/>МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГООБРАЗОВАНИЯ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
«Экологические проблемы в энергетике»
Студент: Лукьянов А.В.
Новосибирск 2010
Введение
Вданной работе представлены некоторые экологические проблемы энергетики,связанные с действием топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и тепловыхэлектрических станций (ТЭС) на окружающую среду. Приведены уровнираспространения вредных выбросов и требования к экологически чистым ТЭС,рассмотрено воздействие на окружающую среду топливного цикла, на различныхстадиях, от добычи, до использования и хранения. При формировании рефератаиспользован конспект лекций по курсу «Природоохранные технологии на ТЭС и АЭС»[1].
Влияниеработы топливно-энергетического комплекса (ТЭК) на окружающую среду
Одним из основныхисточников экологически негативных воздействий на окружающую среду являютсяпредприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК). В России такимикомплексами являются Канско-Ачинский (КАТЭК), Кузнецкий и Тюменский.Топливно-энергетический комплекс включает в себяследующие стадии:
· начальную(добыча, переработка и транспортирование топлива);
· основную(производство энергии в виде теплоты или электричества);
· заключительную(транспортирование и переработка топлива и отходов, удаление отходов).
Каждаяиз названных стадий включает в себя целую технологическую цепь взаимосвязанныхпроцессов. При этом любое звено цепи, в свою очередь оказывает воздействие нетолько на весь топливный цикл, но и на среду обитания.
Значительныевыбросы в атмосферу имеют место с мощных угольных разрезов, которые включаюттакие ингредиенты, как пыль, углекислый газ, оксиды азота, а также токсичныевыбросы, характерные для взрывных работ и работ мощного карьерногоавтотранспорта. И хотя выбросы с угольных разрезов носят локальный характер(они затухают в зоне 3...4 км от бортов разреза), их надо суммировать свыбросами близко расположенных от разрезов ТЭС в пределах санитарно-защитнойзоны. ГРЭС комплекса с циркуляционной охлаждающей водой будут выбрасывать ватмосферу и водные источники, по мере ввода оборудования, от 60...70 млн.Гкал/год до 400...500 млн. Гкал/год (при полном вводе всех ГРЭС). Оборотнаясхема гидрозолошлакоудаления с полным возвратом воды в технологический цикл нерешает полностью проблемы, так как только для одной ГРЭС (Березовской ГРЭС-1)требуется отчуждение территории для организации золошлакоотвалов до 400...500Га и не гарантирует полного исключения фильтрации токсичных вод. Поэтому длятаких комплексов необходимы «сухие» способы удаления золы, ее грануляция ииспользование гранулированной золы в выработанных пространствах угольныхразрезов с последующей засыпкой породой и рекультивацией.
Основнымивидами органического топлива, используемого на ТЭС, являются газ, нефтетопливо(мазут) и твердое топливо (уголь, сланцы, торф, а также отходы деревообработкии др., — главным образом, уголь). При сжигании указанных видов топлива:
· природногогаза – в атмосферу выбрасываются оксиды азота (NO,NO2),оксиды углерода (СО) и бенз(а)пирен (С20Н12);
· угля– добавляются оксиды серы (SO2и SO3),зола, токсичные микроэлементы, а также радиационные составляющие минеральной части;
· мазута– добавляются оксиды ванадия (V2O5).
Присжигании серосодержащих топлив основная часть серы топлива (97...98 %)окисляется до SO2,а остальные – (2...3 %) – SO3.Поэтому все выбросы оксидов серы от ТЭС при оценке загрязнения атмосферы определяютв виде SO2.При сжигании природного газа, как и мазута, образование оксида углерода легкопредотвращается рациональной организацией топочного процесса. Также ничтожномала концентрация бенз(а)пирена при сжигании природного газа. Таким образом,токсичность уходящих газов при сжигании природного газа определяетсяпрактически только содержанием в нем оксидов азота, в отличии от угля и мазута,т.е. природный газ является наиболее экологически чистым органическим топливом.Если учесть, что в технологическом цикле ТЭС, работающей на угле, возникаютвыбросы в атмосферу пыли, продуктов самовозгорания угля и золы при ихскладировании, хранении и транспорте, а при работе на мазуте – выбросыуглеводородов, экологические преимущества природного газа становятся очевидными.[2]
Такженеблагоприятное воздействие, оказывает хранение и складирование угля. Наиболеенегативно на окружающую среду влияет хранение угля на открытых складах.Закрытые склады являются более экологически чистыми, однако требуют повышениякапитальных затрат.
Воздействиетехнологических процессов или техногенное воздействие на окружающую средувесьма разнообразно и по уровню распространения носит различный характер:
· локальный(на расстоянии вокруг технологического объекта до нескольких единиц и десятковкилометров);
· региональный(расстояние воздействия достигает сотен и тысяч километров);
· глобальный(воздействие оценивается в масштабе полушария или земного шара).
В локальной зоненаблюдаются максимальные приземные концентрации, значения которых не должныпревышать нормативных. Соблюдение нормативов может быть обеспечено:
выборомсоответствующего места расположения технологического объекта;
мощностью объекта;использованием экологически приемлемого оборудования; применением эффективныхспособов очистки вредных выбросов и сбросов; рассеиванием в атмосфереостаточных выбросов с помощью источника рассеивания.
