Экологические аспекты проетирования теплоэлектро станций в крупных городах

'дЬ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В КРУПНЫХ ГОРОДАХ

Черемикина Е.А.

Некрасов В.П.

Шагов К.Е.

Электроэнергетика — одна из ключевых отраслей страны, которой принадлежит определяющая роль в развитии всего народного хозяйства и технического прогресса населения, она обеспечивает человеку комфортные условия жизнедеятельности.

Вместе с тем, в целом по РФ на энергетический комплекс (по состоянию на 2004 год) приходится 26,6 % от общего количества выбросов загрязняющих веществ [1]. В результате чего экологическая составляющая комфортности проживания населения имеет большое значение и включает в себя требования по чистоте атмосферного воздуха, чистоте воды и почвы, уровню шума, вибрации и электромагнитного излучения, по озеленению и благоустройству прилегающих к станции городских территорий.

Совокупность экологических проблем, крупных городов, обусловлена множеством факторов - высокоразвитой индустрией, транспортной инфраструктурой, теплоэнергетическим хозяйством, сферой ЖКХ, заставляет экологов в сфере теплоэнергетического строительства уделять повышенное внимание к обеспечению экологической безопасности энергетических объектов.

Постоянное повышение концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе крупных городов, отсутствие естественных источников водоснабжения и объектов-приемников сточных вод, непосредственная близость селитебных зон, высокие темпы жилищного строительства, ужесточающиеся требования природоохранных органов влекут за собой определенные сложности при разработке новых проектов, проектов реконструкции и расширения действующих энергопредприятий. При этом необходимость учитывать технические возможности, экономические и социальные факторы окружающей среды заставляют искать новые пути решения экологических задач в энергетическом комплексе.

Обязательным условием современного промышленного проектирования является внедрение передовых ресурсосберегающих, безотходных и малоотходных технологических решений, позволяющих максимально сократить или избежать поступления вредных химических или биологических компонентов выбросов в атмосферу, почву и водоемы, предотвратить или снизить воздействие физических факторов до гигиенических нормативов и ниже.

Основными видами воздействия объектов энергетики на окружающую среду являются:

• выброс загрязняющих веществ с продуктами сгорания (загрязнение атмосферного воздуха);

• сбросы загрязняющих веществ со сточными водами (загрязнение водного объекта);

• загрязнение окружающей среды при обращении с отходами производства и потребления;

• физическое воздействие (шум, вибрация, электромагнитное излучение).

Обоснование экологической безопасности намечаемой деятельности (новое строительство, реконструкция, расширение предприятий) начинается со сбора исходных данных о состоянии окружающей среды в месте размещения, проведения инженерно-экологических изысканий, определения допустимого воздействия на компоненты окружающей среды.

На основании анализа полученных данных и предварительных расчетов уже на пред-проектной стадии (обоснование инвестиций, «предТЭО») выбираются технические решения и природоохранные мероприятия, позволяющие снизить воздействие до допустимого уровня.

Снижение воздействия на атмосферный воздух

Топливо

В крупных городах со сложной экологической ситуацией многие энергетические объекты в качестве основного и резервного топлива используют природный газ - самый экологически чистый вид топлива, при этом в уходящих отработанных газах отсутствуют диоксид серы, мазутная зола, зола твердого топлива, сажа (типичные для угля и мазута). Выбросы окислов азота (КОх) и углерода тоже сокращаются. Значительное количество избытка воздуха, подаваемого на горение, позволяет окислиться углероду до не токсичного С02 почти полностью. Проблемой остаются выбросы окислов азота, на них остановимся подробнее.

ПГУ

Проектирование высокоэкономичных и экологически чистых парогазовых установок (ПГУ) с КПД до 56% на базе газотурбинных технологий, позволяющих снизить затраты за счет утилизации горячих выхлопных газов от ГТУ в котлах - утилизаторах и обеспечивающих выработку электроэнергии.

Технологические методы

С целью сокращения выбросов КОх в атмосферу при проектировании, реконструкции или расширении применяют следующие технологические методы подавления образования окислов азота:

- использование горелок с низкой эмиссией КОх;

- ступенчатое сжигание топлива;

- рециркуляция дымовых газов.

Методы очистки

При невозможности достижения необходимых показателей содержания окислов азота в уходящих газах иными способами применяются методы очистки:

- селективное каталитическое восстановление оксидов азота (СКВ) в присутствии титано - ванадий - вольфрамовых катализаторов;

- селективное некаталитическое восстановление оксидов азота (СНКВ) с использованием азотосодержащих реагентов.

