 Гдж/ч, а для АЭС с турбинами насы­щенного пара среднего давления – 50 м3/с и 7300 Гдж/ч.

Кроме конденсаторов турбоагрегатов, потребителями охлаждающей воды являются маслоохладители (МО). Остальные потребители технической воды (си­стемы золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки обору­дования) потребляют около 7% общего расхода воды. В то же время именно эти потребители воды являются основными источниками примесного загрязнения. При промывке поверхностей нагрева котлоагрегатов серийных блоков ТЭС мощ­ностью 300 МВт образуется до 10 000 м3 разбавленных растворов соляной кисло­ты, едкого натра, аммиака, солей аммония, железа и других веществ.

Один из компонентов, загрязняющих окружающую среду, – это шумо­вое воздействие. Энергетическое оборудование, как правило, является источ­ником значительного шума. Однако основные источники шума, такие как паровые котлы, турбины, генераторы, редукционно-охладительные устрой­ства, расположены внутри помещения ТЭС. Поэтому они, как правило, не оказывают значительного влияния на прилегающую к ТЭС территорию. От оборудования, расположенного вне главного корпуса, шум может распрост­раняться за пределы территории станции. Это обстоятельство, характерное для всех типов электростанций, наибольшее значение имеет для ТЭЦ, кото­рые расположены обычно в городском массиве. Их влияние на районы жи­лой застройки может оказаться существенным. Источниками постоянного шума, оказывающими существенное воздействие на окружающий район, яв­ляются тягодутьевые машины, газораспределительные пункты, трансформа­торы, градирни, места забора воздуха из атмосферы и на выбросы из дымо­вых труб, особенно периодические продувки пара в атмосферу.

Результат действия ТЭС

Каждый отдельный тип электростанции оказывает различное воздействие. По большей части, негативная энергетика вырабатывается от работы тепловых электрических станций. В ходе их функционирования атмосфера загрязняется небольшими элементами золы, поскольку преимущественная часть ТЭС применяет в качестве топлива измельченный уголь.

В целях борьбы с выбросами вредных частиц организовано массовое производство фильтров с КПД 95-99%. Однако это не помогает в полной мере решить проблему, поскольку на многих тепловых станциях, функционирующих на угле, фильтры пребывают в плохом состоянии, в результате чего их КПД сокращается до 80%.

Влияние вредных выбросов ТЭС и ТЭЦ на атмосферу.

Атмосфера- воздушная среда. Является наиболее уязвимой составляю-

щей окружающей среды. Без нее невозможна жизнедеятельность чело-

века, существование и развитие животного и растительного мира,

так как в ней содержится основная часть кислорода воздуха, имеющегося на планете. Атмосфере человеческой деятельностью причиняется

огромный и невосполнимый ущерб. Вследствие тесной и неразрывной

взаимосвязи всех природных составляющих окружающей среды, загрязнение атмосферы неизбежно отражается на других средах: гидросфере, литосфере, биосфере. Выбросы вредных веществ в атмосферу постоянно растут с ростом урбанизации, строительством новых заводов

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха происходит вследствие выбросов в атмосферу вредных веществ при работе энергетических

установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин,

мазут, дизельное топливо, уголь).

Одним из основных и самых крупномасштабных источников загрязнения атмосферы являются ТЭС и ТЭЦ. Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива- нетоксичные углекислый газ (СО2) и водяной пар (Н2О). Кроме этого в воздушную среду выбрасываются такие вредные вещества, как оксиды серы,

азота, углерода, в частности угарный газ (СО), соединения тяжёлых

металлов, таких как свинец (Рв), сажа, углеводороды, несгоревшие частицы твёрдого топлива, канцерогенный бензопирен (С20Н12).

При сжигании твёрдого топлива в котлоагрегатах ТЭС и ТЭЦ образуется большое количество золы, диоксида серы (SO2), оксидов азота.

