Теплоэнергетика и окружающая среда

б). Осаждение  на поверхности твёрдых выбросов продуктов сгорания органических топлив из атмосферы, вызывающее изменение  свойств воды, её цветности, альбедо.

в). Выпадение  на поверхности в виде твёрдых  частиц и жидких растворов продуктов  выброса в атмосферу, в том числе: кислот и кислотных остатков, металлов и их соединений, канцерогенных веществ.

г). Выбросы  непосредственно на поверхность  суши и воды продуктов сжигания твёрдых  топлив(зола, шлаки), а также продуктов  продувок, очистки поверхностей нагрева (сажа, зола).

д). Выбросы  на поверхность воды и суши твёрдых  топлив при транспортировке, переработке, перегрузке.

е). Выбросы  твёрдых и жидких радиоактивных  отходов, характеризуемых условиями  их распространения в гидросфере и литосфере.

ж). Выбросы  теплоты, следствиями которых могут  быть: постоянное локальное повышение  температуры в водоёме, временное  повышение температуры, изменение  условий ледосостава, зимнего гидрологического режима, изменение условий паводков, изменение распределения осадков, испарений, туманов.

з). Создание водохранилищ в долинах рек или  с использованием естественного  рельефа поверхности, а также  создание искусственных прудов-охладителей, что вызывает: изменение качественного и количественного состава речных стоков, изменение гидрологии водного бассейна, увеличения давления на дно, проникновение влаги в разломы коры и изменение сейсмичности, изменение условий рыболовства, развития планктона и водной растительности, изменение микроклимата, изменение условий отдыха, спортивных занятий, бальнеологических и других факторов водной среды.

и). Изменение  ландшафта при сооружении разнородных  теплоэнергетических объектов, потребление  ресурсов литосферы, в том числе: вырубка лесов, изъятие из сельскохозяйственного  оборота пахотных земель, лугов, взаимодействие берегов с водохранилищами.

к). Воздействие  выбросов, выносов и изменение  характера взаимодействия водных бассейнов  с сушей на структуру и свойства континентальных шлейфов.

Примесные загрязнения могут суммарно воздействовать на естественный круговорот и материальные балансы тех или иных веществ между атмосферой, гидросферой и литосферой.

Из анализа  общих схем взаимодействия теплоэнергетических  установок с окружающей средой, следует, что основным фактором взаимодействия ТЭЦ и ТЭС с водной средой является потребление воды системами технического водоснабжения, в том числе безвозвратное  потребление воды. Основная часть расхода воды в этих системах на охлаждение конденсаторов паровых турбин. Остальные потребители технической воды (системы золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют 7% общего расхода воды, являясь при этом , основным источником примесного загрязнения.

АЭС воздействуя  на водный бассейн, в то же время  влияют на некоторые растения и вещества (растворённые в воде и содержащиеся в данных отложениях), некоторые  из них накапливают радиоактивные  изотопы в концентрациях, на несколько порядков превышающих равновесные в окружающей воде. При существующих условиях воздействия ядерной теплоэнергетики на гидросферу (и методах контроля выбросов) освоенные типы ядерных теплоэнергетических установок не представляют собой угрозы нарушения локальных и глобальных равновесных процессов в гидросфере и её взаимодействие с другими оболочками Земли (за исключением аварийных ситуаций, вызывающих загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами). Все другие виды воздействия АЭС на гидросферу и литосферу, не связанные с радиоактивностью (влияние систем водоснабжения, фильтров), качественно не отличаются от аналогичных воздействий ТЭС и ТЭЦ.

Учёными доказано, что основными видами примесных  выбросов энергетических объектов, поступающими на поверхность гидросферы и литосферы , являются твёрдые частицы, выносимые в атмосферу дымовыми газами и оседающие на поверхность (пыль, зола, шлаки), а также горючие компоненты продуктов обогащения, переработки и транспортировки топлив. Весьма вредными загрязнениями поверхности гидросфер и литосфер является жидкое топливо, его компоненты и продукты его потребления и разложения.

Выбросы теплоты являются одним из основных факторов взаимодействия теплоэнергетических  объектов с окружающей средой, в частности с атмосферой и гидросферой. Выделение происходит на всех стадиях преобразования химической энергии органического вещества или ядерного топлива для выработки тепловой энергии. Большая часть теплоты, получаемой охлаждающей водой в конденсаторах паровых турбин, передаётся в водоёмы, водотоки, а оттуда в атмосферу (t воды в месте сброса нагретой воды повышается, что ведёт к повышению средней.

Температуры поверхности водоёма, атмосферный  воздух над теплоэнергетической  установкой повышается, вследствие энергии, выделенной этой установкой в атмосферу).