При недостаточности вышеперечисленных мероприятий организованные высотные источники выбросов в атмосферу - дымовые трубы - должны быть спроектированы таким образом, чтобы максимальная приземная концентрация вредных веществ с учетом фонового загрязнения при рассеивании не превышала показателей гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха (ПДК).

Для территорий с превышением фоновых концентраций выше ПДК допускается размещение предприятий, не являющихся (в соответствии с [2]) источниками воздействия на окружающую среду, то есть, предприятий, уровень загрязнения от которых не превышает 0,1 ПДК.

Снижение загрязнения водных объектов

Современный уровень производства тепловой и электрической энергии сопровождается использованием большого количества природной воды и сбросом сточных вод разного уровня загрязненности.

В условиях ограниченности свободных водных ресурсов и ухудшения качественного состояния водных объектов при постоянном повышении требований к качеству воды оценка воздействия энергопредприятий на водные объекты становится одним из важных критериев выбора места строительства.

Энергопредприятия являются источниками следующих основных видов сточных

вод:

- Охлаждающие (условно-чистые) воды, вызывающие в основном тепловое загрязнение водоемов.

Для того, чтобы влияние сбросной теплоты не нарушало экосистемы водоема, запрещается проектировать для новых объектов прямоточные системы охлаждения. Прямоток возможно использовать только при реконструкции и расширении действующих стаций по согласованию с местными природоохранными органами. Тепловые сбросы при этом

'дЬ

по санитарным нормам не должны вызывать повышение собственной температуры водоема более чем на 5°С (для водного объекта рыбо-хозяйственного назначения) и 3°С (для водного объекта хозяйственно-питьевого назначения) [3]. Для достижения санитарных норм проектируются различного устройства выпусков, обеспечивающих быстрое смешение практически в створе выпуска.

Значительное количество объектов энергетики проектируется с оборотной системой водоснабжения - водохранилища, системы с градирнями. Их применение позволяет резко сократить сбросы подогретой воды в водоемы.

При отсутствии водного источника для охлаждения оборудования проектируются замкнутые системы водяного охлаждения с использованием аппаратов воздушного охлаждения.

- Сточные воды водоподготовителъных установок (ВПУ). В зависимости от качества исходной и требований к качеству добавочной воды применяются различные схемы водоподготовки. Солевые (минерализованные) сбросы от ВПУ содержат нейтральные соли, не обладающие специфическими токсичными свойствами. Стоки имеют концентрацию по солям до 2000-2500 мг/л, что приводит к существенному повышению солесо-держания в водоемах и изменению рН. Поэтому в больших городах остро стоит вопрос о сбросе засоленных вод.

В настоящее время широко применяются при проектировании мембранные установки обратного осмоса и электродиализные установки. Это позволяет сократить расход реагентов и, как следствие, объем солевых стоков. Стоки ВПУ с солесодержанием менее 1000 мг/л и рН 6,5-8,5 сбрасываются в водоем или направляются в городскую канализацию.

- Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами. Источниками появления нефтепродуктов в сточных водах объектов энергетики являются: хозяйство жидкого топлива, масло-системы вращающихся механизмов, электрическое оборудование, компрессорная и т.д.

Технически проблема очистки этих видов стоков успешно решена. Существуют типовые очистные сооружения, позволяющие очистить стоки до показателей по нефтепродуктам - 0,05 мг/л, по взвешенным веществам - до 3 мг/л ( показатели качества воды объектов рыбохозяйственного назначения).

Стоки после очистки сбрасываются в водный объект, горколлектор или используются в производственном цикле.

- Поверхностные, ливневые и талые воды. Основные загрязнители этого типа вод -нефтепродукты и взвешенные вещества. После очистки до показателей по нефтепродуктам - 0,05 мг/л, по взвешенным веществам - до 3 мг/л ( показатели качества воды объектов рыбохозяйственного назначения), сбрасываются в водный объект, горколлектор или используются в производственном цикле.

- Бытовые стоки. Бытовые стоки собираются в проектируемую внутриплощадочную сеть бытовой канализации. Далее поступают в систему бытовой канализации города.

Снижение воздействия на окружающую среду при обращении с отходами

производства

На территории проектируемых (реконструируемых, расширяемых) энергопредприятий образуются твердые отходы 1-5 классов опасности:

• в период строительства;

• в период эксплуатации.