Перевод установок на жидкое топливо уменьшает золообразование, но

практически не влияет на выбросы SO2, так как в мазуте содержится

Современные ТЭС и ТЭЦ мощностью 2,4 млн. кВт. расходуют до 20 тысяч тонн угля в сутки и выбрасывают в атмосферу: 680 тонн SO2 и SO3, 200 тонн оксидов азота, 120-240 тонн золы, пыли, сажи, (данные числовые значения приведены для процентного содержания серы в исходном топливе 1,7% и при эффективности системы пылеулавливания

Исследования показали, что вблизи мощных станций и централей, в

атмосферу выбрасывается 280-360 тонн SO2 в сутки. Максимальная

концентрация диоксида серы с подветренной стороны на расстояниях:

200-500, 500-1000, 1000-2000 метров соответственно составляет: 0,3-

4,9; 0,7-5,5; 0,22-2,8; мГ/м3. Из этого следует, что диоксид серы очень хорошо разносится на расстояние и естественно наблюдается пропорциональное уменьшение его концентрации при удалении от очага загрязнений.

При сжигании каменного угля остаётся очень большое количество

зольных отходов, которые вывозятся за город на золоотвалы. Золоотвалы, в большинстве своём, очень плохо оборудованы и зола разносится на значительные расстояния. Кроме того, что зола загрязняет атмосферу, оседая на землю она скапливается, покрывая поверхность почвы плотным слоем. Это способствует образованию техногенных пустынь.

Учёными подсчитано, что ТЭС и ТЭЦ выделяют 46% всего сернистого ангидрида и 25% угольной пыли выбрасываемой в атмосферу промышленными предприятиями. Причиной загрязнений такого масштаба является развитие экологически несостоятельных технологических процессов, то есть таких, которые создают удовлетворение потребностей человека в тепловой и электрической энергии, но одновременно с

этим и недопустимое загрязнение окружающей среды. Эти процессы

развиваются без принятия эффективных мер, предупреждающих загрязнение атмосферы.

Особенно опасны сернистый ангидрид, диоксид серы и оксиды азота, выделяемые в атмосферу ТЭС и ТЭЦ, поскольку они переносятся на большие расстояния и осаждаются, в частности, с осадками на поверхность земли, загрязняя гидросферу и литосферу. Одним из особенно ярких проявлений этой картины являются кислотные дожди. Эти дожди образуются вследствие поступлений от сгорающего топлива и уходящих в атмосферу на большую высоту дымовых газами в, основном двуокиси серы и окислов азота. Получающиеся при этом в атмосфере слабые растворы серной и азотной кислоты могут выпадать в виде осад- ков иногда через несколько дней в сотнях километров от источника вы- деления.

Кроме того, загрязнение атмосферы ТЭС и ТЭЦ привело, как полагают учёные, к новому явлению- поражению некоторых видов мягких по-

род деревьев, а также к быстрому и одновременному падению скорости роста по меньшей мере шести видов хвойных деревьев.

ТЭС и ТЭЦ являются причиной возникающего в крупных промышленных городах смога: недопустимого загрязнения обитаемой человеком

наружной воздушной среды, вследствие выделения в неё указанными источниками вредных веществ при неблагоприятных погодных условиях.

Влияние АЭС

Атомные электростанции осуществляют большое количество выбросов теплоты в водные источники, что значительно увеличивает динамику теплового загрязнения водоемов. Сложившаяся проблема при этом является разносторонней и весьма тяжелой.

На сегодняшний день ключевым источником вредной радиации служит горючее. Для обеспечения безопасности жизнедеятельности необходимо достаточно надежно изолировать горючее.

Для решения данной задачи в первую очередь топливо распределяется по специальным брикетам, благодаря материалу изготовления которых задерживается значительная доля продуктов деления радиоактивных веществ.

Кроме того, брикеты располагаются в тепловыделяющих отделениях, произведенных из сплава циркония. В случае утечки радиоактивных веществ они поступают в охлаждающий реактор, способный претерпевать большое давление. В качестве дополнительной меры обеспечения безопасности для жизнедеятельности людей, атомные электростанции располагаются на определенном расстоянии от жилых массивов.

Источник

Влияние ТЭС на окружающую среду.

«Если человек хочет жить на этой Земле, то ему придётся проявить мудрость при выборе между теми нововведениями, которые он способен контролировать, и теми, которыми он управлять не в состоянии».

