Основные концепции надежности и экологической безопасности объектов энергетики

Помимо выбросов, связанных  радиационным загрязнением, для АЭС, как и для ТЭС, характерны выбросы  теплоты, влияющие на окружающую среду. Примером может служить атомная  электростанция «Вепко Сарри». Её первый блок был пущен в декабре 1972 г., а второй – в марте 1973 г. При этом температура воды у поверхности реки вблизи электростанции в 1973г. была на ?4єC выше температуры в 1971г. и максимум температур наблюдался на месяц позже. 
Выделение тепла происходит также в атмосферу, для чего на АЭС используются т.н. градирни. Они выделяют 10-400 МДж/(мІ·ч) энергии в атмосферу. Широкое применение мощных градирен выдвигает рад новых проблем. Расход охлаждающей воды для типового блока АЭС мощностью 1100 МВт с испарительными градирнями составляет 120 тыс. т/ч (при температуре окружающей воды 14єC). При нормальном солесодержании подпиточной воды за год выделяется около 13,5 тыс. т солей, выпадающих на поверхность окружающей территории. До настоящего времени нет достоверных данных о влиянии на окружающую среду этих факторов.

На АЭС предусматриваются  меры для полного исключения сброса сточных вод, загрязнённых радиоактивными веществами. В водоёмы разрешается  отводить строго определённое количество очищенной воды с концентрацией  радионуклидов, не превышающей уровень  для питьевой воды. Действительно, систематические  наблюдения за воздействием АЭС на водную среду при нормальной эксплуатации не обнаруживают существенных изменений  естественного радиоактивного фона. Прочие отходы хранятся в ёмкостях в жидком виде или предварительно переводятся в твёрдое состояние, что повышает безопасность хранения.

V. Альтернативная энергетика

Всё большее обсуждение получают электростанции, использующие возобновляемые источники энергии – приливные, геотермальные, солнечные, космические  солнечные, ветровые и некоторые  другие. Разрабатываются их новые  проекты, сооружаются опытные и  первые промышленные установки. Это  вызвано как экономическими, так  и экологическими факторами. На 
«альтернативные» электростанции возлагают большие надежды с точки зрения снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду. Европейский союз, например, планирует увеличить в ближайшие несколько лет долю вырабатываемой такими электростанциями энергии.

Распространению «альтернативных» электростанций препятствуют разнообразные  технические и технологические  сложности. Не лишены эти электростанции и экологических недостатков. Так, ветровые электростанции являются источниками т.н. шумового загрязнения, солнечные электростанции достаточных мощностей занимают большие площади, что портит ландшафт и изымает из земли из сельскохозяйственного оборота. Действие космических солнечных электростанций (в проекте) связано с передачей энергии на Землю посредством высококонцентрированного пучка микроволнового излучения. Его возможное действие не изучено и характеризуется как предположительно негативное. Отдельно стоят геотермальные электростанции. Их влияние на атмосферу характеризуется возможными выбросами мышьяка, ртути, соединения серы, бора, силикатов, аммиака и других веществ, растворённых в подземных водах. В атмосферу выбрасываются также водяные пары, что связано с изменением влажности воздуха, выделением тепла, шумовыми эффектами. 
Воздействие геоТЭС на гидросферу проявляется в нарушении балансов подземных вод, круговорота веществ, связанного с подземными водами. Воздействие на литосферу связано с изменением геологии пластов, загрязнением и эрозией почвы. Возможны изменения сейсмичности районов интенсивного использования геотермальных источников.

VI. Вывод

Развитие энергетики оказывает  воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу, на гидросферу, на литосферу. В настоящее время  это воздействие приобретает  глобальный характер, затрагивая все  структурные компоненты нашей планеты. Выходом для общества из этой ситуации должны стать: внедрение новых технологий (по очистке, рециркуляции выбросов; по переработке и хранению радиоактивных  отходов и др.), распространение  альтернативной энергетики и использование  возобновляемых источников энергии (*).

В целом предпринятый всесторонний анализ проблемы влияния электростанций на окружающую среду позволил выявить  основные воздействия, проанализировать их и наметить направления их минимизации  и устранения.