Региональноезагрязнение определяется условиями:
фоновых концентраций;удельных техногенных нагрузок на окружающую среду;трансграничным переносом выбросов.
Глобальноевоздействие определяется:
изменением климатапланеты вызванного нарушением радиационного теплового баланса Земли врезультате накопления продуктов сгорания органического топлива в атмосфере иусиления парникового эффекта;
воздействиемтехногенных процессов на озоновый слой планеты; уменьшениемдебита пресной воды; увеличенным водопотреблением на технологические нужды,т.е. загрязнение сбрасываемой воды, ее тепловое и микробиологическое влияние наводоемы; уменьшение площади плодородных почв на планете;
снижение рыбныхзапасов, запасов флоры и фауны в целом
При этом по возможномувоздействию на среду выделяют четыре сферы воздействия:
· атмосферу (внешняя газообразная оболочка Земли с постоянноубывающей концентрацией газов до высоты 1100...1400 км)
• потреблениекислорода (в основе современных энергообеспечивающих, металлургических,химических, транспортных технологий лежат процессы горения);
• выбросгазов и твердых частиц, полученных при горении;
• тепловоевоздействие;
• электромагнитноевоздействие;
• ионизация.
· литосферу(твердая внешняя оболочка Земли средней условной мощностью 16 км, включающая ипочвенный слой вместе с биоценозом)
• потреблениеископаемых;
• выбросна поверхность почвы твердых частиц и жидких стоков.
· гидросферу(прерывиста водная оболочка Земли, включающая поверхностные и подземные воды)
• загрязнениежидкими стоками отходов производств, “кислотных дождей” и т.п.;
• тепловоевоздействие с охлаждающей водой;
• радиоактивноевоздействие (от АЭС).
· биосферу(Без учета человека, так как интересы человека учитываются интересами социума(нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и верхняя часть литосферы Земли,населенная живыми существами))
• потреблениенеископаемых видов энергоносителей (щепа, дрова);
• нарушениебиоценозов (биоценоз – это организованная группа популяций растений (фитоценоз),животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробиоценоз), живущих вовзаимодействии в одних и тех же условиях среды);
• миграциии вымирание животных и растений от различного рода воздействий на них.
•
/>
Рис.1. Укрупненная схема взаимодействия ТЭС с окружающей средой: К – котел; Т –турбина; Г – электрогенератор; Р – регенерации система; МО – маслоохладители;ТР – трансформаторные подстанции; ЛЭП – линии электропередач [1].
Значительноевоздействие энергетики на окружающую среду очевидно. Чтобы это воздействие былосведено к минимуму, необходимо создание экологически чистых тепловыхэлектрических станций (ЭЧ ТЭС). Требования к таким ТЭС приведены ниже в таблице1.
Та б л и ц а 1
Основныеисходные требования к экологически чистой ТЭС [2]Показатели Размерность ТЭС на Канско-Ачинских углях ТЭС на кузнецких углях ТЭС на антрацитовом штыбе ТЭС на Экибастузких углях Мощность ТЭС млн., кВт 4…6,5 1,5…2,0 1,6…2,4 4…5 Число часов использования установленной мощности ч/год 6500 7000 4000 6500 Характеристика исходного топлива на рабочую массу
Калорийность Qir кДЖ/кг 13500…15630 19100…20480 17220…18800 12660…14580
Зольность Ar % 4,7…7,4 24…28 31,5…36,0 45,6…49,0
Влажность Wr % 33…38 11,5 10 5…8
Содержание серы Sr % 0,2 0,4 1,5 0,6 Экологические требования при избытке воздуха α=1,4 и нормальных условиях (НУ) Золы не более
г/м3 0,05 0,05 0,05 0,1 Оксидов серы
г/м3 0,2…0,3 0,2…0,3 0,2…0,3 0,2…0,3 Оксидов азота
г/м3 0,15…0,2 0,15…0,2 0,15…0,2 0,15…0,2 Неочищенных жидких стоков % Доля золы и других твердых отходов, используемых в народном хозяйстве % 80 80 80 80
Снижатьвредные выбросы от таких ТЭС в пределах требуемых норм можно, как за счетвнедрения технологических способов при сжигании органических топлив и новыхтехнологий, конструкций, способов сжигания, так и за счет специальных способовочистки газов от загрязнителей.
Заключение
Полностьюисключить воздействие топливного цикла на окружающую среду нельзя. Однакопринятие мер, таких как, ужесточение норм предельно допустимых концентраций,внедрение экологически чистых ТЭС, применение природоохранных технологий,обеспечит уменьшение влияния на окружающую среду всех стадий топливно-энергетическогокомплекса.
Списоклитературы
1) ЩинниковП.А… Природоохранные технологии на ТЭС и АЭС: конспект лекций.– Новосибирск: НГТУ, Кафедра ТЭС. – 184 с.
2) ПугачЛ.И. Энергетика и экология: Учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 504 с.