Основу жизни человека составляет окружающая природная среда, а основу современной цивилизации — ископаемые природные ресурсы и вырабатываемая из них энергия. Очевидно, что без энергетики у человечества нет будущего. Но с другой стороны, энергетика оказывает мощное отрицательное воздействие на окружающую среду, ухудшая условия жизни людей. Основу энергетики составляют различные типы электростанций. Почти 70 лет назад при развитии отечественной индустрии ставку сделали на крупные ТЭС. Однако в то время мало кто задумывался о последствиях влияния ТЭС на природу, т.к. первостепенной задачей было получение электрической энергии и тепла. Технология производстваэлектроэнергии на ТЭС с использованием органических топлив связана с превращением практически всех затраченных материальных ресурсов и большей части энергии топлива в отходы, выбрасываемые в окружающую среду. На современном этапе проблема взаимодействия энергетики и окружающей среды приобрела новые черты, распространяя влияние на огромные территории, большинство рек и озёр, громадные объёмы атмосферы и гидросферы Земли. Ещё более значительные масштабы энергопотребления в обозримом будущем предопределяют дальнейшее интенсивное увеличение разнообразных воздействий на все компоненты окружающей среды в глобальных масштабах. Ранее при выборе способов получения электрической и тепловой энергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта, назначении основных параметров объектов (тип и мощность станции, объем водохранилища и др.) руководствовались в первую очередь минимизацией экономических затрат. В настоящее же время на первый план все более выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики [1].

В данной работе мы рассмотрим влияние ТЭС на окружающую среду.

Влияние ТЭС на окружающую среду.

ТЭС работают на органическом топливе, в качестве которого используют сравнительно дешевые уголь и мазут. Эти виды топлива — невосполнимые природные ресурсы. Основные энергетические ресурсы в мире сегодня- уголь (40%), нефть(27%), газ(21%). Однако этих запасов, по некоторым оценкам, хватит, соответственно, на 270, 50 и 70 лет, и это при условии, что человечество будет расходовать их с той же скоростью, что и сегодня.

Сжигание топлива на ТЭС связано с образованием продуктов сгорания, содержащих летучую золу, частицы недогоревшего пылевидного топлива, сернистый и серный ангидрид, оксиды азота и газообразные продукты неполного сгорания, а при сжигании мазута, кроме того, соединения ванадия, соли натрия, кокс и частицы сажи. В золе некоторых топлив имеется мышьяк, свободный диоксид кремния, свободный оксид кальция и др. Перевод с твердого топлива на газовое ведет к значительному удорожанию вырабатываемой энергии, не говоря уже о дефиците и того, и другого. Кроме того, это не решит проблемы загрязнения атмосферы. Перевод установок на жидкое топливо существенно уменьшает золообразование, но практически не влияет на выбросы окиси серы, так как мазуты, применяемые в качестве топлива, содержат более 2% серы. При сжигании газа в дымовых выбросах также содержится оксид серы, а содержание оксидов азота не меньше, чем при сжигании угля.

Так как не хватает качественного топлива, ТЭС работают на низкосортном. В процессе сгорания такого топлива образуются загрязняющие вещества, которые выводятся в атмосферу с дымом и попадают в почву с золой. Помимо того, что эти выбросы неблагоприятно влияют на окружающую среду, продукты сгорания вызывают выпадение кислотных осадков и парниковый эффект, который грозит нам засухами.

Одним из факторов воздействия угольных ТЭС на окружающую среду являются выбросы систем складирования топлива, его транспортировки, пылеприготовления и золоудаления [2]. При транспортировке и складировании возможно не только пылевое загрязнение, но и выделение продуктов окисления топлива. Для золошлакоотвалов требуются значительные территории, которые долгое время не используются, и являются очагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности, которые воздушным путем или же с водой попадают в биосферу.

Кроме того, происходит значительное тепловое загрязнение водоемов при сбрасывании в них теплой воды, что сопутствует цепным природным реакциям: зарастанию водоемов водорослями, нарушению кислородного баланса, что создает угрозу для жизни обитателей рек и озер.

Значительные площади земель вблизи водохранилищ испытывают подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, переходят в категорию заболоченных. В равнинных условиях подтопленные земли могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и свойственных им экосистем происходит также в результате их разрушения водой (абразии) при формировании береговой линии. Абразионные циклы обычно продолжаются десятилетиями, имеют следствием переработку больших масс почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ [3].