Отходы в период строителъства образуются при производстве подготовительных строительных работ, при обустройстве строительного бытового городка, при ликвидации строений и коммуникаций на территории объекта, устройстве и последующей ликвидации временных дорог и коммуникаций.

Отходы в период эксплуатации делятся на отходы производства и отходы административно-хозяйственной деятельности.

Отходы производства:

- отработанное турбинное масло;

- отработанное трансформаторное масло;

- замасленная обтирочная ветошь;

- опилки замасленные;

- отходы водоподготовки;

- осадки очистных сооружений.

Отходы потребления:

- отработанные люминесцентные лампы;

- отработанная оргтехника;

- смет с территории;

- твердые бытовые отходы.

На территории ТЭС предусматриваются места временного накопления и складирования отходов.

Количество временно хранящихся отходов определяется с учетом требований технической и пожарной безопасности, а также сроков вывоза отходов.

Места временного хранения и способы транспортировки отходов определяются в зависимости от класса опасности отходов и должны соответствовать нормативным требованиям.

Снижение уровня физического воздействия

Шум. Снижение шумового воздействия от объектов энергетики на окружающий район является актуальной задачей, которую следует рассматривать как важнейшую в комплексе экологических проблем, особенно при проектировании энергогенерирующих объектов в условиях густонаселенной жилой застройки крупных городов.

Нормальная эксплуатация энергетического оборудования связана с повышенным излучением шума не только на территории предприятия, но и в окружающем районе.

Источниками шумового воздействия на прилегающую к станции территорию являются: устья дымовых труб, воздухозаборные устройства, тягодутьевые машины, компрессорные, пункты подготовки газа (ППГ), трансформаторы, градирни, оконные проемы зданий, где расположено основное оборудование и т.д.

Без внедрения шумозащитных мероприятий зона акустического дискомфорта от работы энергопредприятий может превышать 1,5 км, что недопустимо в условиях стесненной городской застройки: соблюдение таких расстояний до жилых районов в крупных городах невозможно. Более того, застройка, в том числе и жилых домов в условиях современной урбанизации осуществляется все ближе к территориям действующих станций.

При проектировании новых и модернизации действующих объектов энергетики необходимо предусмотреть следующий основной комплекс мероприятий, направленных на снижение негативного шумового воздействия на прилегающие территории:

- здания для размещения основного оборудования выполняются из материалов с повышенной звукоизолирующей способностью;

- установка ступенчатых пластинчатых глушителей шума на воздухозаборных устройствах;

- установка ступенчатых пластинчатых глушителей шума между котлами и дымовыми трубами;

- корпуса газовых и паровых турбин заключаются в шумопоглащающие кожухи;

- корпуса котлов покрываются тепло- и звукоизоляцией;

- установка двойного остекления основных корпусов с выходом окон в сторону от жилья;

- установка системы вентиляции с шумоглушением для обеспечения требуемых норм;

- установка дожимных компрессоров в шумозащитных корпусах;

- посадка зеленых насаждений.

Акустическое воздействие, комплекс мероприятий по снижению шума и их эффективность определяются на стадии проектирования на основании акустических расчетов, в основу которых положены шумовые характеристики устанавливаемого оборудования в диапазоне частот от 31 до 8000 Гц, представленные заводами - изготовителями.

Кроме того, необходимо предусмотреть возможность установки дополнительных шумозащитных конструкций (экранов), если при вводе в эксплуатацию объекта натурные замеры покажут превышения уровня шумового воздействия согласно нормам [4].

Вибрация Основными источниками вибрации являются турбоагрегаты, вентиляционное оборудование, электродвигатели и т.д.

Подбор оборудования с надлежащими вибрационными характеристиками должен исключать распространение сверхнормативных вибраций за пределы промплощадки.

Электромагнитное воздействие Источниками электромагнитных полей могут быть объекты, использующие напряжение 330 кВ и выше, расположенные на промплощадке энергопредприятий (распредустройства и трансформаторы).

Для каждого источника электромагнитных полей установлены нормативные размеры охранных зон. Воздействие указанных источников локализуется в пределах территории предприятия.

Обоснование размеров санитарно-защитной зоны

Законом РФ «Об охране атмосферного воздуха» предусмотрено: «В целях охраны атмосферного воздуха в местах проживания населения устанавливаются санитарно-защит-ные зоны (СЗЗ) организаций. Размеры таких определяются на основе расчетов рассеивания выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и в соответствии с санитарной классификацией организаций».

