Экологические проблемы в энергетике

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ



















РЕФЕРАТ

"Экологические проблемы в энергетике"







Студент: Лукьянов А.В.



















Новосибирск 2010


Введение



В данной работе представлены некоторые экологические проблемы энергетики, связанные с действием топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и тепловых электрических станций (ТЭС) на окружающую среду. Приведены уровни распространения вредных выбросов и требования к экологически чистым ТЭС, рассмотрено воздействие на окружающую среду топливного цикла, на различных стадиях, от добычи, до использования и хранения. При формировании реферата использован конспект лекций по курсу «Природоохранные технологии на ТЭС и АЭС» [1].




Влияние работы топливно-энергетического комплекса (ТЭК) на окружающую среду



Одним из основных источников экологически негативных воздействий на окружающую среду являются предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК). В России такими комплексами являются Канско-Ачинский (КАТЭК), Кузнецкий и Тюменский. Топливно-энергетический комплекс включает в себя следующие стадии:

	начальную (добыча, переработка и транспортирование топлива);

	основную (производство энергии в виде теплоты или электричества);

	заключительную (транспортирование и переработка топлива и отходов, удаление отходов).

Каждая из названных стадий включает в себя целую технологическую цепь взаимосвязанных процессов. При этом любое звено цепи, в свою очередь оказывает воздействие не только на весь топливный цикл, но и на среду обитания. 

Значительные выбросы в атмосферу имеют место с мощных угольных разрезов, которые включают такие ингредиенты, как пыль, углекислый газ, оксиды азота, а также токсичные выбросы, характерные для взрывных работ и работ мощного карьерного автотранспорта. И хотя выбросы с угольных разрезов носят локальный характер (они затухают в зоне 3...4 км от бортов разреза), их надо суммировать с выбросами близко расположенных от разрезов ТЭС в пределах санитарно-защитной зоны. ГРЭС комплекса с циркуляционной охлаждающей водой будут выбрасывать в атмосферу и водные источники, по мере ввода оборудования, от 60...70 млн. Гкал/год до 400...500 млн. Гкал/год (при полном вводе всех ГРЭС). Оборотная схема гидрозолошлакоудаления с полным возвратом воды в технологический цикл не решает полностью проблемы, так как только для одной ГРЭС (Березовской ГРЭС-1) требуется отчуждение территории для организации золошлакоотвалов до 400...500 Га и не гарантирует полного исключения фильтрации токсичных вод. Поэтому для таких комплексов необходимы «сухие» способы удаления золы, ее грануляция и использование гранулированной золы в выработанных пространствах угольных разрезов с последующей засыпкой породой и рекультивацией.

Основными видами органического топлива, используемого на ТЭС, являются газ, нефтетопливо (мазут) и твердое топливо (уголь, сланцы, торф, а также отходы деревообработки и др., - главным образом, уголь). При сжигании указанных видов топлива:

природного газа – в атмосферу выбрасываются оксиды азота (NO, NO2), оксиды углерода (СО) и бенз(а)пирен (С20Н12);

угля – добавляются оксиды серы (SO2 и SO3), зола, токсичные микроэлементы, а также радиационные составляющие минеральной части;

мазута – добавляются оксиды ванадия (V2O5).

При сжигании 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 определяют в виде SO2. При сжигании природного газа, как и мазута, образование оксида углерода легко предотвращается рациональной организацией топочного процесса. Также ничтожно мала концентрация бенз(а)пирена при сжигании природного газа. Таким образом, токсичность уходящих газов при сжигании природного газа определяется практически 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, возникают выбросы в атмосферу пыли, продуктов самовозгорания угля и золы при их складировании, хранении и транспорте, а при работе на мазуте – выбросы углеводородов, экологические преимущества природного газа становятся очевидными. [2]

Также неблагоприятное воздействие, оказывает хранение и складирование угля. Наиболее негативно на окружающую среду влияет хранение угля на открытых складах. Закрытые склады являются более экологически чистыми, однако требуют повышения капитальных затрат.