Основными факторами воздействия ТЭС на гидросферу являются выбросы теплоты, следствием которых могут быть: постоянное локальное повышение температуры в водоеме; временное повышение температуры; изменение условий ледостава, зимнего гидрологического режима; изменение условий паводков; изменение распределения осадков, испарений, туманов [2].

На ТЭС с охлаждающей водой сбрасывается от 4 до 7 кДж теплоты на каждый 1 кВт·ч выработанной электроэнергии. По санитарным нормам тепловые сбросы не должны повышать собственную температуру водоема более чем на 5° в зимнее время и 3° в летнее.

Источниками загрязнения атмосферы являются производственные стоки и выбросы продуктов сгорания.

К сточным водам ТЭС относятся следующие воды: содержащие нефтепродукты, после обмывки поверхностей нагрева паровых котлов, сбросные после установок химической очистки, консервации и промывок оборудования, а также систем гидрозолоудаления.

Количество сточных вод, содержащих нефтепродукты, не зависит от мощности станции и типа оборудования, хотя при использовании жидкого топлива оно несколько выше, чем для ТЭС на твердом топливе. В то же время в основном количество их зависит от качества монтажа и эксплуатации оборудования электростанции.

Совершенствование конструкции оборудования, тщательное соблюдение правил его эксплуатации позволяют снизить до минимальных значений количество поступающих в сточные воды нефтепродуктов, а применение различного типа ловушек и отстойников позволяет исключить их попадание в окружающую среду [4].

Загрязняющие примеси выбросов электростанций воздействуют на биосферу района расположения предприятия, подвергаются различным превращениям и взаимодействиям, а также осаждаются, вымываются атмосферными осадками, поступают в почву и водоемы. Кроме основных компонентов, образующихся в результате сжигания органического топлива (углекислого газа и воды), выбросы ТЭС содержат пылевые частицы различного состава, оксиды серы, оксиды азота, фтористые соединения, оксиды металлов, газообразные продукты неполного сгорания топлива. Их поступление в воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов. Наличие пылевых частиц, оксидов серы обусловлено содержанием в топливе минеральных примесей, а наличие оксидов азота – частичным окислением азота воздуха в высокотемпературном пламени.

Наиболее высокой биологической активностью обладает диоксид азота ( ), который оказывает раздражающее действие на дыхательные пути и слизистую оболочку глаза. Также большую экологическую опасность для человека представляют тяжелые металлы. Попадая в организм в больших количествах, в течение короткого времени они могут вызвать острое отравление, а при хроническом воздействии малых доз в течение продолжительного времени может проявиться канцерогенное действие мышьяка, хрома, никеля и т.д. [1]. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его соединений свыше 100 млн. доз, железа-400 млн. доз, магния -1,5 млн. доз. В выбросах угольных ТЭС содержатся также окислы кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз, которым раньше болели шахтеры. Сейчас случаи заболевания силикозом регистрируются у детей, проживающих вблизи угольных ТЭС [3].

Наряду с увеличением углекислого газа, происходит уменьшение доли кислорода в атмосфере, который расходуется на сжигание топлива на тепловых станциях.

Воздействие на животный и растительный мир оказывает загрязнение атмосферы окисью серы ( ), которая разрушает хлорофилл растений, может привести к повреждениям листьев и хвои. Воздействие окиси углерода ( ) на человека и животных состоит в том, что она, соединяясь с гемоглобином крови, очень быстро лишает организм кислорода и приводит к нарушению нервной системы. Оксиды азота снижают прозрачность атмосферы и способствуют образованию смога. Токсичностью отличается пентаксид ванадия ( ), входящий в состав золы мазута. Это вещество вызывает раздражение дыхательных путей у человека и животных, расстройство кровообращения и нервной системы, а также нарушение обмена веществ.

Бенз(а)пирен — своеобразный канцероген, который способен вызывать онкологические заболевания [1]. Поэтому проектирование и сооружение электростанций ведутся с соблюдением требований по предельно допустимым концентрациям основных выбросов, загрязняющих атмосферу отходящими газами предприятий в атмосферном воздухе на уровне дыхания человека (таблица 1).