Современные представления о допустимых условиях загрязнения атмосферы, воды, земных ландшафтов основаны на сведении о  вредном воздействии веществ  на здоровье людей, животных, на растительность, на материальные ценности. Всемирной организацией по вопросам здравоохранения при ООН в 1963 году рекомендовано определение критерия чистоты воздуха (предельно допустимая концентрация вредных веществ ПДК) по четырём уровням:

Уровень №1. -Невозможно обнаружить прямое или косвенное влияние на человека, животных или растительность.

Уровень №2. -Возможно раздражение органов  чувств, вредное воздействие на растительность, уменьшение прозрачности воз духа.

Уровень №3. -Нарушение жизненно важных функций  и возникновение хронических заболеваний у человека и животных.

Уровень №4. -Возникновение острых заболеваний, ведущих к гибели людей и животных.

Изменения в окружающей среде под влиянием антропогенных воздействий.

Естественное  ограничение процессов, определяющих механизмы саморегулирования окружающей среды, неизбежно ведёт к накоплению результатов антропогенных воздействий. В результате этого происходит изменение тех или иных характеристик окружающей среды.

Изменения в атмосфере: рост содержания углекислого  газа (СО2) (пропорционален росту потребления органического топлива), концентрации водяного пара, уменьшения озонового слоя (вследствие воздействия фреонов), и как следствие всему этому - изменение состава атмосферы, сто отражается на её прозрачности, ведущее к изменению температуры по сравнению с естественным уровнем.

Изменения в гидросфере и литосфере (так  как они тесно взаимосвязаны, то изменения в них рассматриваются  совместно), образование водохранилищ и новых русел сопровождается изъятием земель и ускоренной водной эрозией почв, смывом прилегающих слоёв, размыванием, что в свою очередь ведёт к загрязнению водоёмов водотоков, изменению теплового режима гидросферы, равновесного состава и других, уже рассматриваемых ранее, шероховатость поверхности литосферы, изменение её теплового режима и теплообмена поверхности (из-за осушения болот, расчистки лесов, разработки шахт, асфальтирования дорог), изменение состава атмосферного воздуха ведёт к изменению взаимодействия воздуха с растительным покровом литосферы и условий жизнедеятельности биосферы, одним из последних воздействий является изменение сейсмичности, а также радиационной обстановки биосферы, накопление в организме человека твёрдых частиц.

В результате промышленной деятельности человека в  области производства тепловой энергии в окружающей среде наблюдается целый ряд существенных изменений. Вот лишь некоторые из них, особо ощутимые:

1. Наличие  частиц, являющихся ядрами конденсации  в 10 раз больше.

2. Наличие  в воздухе газовых примесей  увеличено 5-25 раз.

3. Количество  облаков увеличивается на 5-10%.

4. Количество  туманов зимой на 100% больше, летом  на 30%.

5. Число  осадков в различные периоды  года на 5-10% больше.

6. Относительная  влажность уменьшена летом на 2%, зимой на 8%.

7. Солнечное  излучение уменьшено 3-20%.

8. Температура  повышается на 1-2 градуса Цельсия. 

9. Скорость  ветра 5-30% больше.

Способы снижения загрязняющих выбросов.

При сжигании выбросов соединений серы, при сжигании органического топлива, принципиально  существуют два подхода: сероочистка дымовых газов и удаление серы из топлива до его сжигания. Существуют следующие методы: известняковый, известковый, двухцикличный щелочной, каталитического окисления, газификации топлив, пиролиз.

Снижение  выбросов твёрдых частиц с продуктами сгорания ведётся с помощью следующих способов: использование золоуловителей (инерционные или мокрые), тканевых и электрофильтров.

Снижение  загрязняющих выбросов АЭС: создание специализированных систем по обезвреживанию и удалению радиоактивных отходов (коагуляция, выпарка, сорбция на ионообменных смолах).

Одним из способов снижения вредных воздействий  энергоустановки на окружающую среду  является совершенствование её тепловых схем, развитие теплофикации (одновременная  выработка тепла и энергии), укрупнение установок теплоэнергетики, использование вторичных энергетических ресурсов, внедрение новых термодинамических циклов, развитие систем аккумуляции энергии, использование возобновляемых источников энергии (солнечная, электростанции, геотермальная энергия).  

Влияние вредных выбросов ТЭС и ТЭЦ на атмосферу.

Атмосферавоздушная  среда. Является наиболее уязвимой составляющей окружающей среды. Без нее невозможна жизнедеятельность человека, 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 и фабрик.

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 менее 2% серы.

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 94-98 %.

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, 34, 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, w Roman">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.