(*) Нужно заметить, что  использование альтернативной энергетики  предпочтительнее, т.к. «альтернативные»  электростанции всё-таки более  экологичны, чем традиционные.

Список использованной литературы

- Скалкин Ф.В. и др. Энергетика  и окружающая среда. - Л.: Энергоиздат, 
1981. 
- Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. - М.: Высш. шк., 1987. 
- Стадницкий Г.В. Экология: учебник для ВУЗов. - СПб: Химиздат, 2001. 
- С.И.Розанов. Общая экология. СПб.: Издательство «Лань», 2003. 
- Алисов Н.В., Хорев Б.С. Экономическая и социальная география мира. М.: 
Гардарики, 2001. 
- Интернет-газета OPEN.BY.

 

 

 

 

Реферат  

по экологии на тему

«Воздействие электростанций

на окружающую среду»

Выполнил студент  гр.3121 Романина А.Л. 

 

 

  

 

 

  

 

 

 

СПб, 2004

Содержание 

 

I.       Введение                                                   3

II.      Тепловые электростанции                        4

III.     Гидравлические электростанции             9

IV.    Атомные электростанции                         11

V.      Альтернативная энергетика                      14

VI.    Вывод                                                       15

Список использованной литературы                16 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

I. Введение

Электрическая энергия –  важнейший, универсальный, самый эффективный  технически и экономически вид энергии. Другое его преимущество – экологическая  безопасность использования и передачи электроэнергии по линиям электропередач по сравнению с перевозкой топлив, перекачкой их по системам трубопроводов. Электричество способствует развитию природосберегающих технологий во всех отраслях производства. Однако выработка электроэнергии на многочисленных ТЭС, ГЭС, АЭС сопряжена со значительными отрицательными воздействиями на окружающую среду. Энергетические объекты вообще  по степени влияния принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу промышленных объектов.

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.

С ростом единичных мощностей  блоков, электрических станций и  энергетических систем, удельных и  суммарных уровней энергопотребления  возникла задача ограничения загрязняющих выбросов в воздушный и водный бассейны, а также более полного  использования их естественной рассеивающей способности.

Диаграмма №1. Производство электроэнергии в мире за 1995 г. по типам электростанций, %

63,2

 

 

17,3

 

 

19,5

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.

II. Тепловые электростанции

Как видно из диаграммы  №1, большая доля электроэнергии (63,2%) в мире вырабатывается на ТЭС. Поэтому  вредные выбросы этого типа электростанций в атмосферу обеспечивают наибольшее количество антропогенных загрязнений  в ней.  Так, на их долю приходится примерно 25% всех вредных выбросов, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий.Нужно отметить, что за 20 лет с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11 трлн. м³ газа.

Таблица №1. Годовые выбросы ТЭС  на органическом топливе мощностью 1000 МВт,

Тыс. т. 

 

Выброс \ Топливо	Газ	Мазут	Уголь
SOx	0,012	52,66	139
NOx	12,08	21,70	20,88
CO	Незначительно	0,08	0,21
Твёрдые частицы	0,46	0,73	4,49
Гидрокарбонаты	Незначительно	0,67	0,52

 

 

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. До 50% вредных веществ приходится на диоксид серы, примерно 30% – на оксида азота, до 25% - на летучую золу. Данные по годовым выбросам ТЭС в атмосферу для разных топлив представлены в таблице №1. Приведённые данные относятся к установившимся режимам работы оборудования. Работа же ТЭС на нерасчётных (переходных) режимах связана не только с понижением экономичности котлоагрегатов, турбоагрегатов, электрогенераторов, но и с ухудшением эффективности всех устройств, снижающих негативные воздействия электростанций.  

 

 

  

 

 

Гидросфера

Рис. 1. Влияния ТЭС на окружающую среду

Газообразные выбросы  главным образом включают соединения углерода, серы, азота, а также аэрозоли и канцерогенные вещества.

Окислы углерода (CO и CO₂) практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования практически не ограничено. Свойства CO и CO₂, как и других газов, по отношению к солнечному излучению характеризуются избирательностью в небольших участках спектра. Так, для CO₂ при нормальных условиях характерны три полосы селективного поглощения излучения в диапазонах длин волн: 2,4 – 3,0; 4,0 – 4,8; 12,5 – 16,5 мкм. С ростом температуры ширина полос увеличивается, а поглощательная способность уменьшается, т.к. уменьшается плотность газа.