Предельно допустимой признана такая концентрация, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного и неприятного действия, не снижает работоспособности, не влияет на его самочувствие или настроение. При косвенном действии учитывалось влияние загрязняющих веществ на микроклимат и зеленые насаждения [5].

Распространение перечисленных выбросов в атмосферу зависит от рельефа местности, скорости ветра, перегрева их по отношению к температуре окружающей среды, высоты облачности, фазового состояния осадков и их интенсивности. Взаимодействие выбросов с туманом приводит к образованию устойчивого сильно загрязненного мелкодисперсного облака — смога, наиболее плотного у поверхности земли. Одним из видов воздействия ТЭС на атмосферу является все возрастающее потребление воздуха, необходимого для сжигания топлива [2].

Таблица 1. Предельно допустимая концентрация основных выбросов, загрязняющих атмосферу отходящими газами ТЭС в атмосферном воздухе на уровне дыхания человека.

Наименование вещества Предельно допустимые концентрации,
Максимальные разовые среднесуточные
Зола и пыль Сажа Окись углерода ( ) Двуокись азота ( ) Двуокись серы ( ) Пятиокись ванадия ( ) 0,5 0,15 3,0 0,085 0,5 0,15 0,05 1,0 0,085 0,05 0,002

Некоторые пути решения проблем современной энергетики.

Нужно сказать, что воздействия ТЭС на окружающую среду значительно отличаются по видам топлива (таблица 2). Наиболее «чистое» топливо для тепловых электростанций – газ, как природный, так и получаемый при переработке нефти или в процессе метанового брожения органических веществ. Наиболее «грязное» топливо – горючие сланцы, торф, бурый уголь. При их сжигании образуется больше всего пылевых частиц и оксидов серы. Хотя в настоящее время значительная доля энергии производится за счет относительно чистых видов топлива (газ, нефть), но закономерной является тенденция уменьшения их доли. По имеющимся прогнозам, эти энергоносители потеряют свое ведущее значение уже в первой четверти XXI столетия. Здесь уместно вспомнить высказывание Д. И. Менделеева о недопустимости использования нефти как топлива: «Нефть не топливо — топить можно и ассигнациями». Не исключена вероятность существенного увеличения в мировом энергобалансе использования угля. По имеющимся расчетам, запасы углей таковы, что они могут обеспечивать мировые потребности в энергии в течение 200-300 лет Возможная добыча углей, с учетом разведанных и прогнозных запасов, оценивается более чем в 7 триллионов тонн. При этом более 1/3 мировых запасов углей находится на территории России. Поэтому закономерно ожидать увеличения доли углей или продуктов их переработки (например, газа) в получении энергии, а, следовательно, и в загрязнении среды. Угли содержат от 0,2 до десятков процентов серы в основном в виде пирита, сульфата закисного железа и гипса [3]. Для соединений серы существуют два подхода к решению проблемы минимизации выбросов в атмосферу при сжигании органических топлив:

1) очистка от соединений серы продуктов сгорания топлива (сероочистка дымовых газов);

2) удаление серы из топлива до его сжигания.

К настоящему времени по обоим направлениям достигнуты определённые результаты. В числе достоинств первого подхода следует назвать его безусловную эффективность – удаляется до 90-95% серы – возможность применения практически вне зависимости от вида топлива. К недостаткам следует отнести большие капиталовложения. Энергетические потери для ТЭС, связанные с сероочисткой, ориентировочно составляют 3-7%. Основным преимуществом второго пути является то, что очистка осуществляется независимо от режимов работы ТЭС, в то время как установки по сероочистке дымовых газов резко ухудшают экономические показатели электростанций за счёт того, что большую часть времени вынуждены работать в нерасчётном режиме. Установки же по сероочистке топлив можно всегда использовать в номинальном режиме, складируя очищенное топливо.