Согласно нормативам [2] объекты энергетики относятся к 1-5 классам в зависимости от мощности с нормативной СЗЗ от 1000 до 50 м.

В условиях стесненной городской застройки проектируются, как правило, объекты с СЗЗ 50-300 м. В результате нормативная санитарно-защитная зона выдерживается не всегда.

С учетом того, что источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, как правило, являются стационарными и высотными, то на границе СЗЗ и ближайшей жилой застройки значения концентраций выбрасываемых в атмосферу близки к фоновым концентрациям, т.е. вклад станции в фоновое загрязнение практически отсутствует.

Максимальные приземные концентрации наблюдаются, в зависимости от температуры и скорости выброса дымовых газов, на расстоянии 10-40 высот дымовой трубы.

По фактору шумового воздействия проводится ориентировочный акустический расчет. Выбирается комплекс мероприятий по шумоглушению, обеспечивающий соблюдение действующих нормативов на границе фактически сложившейся санитарно-защитной зоны.

При описанной выше ситуации необходима разработка документа, обосновывающего сокращение размеров санитарно-защитной зоны и проект организации СЗЗ с расчетами химического и шумового воздействия на границе СЗЗ, на территории прилегающей жилой застройки.

Снижение воздействия на окружающую среду в процессе строительства

объектов энергетики

Воздействие процесса строительства на окружающую среду вызвано:

• появлением временных источников вредного воздействия (стройбаз, подъездных путей, инженерных сетей, поселков строителей, гидросооружений и т.д.);

• необходимостью перемещения большого объема земельной массы, инертных и других строительных материалов, что приводит к пылению;

• необходимостью использования большого количества автотранспорта для перевозки стройматериалов, оборудования и т.д;

• необходимостью значимого механического вмешательства в природную среду: производства вскрышных, взрывных, буровых, планировочных и иных работ.

Воздействие процесса строительства ТЭС на окружающую среду характеризуется:

• временным изъятием земель;

• вырубкой зеленых насаждений и уничтожением естественной флоры;

• увеличением пыления и испарения влаги при земляных работах;

• выбросами вредных веществ в атмосферу, как организованными, так и неорганизованными;

• возможным снижением уровня грунтовых вод при «нулевом» цикле производства работ;

• дополнительным шумом и вибрацией.

Снижение воздействия процесса строительства обеспечивается использованием следующих мероприятий:

- максимально возможным удалением источников шума и выбросов от жилой застройки и их экранированием;

- пылеподавлением;

- организацией мойки колес автотранспорта;

- организацией мест временного хранения материалов и отходов строительства;

- ограничением работ в ночное время и выходные дни;

- прочими мероприятиями предусматриваемыми в проекте организации строительства (ПОС) и проекте производства работ (ППР).

Выводы о допустимости, намечаемой деятельности

Выводы о допустимости намечаемой деятельности делаются на основе заранее установленных критериев, таких как:

• соответствие принимаемых решений законодательным актам;

• выполнение санитарно-гигиенических нормативов: ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе; ПДК загрязняющих веществ в водоемах различного хозяйственного значения; допустимый уровень шумового воздействия; допустимый уровень электромагнитного воздействия;

• соблюдение предварительно выданных требований (условий) на проектирование: ограничений, связанных с воздействием на флору и фауну; архитектурно - планировочных требований; требований по сохранению исторического и ландшафтного облика;

• соблюдение условий компенсации ущерба - рекультивации земель взамен отчуждаемых; озеленения; строительства объектов жилья, соцкультбыта и здравоохранения.

Экологическое обоснование проекта - процесс непрерывной деятельности от стадии предварительной экологической оценки (разработки оценки воздействия на окружающую среду - ОВОС) до принятия окончательных проектных решений (разработки раздела «Охрана окружающей среды»), должен подтвердить экологическую безопасность намечаемой деятельности, обеспечить минимизацию неблагоприятного воздействия на окружающую среду и связанных с этим социальных, экономических, медико-биологических и других последствий для сохранения оптимальных условий жизни населения и сохранения природного баланса территории.

Литература

1. Россия в цифрах 2005. Краткий стат.сб./ М.:Росстат, 2005. - 477с.

2. СанПин 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов.

3. Правила охраны поверхностных вод. М., 1993.

4. СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки