Взаимодействие ТЭС и окружающей среды.
Из всех типов электростанций наибольшее отрицательное воздействие на окружающую среду оказывают ТЭС. Это связано, главным образом, с процессами сжигания органического топлива. С учетом данных об элементарных процессах, происходящих при сжигании топлива и при преобразовании тепловой энергии в механическую работу, а затем в электрическую энергию, на рисунке 7.3 представлена схема взаимодействий ТЭС с компонентами окружающей природной среды. Ископаемое топливо извлекается из недр и после обогащения и переработки подается в топку парогенератора (ПГ). Для обеспечения сжигания топлива из атмосферы в топку подается воздух.
Образующиеся продукты сгорания передают основную часть теплоты рабочему телу энергетической установки, часть теплоты рассеивается в окружающую среду, а часть уносится с продуктами сгорания в дымовую трубу и далее в атмосферу.
В зависимости от исходного состава топлива продукты сгорания, выбрасываемые в атмосферу, содержат:
- окислы азота (NOx),
- окислы углерода (СОх),
- окислы серы (SOx),
- углеводороды,
- пары воды и другие вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии.
Загрязнение атмосферы мелкими твердыми частицами золы связано, главным образом, с использованием в качестве топлива угля, который предварительно измельчается в специальных мельницах.
Однако, при правильной организации процесса сжигания и применении современных фильтров с эффективностью улавливания частиц до 95 — 99%, их количество может быть сведено до минимума.
При сжигании жидкого топлива (мазута) с выбросами в атмосферу поступают:
- окислы серы и азота,
- газообразные и твердые продукты неполного сгорания топлива,
- соединения ванадия (таблица 7.5).
При сжигании природного газа в атмосферу также попадают окислы азота, но образуется их существенно меньше, чем при сжигании мазута. Это объясняется не только свойствами самого топлива, но и особенностями процессов сжигания. Очевидно, что природный газ — наиболее экологически чистый вид энеретического топлива. Однако природный газ является ценным сырьем для химических отраслей, поэтому его широкое применение на ТЭС нецелесообразно.
Рисунок 7.3. Схема взаимодействия ТЭС и окружающей среды
Таблица 7.5. Усредненные показатели загрязнения атмосферы тепловыми электростанциями, г/кВт - час.
Загрязняющие вещества | Виды топлива | |||
каменный уголь | бурый уголь | мазут | природный газ | |
Двуокись серы | 6,0 | 7,7 | 7,4 | 0,002 |
Твердые частицы | 1,4 | 2,7 | 0,7 | — |
Окислы азота | 21,0 | 3,45 | 2,45 | 1,9 |
Фтористые соединения | 0,05 | 0,11 | 0,004 | — |
Одним из факторов воздействия угольных ТЭС на окружающую среду являются отходы системы складирования, транспортировки, пылеприготовления и золоудаления. Удаляемые из топки зола и шлак образуют золо-шлакоотвалы на поверхности земли.
В паропроводах от парогенератора к турбоагрегату, как и в корпусах и ресиверах турбогенератора, происходит передача теплоты окружающему воздуху.
В конденсаторе (К), а также в системе регенеративного подогрева питательной воды, включающей регенеративные водоподогреватели (РВП), конденсатные (КН) и питательные насосы (ПН), теплота конденсации и переохлаждения конденсата воспринимается охлаждающей водой, подаваемой циркуляционными насосами (ЦН). Преобразование механической работы в электрическую энергию в электрогенераторе (/) также сопровождается потерями, которые в конечном счете преобразуются в теплоту, передаваемую атмосферному воздуху. Работа вращающихся механизмов, смесительных аппаратов, трансформаторов связана с акустическим воздействием на окружающую среду, а работа трансформаторных подстанций (777), линий электропередач (ЛЭП), как и всех электрических машин, связана с воздействием электромагнитных полей и выделением тепла в окружающую среду.
Особую группу вод, используемых ТЭС, составляют охлаждающие воды, забираемые из водоемов на охлаждение поверхностных теплообменных аппаратов — конденсаторов паровых турбин, водо-, масло-, газо- и воздухоохладителей. Эти воды вносят в водоем большое количество тепла. Из конденсаторов турбин отводится приблизительно до двух третей всего количества тепла, получаемого при сгорании топлива, что намного превосходит сумму тепла, отводимого от других охлаждаемых теплообменников.
Поэтому с охлаждением конденсаторов связывают обычно так называемые "тепловые загрязнения" водоемов сбросными водами ТЭС и АЭС.
О количестве тепла, отводимого с охлаждающей водой отдельных электростанций, можно судить по установленным энергетическим мощностям. Средний расход охлаждающей воды и количество отводимого тепла, приходящиеся на 1000 МВт мощности, составляют для ТЭС соответственно 30 м3/с и 4500 Гдж/ч, а для АЭС с турбинами насыщенного пара среднего давления — 50 м3/с и 7300 Гдж/ч.
Кроме конденсаторов турбоагрегатов, потребителями охлаждающей воды являются маслоохладители (МО). Остальные потребители технической воды (системы золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют около 7% общего расхода воды. В то же время именно эти потребители воды являются основными источниками примесного загрязнения. При промывке поверхностей нагрева котлоагрегатов серийных блоков ТЭС мощностью 300 МВт образуется до 10 000 м3 разбавленных растворов соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония, железа и других веществ.
Один из компонентов, загрязняющих окружающую среду, — это шумовое воздействие. Энергетическое оборудование, как правило, является источником значительного шума.
Однако основные источники шума, такие как паровые котлы, турбины, генераторы, редукционно-охладительные устройства, расположены внутри помещения ТЭС. Поэтому они, как правило, не оказывают значительного влияния на прилегающую к ТЭС территорию. От оборудования, расположенного вне главного корпуса, шум может распространяться за пределы территории станции. Это обстоятельство, характерное для всех типов электростанций, наибольшее значение имеет для ТЭЦ, которые расположены обычно в городском массиве. Их влияние на районы жилой застройки может оказаться существенным.
Источниками постоянного шума, оказывающими существенное воздействие на окружающий район, являются тягодутьевые машины, газораспределительные пункты, трансформаторы, градирни, места забора воздуха из атмосферы и на выбросы из дымовых труб, особенно периодические продувки пара в атмосферу