Проблема снижения выбросов окислов азота ТЭС серьезно рассматривается с конца 60-х годов. В настоящее время по этому вопросу уже накоплен определённый опыт. Можно назвать следующие методы:

1) уменьшение коэффициента избытка воздуха (так можно добиться снижения содержания окислов азота на 25-30%, уменьшив коэффициент избытка воздуха

Источник

Загрязнение воздуха ТЭЦ. Экология ТЭЦ

Любая деятельность людей связана с потреблением электрической энергии. Поэтому строительство крупных электростанций (чаще тепловых), начиная с двадцатого века, решало и решает глобальные вопросы нехватки этой самой энергии, без которой невозможен прогресс. Исчезновение плодородных почв, обмелевшие реки и озера без рыбы, загубленные леса, термальное загрязнение, создаваемое ТЭЦ, рост числа тяжелых заболеваний. Это все итоги развития энергетики, самой загрязняющей отрасли. Будущее человечества зависит от решения двух связанных проблем, таких как: необходимость развития энергетики и загрязнение окружающей среды ТЭЦ. Воздух, почва, вода, растения и животные страдают от потребительского отношения к себе. Загрязнение ТЭЦ нарушает естественное функционирование всех составляющих биосферу компонентов.

А такие катастрофы, как Чернобыль и Фукусима, — это предупреждение, а скорее, даже крик о помощи. Не выполняя экологические требования к ТЭЦ на всех этапах строительства и эксплуатации, люди ставят под угрозу свою жизнь и жизнь будущих поколений вообще.

Источники энергии

Почти три четверти необходимой для жизни энергии дает теплоэнергетика. И она же на сегодняшний день считается экологами самой загрязняющей отраслью. В основе отрасли стоит получение энергии при сжигании горючего сырья.

Топливом могут быть уголь, торф, сланец, нефть или газ. Используют также энергию рек. Это требует строительства водохранилищ и ТЭЦ.

Проблемы нехватки чистой воды

Отрицательный момент от деятельности предприятий ТЭЦ — загрязнение атмосферы и воды в первую очередь. Ежегодно предприятия энергетического комплекса используют свыше тридцати миллиардов кубометров чистой воды. При сооружении на реках водохранилищ происходит затопление прилегающих плодородных земель, а иногда и жилья людей. Плотины и другие гидросооружения нарушают естественный речной ток, что приводит к обмелению рек и изменению уровня грунтовых вод. Последствия этих изменений — заболачивание и засоление почв, которые становятся непригодными для сельскохозяйственных работ. Разложение растительности, затопленной при сооружении водохранилищ, приводит к негативным изменениям водной фауны и флоры. Энергию на ТЭС получают от мощнейших турбин, приводимых в движение паром от чистой нагретой воды. Отработанный пар охлаждается и непрерывно сбрасывается в водоемы. Потоки теплой воды образуют источники теплового загрязнения на ТЭЦ.

Масштабы зоны подогрева в реках измеряются несколькими десятками километров «выжженной» в прямом и переносном смыслах реки. Изменение физических свойств воды в реках и водоемах влечет изменение химических составляющих, а дальше — биологических процессов. Страдает экология. ТЭЦ — тому причина.

Проблемы загрязнения воздуха

Загрязнение воздуха ТЭЦ — проблема еще большая. По объемам выброса вредных веществ в атмосферу предприятия теплоэнергетики занимают лидирующее место. Это почти тридцать процентов от общего числа выбросов всех предприятий различных отраслей. А это более шести миллионов тонн пыли, вредных соединений углерода, азота, серы, ванадия, да почти всех элементов таблицы Менделеева.

Закисление почвы кислотными дождями — это следствие такого процесса, как загрязнение воздуха ТЭЦ диоксидом серы. Накопление большого количества углекислого газа в атмосфере приводит к увеличению температуры воздуха на планете, ее среднегодовых показателей, что называется парниковым эффектом. Плохая экология ТЭЦ является причиной скопления в нижних слоях атмосферы аэрозольных химически вредных частиц и органической пыли. Это явление получило название «фотохимический туман», когда в условиях слабых ветров, сильной радиации солнца и повышенной концентрации фотооксидантов в воздухе над городами повисает смог.

Если не принимать меры, это приводит к разрушению озонового слоя Земли. С каждым годом растет процент аллергиков различной степени тяжести. Загрязнение воздуха ТЭЦ крайне опасно для здоровья и жизни жителей городов. Особенно губительно это для дыхательной и сердечно-сосудистой систем организма.