Воздействие технологических процессов или техногенное воздействие на окружающую среду весьма разнообразно и по уровню распространения носит различный характер:

	локальный (на расстоянии вокруг технологического объекта до нескольких единиц и десятков километров);

	региональный (расстояние воздействия достигает сотен и тысяч километров);

	глобальный (воздействие оценивается в масштабе полушария или земного шара).

	В локальной зоне наблюдаются максимальные приземные концентрации, значения которых не должны превышать нормативных. Соблюдение нормативов может быть обеспечено:

	выбором соответствующего места расположения технологического объекта;

	мощностью объекта; использованием экологически приемлемого оборудования; применением эффективных способов очистки вредных выбросов и сбросов; рассеиванием в атмосфере остаточных выбросов с помощью источника рассеивания. 

	Региональное загрязнение определяется условиями:

	фоновых концентраций; удельных техногенных нагрузок на окружающую среду; трансграничным переносом выбросов.

	Глобальное воздействие определяется: 

	изменением климата планеты вызванного нарушением радиационного теплового баланса Земли в результате накопления продуктов сгорания органического топлива в атмосфере и усиления парникового эффекта;

	воздействием техногенных процессов на озоновый слой планеты; уменьшением дебита пресной воды; увеличенным водопотреблением на технологические нужды, т.е. загрязнение сбрасываемой воды, ее тепловое и микробиологическое влияние на водоемы; уменьшение площади плодородных почв на планете;

	снижение рыбных запасов, запасов флоры и фауны в целом

	При этом по возможному воздействию на среду выделяют четыре сферы воздействия:

атмосферу (внешняя газообразная оболочка Земли с постоянно убывающей концентрацией газов до высоты 1100...1400 км)

потребление кислорода (в основе современных энергообеспечивающих, металлургических, химических, транспортных технологий лежат процессы горения);

выброс газов и твердых частиц, полученных при горении;

тепловое воздействие;

электромагнитное воздействие;

ионизация.

литосферу (твердая внешняя оболочка Земли средней условной мощностью 16 км, включающая и почвенный слой вместе с биоценозом)

потребление ископаемых;

выброс на поверхность почвы твердых частиц и жидких стоков.

гидросферу (прерывиста водная оболочка Земли, включающая поверхностные и подземные воды)

загрязнение жидкими стоками отходов производств, “кислотных дождей” и т.п.;

тепловое воздействие с охлаждающей водой;

радиоактивное воздействие (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))

потребление неископаемых видов энергоносителей (щепа, дрова);

нарушение биоценозов (биоценоз – это организованная группа популяций растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробиоценоз), живущих во взаимодействии в одних и тех же условиях среды);

миграции и 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].



Значительное воздействие энергетики на окружающую среду очевидно. Чтобы это воздействие было сведено к минимуму, необходимо создание экологически чистых тепловых электрических станций (ЭЧ ТЭС). Требования к таким ТЭС приведены ниже в таблице 1.


Т а б л и ц а 1

Основные исходные 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

%

0

0

0

0

Доля золы и других твердых отходов, используемых в народном хозяйстве

%

80

80

80

80



Снижать вредные выбросы от таких ТЭС в пределах требуемых норм можно, как за счет внедрения технологических способов при сжигании органических топлив и новых технологий, конструкций, способов сжигания, так и за счет специальных способов очистки газов от загрязнителей. 




Заключение



Полностью исключить воздействие топливного цикла на окружающую среду нельзя. Однако принятие мер, таких как, ужесточение норм предельно допустимых концентраций, внедрение экологически чистых ТЭС, применение природоохранных технологий, обеспечит уменьшение влияния на окружающую среду всех стадий топливно-энергетического комплекса.




Список литературы



Щинников П.А.. Природоохранные технологии на ТЭС и АЭС: конспект лекций. – Новосибирск: НГТУ, Кафедра ТЭС. – 184 с. 

Пугач Л.И. Энергетика и экология: Учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 504 с.

1