Теплоэнергетика
.
Имеются данные, что если бы вся сегодняшняя энергетика базировалась на
угле, то выбросы СО, составляли бы 20 млрд. тонн в год (сейчас они близки к
6 млрд. т/год). Это тот предел, за которым прогнозируются такие изменения
климата, которые обусловят катастрофические последствия для биосферы.
ТЭС - существенный источник подогретых вод, которые используются здесь
как охлаждающий агент. Эти воды нередко попадают в реки и другие водоемы,
обусловливая их тепловое загрязнение и сопутствующие ему цепные природные
реакции (размножение водорослей, потерю кислорода, гибель гидробионтов,
превращение типично водных экосистем в болотные и т. п.).
Ресурсы окружающей среды.
В современном понимании под ресурсами, поддающимся качественному и
количественному описанию, подразумеваются все природные источники, на
которые осуществляется воздействие человека, причём знак
этого воздействия бывает как положительным, так и отрицательным.
Обеспеченность ресурсами является основой функционирования теплоэнергетики
и всей энергетики в целом в конкретных условиях. До настоящего времени
обычно рассматривалась в различных аспектах обеспеченность теплоэнергетики
только первичными топливными ресурса-
ми. Но влияние на энергетику оказывают и многие другие компоненты
атмосферы, гидросферы, литосферы, которые тоже необходимо принимать во
внимание.
Развитие теплоэнергетики, как общей системы использования природных
ресурсов началось в начале текущего столетия. Долгое время основным
источником тепловой энергии во всём мире были дрова, мускульная энергия
людей и скота. Коренное изменение структуры теплопотребления произошло в 20
веке.
Применение двигателей внутреннего сгорания в промышленной тепло-
энергетике, в морском и автомобильном транспорте, в сельском хозяйстве, а
затем и в авиации вызвали развитие добычи и переработки нефти. Для бытовых
и промышленных целей стало использоваться газовое топливо, как более
дешевое, удобное в эксплуатации и удешевляющее ко-
тельное оборудование. С середины текущего столетия прирост тело-
энергопотребления происходит преимущественно за счёт этих двух видов
ресурсов (1990 год: Нефть-0,03 млрд.т.ут.; Уголь- 0,73 млрд.т.ут.;
1975 год: Нефть-4,04, Природный газ-1,69, Уголь-2,63 млрд.т.ут.).
Важнейшим событием явилось открытие путей использования ядер-
ной энергии. Наряду с органическим топливом, ядерное топливо относится к
категории невозобновляемых энергетических ресурсов, в отли-
чии от возобновляемых, к которым относятся: лучистая энергия Солнца,
механическая энергия речных стоков, приливов, волн и ветров, тепловая
энергия земных недр (геотермальная энергия) и тепловая энергия,
основанная на температурном градиенте разных слоёв воды мирового океана.
Органическое топливо- 70-90% приходится на угли (извлекаемость 30-60%).
Геологические ресурсы каменного угля- 7,5-14,0 трлн.т., (извлекаемость 1,0-
2,4 трлн.т.).
Наиболее динамично изменяются представления о ресурсах нефти и
природного газа- (извлекаемость 80-110 млрд.т.) и (700-1100 млрд.т.-
геологические ресурсы нефти, природного газа- 800 трлн.м3.
Ядерное топливо: суммарные запасы урана, доступные извлечению из
недр, оцениваются в 66,16 млн.т., ресурсы дейтерия сосредоточенные в
атмосфере практически неисчерпаемы. Потенциальные ресурсы ядерного топлива
по тепловому эквиваленту значительно превосходят суммарные ресурсы всех
видов органического топлива.
Возобновляемые ресурсы: энергия недр Земли, космического излучения
и излучения Солнца, а также их производные в виде преобразованной или
аккумулированной энергии. Из наиболее перспективных источников энергии этой
группы могут быть названы: энергия Солнца, гидроэнергия
(энергия стока рек- наиболее освоена и широко применяется), энергия
ветра.
Влияние вредных выбросов ТЭС и ТЭЦ на атмосферу.
Атмосфера- воздушная среда. Является наиболее уязвимой составляю-
щей окружающей среды. Без нее невозможна жизнедеятельность чело-
века, 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: 0,3-
4,9; 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, 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.
Особенно опасны сернистый ангидрид, диоксид серы и оксиды азота,
выделяемые в атмосферу ТЭС и ТЭЦ, поскольку они переносятся на большие
расстояния и осаждаются, в частности, с осадками на поверхность земли,
загрязняя гидросферу и литосферу. Одним из особенно ярких проявлений этой
картины являются кислотные дожди. Эти дожди образуются вследствие
поступлений от сгорающего топлива и уходящих в атмосферу на большую высоту
дымовых газами в, основном двуокиси серы и окислов азота. Получающиеся при
этом в атмосфере слабые растворы серной и азотной кислоты могут выпадать в
виде осад- ков иногда через несколько дней в сотнях километров от источника
вы- деления.
Кроме того, загрязнение атмосферы ТЭС и ТЭЦ привело, как полагают учёные,
к новому явлению- поражению некоторых видов мягких по-
род деревьев, а также к быстрому и одновременному падению скорости роста по
меньшей мере шести видов хвойных деревьев.
ТЭС и ТЭЦ являются причиной возникающего в крупных промышленных городах
смога: недопустимого загрязнения обитаемой человеком
наружной воздушной среды, вследствие выделения в неё указанными источниками
вредных веществ при неблагоприятных погодных условиях.
[pic]
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 золоулавителей (энерционные 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,
| | скачать работу |
Теплоэнергетика |