Золошлаковые отходы

В ближайшем будущем для увеличения производительности энергетических отраслей промышленности прогнозируется рост количества сжигаемого твердого топлива. Поэтому все большую актуальность приобретают проблемы утилизации канцерогенных отходов от его сгорания и складирование шлака. Сейчас перерабатывается всего восемь процентов от всех золошлаковых отходов. Дефицит свободной земли вынуждает выделять под технические зоны энергопредприятий территории, прилежащие к жилым застройкам городов, и увеличивать высоту золоотвальных терриконов. Загрязнение воздуха ТЭЦ в данной ситуации ощущается особо остро, т. к. ветровая эрозия золоотходов приводит к загрязнению значительных территорий. Предприятия и сельское хозяйство не готовы к переработке шлака. Нужны научные и конструкторские разработки по этим вопросам. Решать эти проблемы необходимо безотлагательно.

Проблемы сточных вод

В больших городах в работе теплоэлектроцентралей есть острые и связанные между собой моменты: трубопроводы ТЭЦ и очистка сточных вод ТЭЦ. Система трубопроводов изношена и требует капитальных ремонтов. Аварийный трубопровод грозит загрязнением и окислением почвы, подъемом уровня грунтовых вод, загрязнением воды в ближайших водоемах. Все это влечет за собой с каждым годом ухудшение качества питьевой воды.

Очистка сточных вод проводится разными методами и в несколько этапов, это, в свою очередь, требует энергозатрат и приводит к образованию вторичных отходов, нуждающихся в утилизации. Очистка производственных сточных вод — еще более трудоемкий и энергозатратный процесс. Производственные сточные воды, которые очистке не подлежат вообще, сжигают или закачивают в глубинные скважины. А это притягивает массу экологических проблем.

Государственный вопрос

Экологической безопасностью, вопросами сохранения пригодной для жизни окружающей среды занимаются государственные и общественные организации. Важный аспект их деятельности — нормирование показателей качества, а также контроль их выполнения. Нормативные документы устанавливают допустимые нормы воздействия на среду обитания. Оцениваются физические, химические, биологические и иные показатели качества. Для пользователей природы лимитируются допустимые нормы изъятия природных ископаемых, нормы физического (шум, вибрация, ионизации и др.) воздействия на среду, норм сбросов сточных вод, норм вредных выбросов в атмосферу и других действий с учетом особенностей каждой конкретной территории.

Принцип предосторожности

Чтобы неблагоприятное воздействие от деятельности ТЭЦ минимизировать, разработку мер по защите экологии надо проводить вместе с планированием, разработкой и внедрением новых проектов предприятий. Особенно это касается территорий, соседствующих с охраняемыми заповедными зонами, на которых действуют особые нормативные документы. Нарушение их приводит к уголовной ответственности. От жилых застроек предприятия обязательно должны отделяться санитарно-защитными зонами. Такие зоны служат для барьера и снижения негативных факторов от промышленных объектов. Размеры таких зон устанавливаются государственными нормами и правилами с учетом ожидаемых негативных действий после экологической экспертизы соответствующих природных объектов.

Возможные способы решения проблем энергетики

Необходимость уменьшения негативного влияния на среду обитания энергетики как никогда остро ставит вопрос экономии энергии. В первую очередь за счет уменьшения энергоемкости всех производственных процессов. Для этого нужны современные разработки, которые примут во внимание следующие моменты:

  • экономию энергии в быту;
  • приближение объектов выработки энергии к потребителю, что сокращает затраты за счет повышения КПД используемого топлива, одновременно снижая риск от тепловых загрязнений;
  • совершенствование физических и химических методов подготовки топлива для доведения его до безопасного и энергетически выгодного горючего;
  • модернизацию режимов горения;
  • совершенствование и разработка высокоэффективных очистных сооружений.

Альтернативные источники энергии

Экологические и экономические факторы, связанные с энергетикой, вынуждают говорить об использовании альтернативных источников энергии:

  • прямом или опосредованном использовании энергии Солнца (накопительных фотоэлементов, получение топлива будущего — водорода из воды и др.);
  • использование и совершенствование ветродвигателей в районах с интенсивными ветрами;
  • использование энергии морских течений, отливов и приливов, перепадов температур на разной глубине в морях.

Уровень современных разработок вызывает оптимистические прогнозы в вопросе энергетики и в плане экономики, и в плане экологии. Влияние на экологию приобрело глобальный характер и требует таких же решений.

Источник

Adblock
detector