Одним из наиболее токсичных  газообразных выбросов энергоустановок  является сернистый ангидрид – SO₂ . Он составляет примерно 99% выбросов сернистых соединений (остальное количество приходится на SO₃). Его удельная масса – 2,93 кг/м3, температура кипения – 195ºC. Продолжительность пребывания SO₂ в атмосфере сравнительно невелика. Он принимает участие в каталитических, фотохимических и других реакциях, в результате которых окисляется и выпадает в сульфаты. В присутствии значительных количеств аммиака NH₃ и некоторых других веществ время жизни SO₂ исчисляется несколькими часами. В сравнительно чистом воздухе оно достигает 15 – 20 суток. В присутствии кислорода SO₂ окисляется до SO₃ и вступает в реакцию с водой, образуя серную кислоту. Согласно некоторым исследованиям, конечные продукты реакций с участием SO₂ распределяются следующим образом: в виде осадков выпадает на поверхность литосферы 43% и на поверхность гидросферы 13%. Накопление серосодержащих соединений происходит в основном в мировом океане. Воздействие этих продуктов на людей, животных и растения, а также на различные вещества разнообразно и зависит от концентрации и от различных факторов окружающей среды.

В процессах горения азот образует с кислородом ряд соединений: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄ и N₂O₅, свойства которых существенно различаются. Закись азота N₂O образуется при восстановлении высших окислов и не реагирует с атмосферным воздухом. Окись азота NO – бесцветный слаборастворимый газ. Как показано Я.Б. Зельдовичем, реакция образования окиси азота имеет термическую природу:

O₂ + N₂ = NO₂ + N – 196 кДж/моль,

N + O₂ = NO + O + 16 кДж/моль,

N₂+O₂=2NO – 90 кДж/моль.

В присутствии воздуха NO окисляется до NO₂. Двуокись азота NO₂ состоит из молекул двух видов – NO₂ и N₂O₄:

2NO₂ = N₂O₄ + 57 кДж/моль.

В присутствии влаги NO₂ легко вступает в реакцию, образуя азотную кислоту:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO.

Азотистый ангидрид N₂O₃ разлагается при атмосферном давлении:

N₂O₃ = NO + NO₂

и образуется в присутствии  кислорода:

4NO + O₂ = 2N₂O₃ + 88 кДж/моль.        

 Азотный ангидрид N₂O₃ – сильный окислитель. Взаимодействуя с водой, образует серную кислоту. Ввиду скоротечности реакций образования окислов азота и их взаимодействий друг с другом и компонентами атмосферы, а также из-за излучения учесть точное количество каждого из окислов невозможно. Поэтому суммарное количество NO_x приводят к NO₂. Но для оценок токсического воздействия необходимо учитывать, что соединения азота, выбрасываемые в атмосферу, имеют различную активность и продолжительность существования: NO₂ – около 100 часов, N₂O – 4,5 года.         

Аэрозоли подразделяются на первичные – непосредственно выбрасываемые, и вторичные – образующиеся при превращениях в атмосфере. Время существования аэрозолей в атмосфере колеблется в широких пределах – от минут до месяцев, в зависимости от многих факторов. Крупные аэрозоли в атмосфере на высоте до 1 км существуют 2-3 суток, в тропосфере – 5-10 суток, в стратосфере – до нескольких месяцев. Подобно аэрозолям ведут себя и канцерогенные вещества, выбрасываемые или образующиеся в атмосфере. Однако точных данных о поведении этих веществ в воздухе практически нет. 

Одним из факторов взаимодействия ТЭС с водной средой является потребление  воды системами технического водоснабжения, в т.ч. безвозвратное потребление  воды. Основная часть расхода воды в этих системах идёт на охлаждение конденсаторов паровых турбин. Остальные  потребители технической воды (системы  золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют около 7% общего расхода воды. В тоже время именно они являются основными источниками примесного загрязнения. Например, при промывке поверхностей нагрева котлоагрегатов серийных блоков ТЭС мощностью 300 МВт образуется до 10000 м³ разбавленных растворов соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония.