Екологічні проблеми теплоенергетики

Серед промислових об’єктів одним з основних забруднювачів атмосферного повітря є підприємства теплоенергетики (близько 30 відсотків усіх шкідливих викидів в атмосферу від стаціонарних джерел).

У галузі екології в тепловій енергетиці домінують найважливіші проблеми: забруднення атмосферного повітря і забруднення земель через накопичення значної кількості відходів (золи, шлаків, пилу), забруднення водоймищ.

Широке використання вугілля та інших видів викопного палива з метою одержання електричної енергії має явні переваги, оскільки електричну енергію неважко передавати навіть на значні відстані, машини і механізми можна розташовувати далеко від генераторів. Нині набуває поширення й електричне обігрівання житла - при цьому в будинках не спалюють ніякого палива і там не утворюється ні диму, ні золи.

Схема взаємодії ТЕС з довкіллям: ПГ – парогенератор; Т – турбіна; К – конденсатор; ЖН, КН, ЦН – відповідно живильні, конденсаторні та циркуляційні насоси; РВП – регенеративний підігрів живильної води; Г – генератор електричного струму; МО – масоохолоджувач; ТП – трансформаторна підстанція; ЛЕП – лінії електропередач

Екологічний вплив ТЕС на навколишнє середовище залежить від виду палива. Для спалювання в топках ТЕС використовують три групи органічних ресурсів - тверді (вугілля і горючі сланці), рідкі (мазут, дизельне і газотурбінне паливо) і газоподібні палива (природний газ, біогаз та ін.).

При спалюванні твердого палива на ТЕС в атмосферу викидаються: летка зола з частками палива, що не згоріло, сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди вуглецю і азоту, фтористі сполуки та газоподібні продукти неповного згорання палива. Побічним продуктом, що утворюється при згоранні вугілля, є вугільна зола. Золовідвали займають величезні площі землі, які вилучаються з раціонального господарського використання.

У вугіллі містяться вкраплення радіоактивних ізотопів цезію і торію. При спалюванні ці елементи роблять свій внесок в радіоактивне забруднення навколишнього середовища.

При спалюванні рідких видів палива (зокрема мазуту) з димовими газами в атмосферу надходять сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, тверді і газоподібні продукти неповного згорання палива, сполуки ванадію, солей натрію та ін.

При спалюванні природного газу єдиним найбільш істотним забруднювачем атмосферного повітря є оксид азоту (його утворюється на 20% менше, ніж при спалюванні вугілля). Природний газ є найбільш екологічно чистим видом енергетичного палива.

Викиди в атмосферу при роботі ТЕС (ТЕЦ)

Викиди при спалюванні твердого палива:
- летка зола з частками палива, що не згоріло
- сірчистий і сірчаний ангідриди
- оксиди вуглецю і азоту
- фтористі сполуки
- газоподібні продукти неповного згоряння палива
- вугільна зола, шлаки (побічний продукт)
- радіоактивні ізотопи цезію і торію

Викиди при спалюванні рідкого палива:

- сірчистий і сірчаний ангідриди

- оксиди азоту

- тверді і газоподібні продукти неповного згоряння палива

сполуки ванадію

- солі натрію та ін.

Викиди при спалюванні газоподібного палива:

- оксиди азоту.

Викиди в гідросферу

Стічні води ТЕС і АЕС, забруднені нафтопродуктами : експлуатація і ремонт мазутного господарства , протікання трансформаторного та турбінного мастил з маслосистем турбін, генераторів , втрати мастил при ремонті обладнання , аварійні втрати мастил та мазуту , ітрати з систем охолодження підшипників механізмів, що обертаються, ПРК

Теплове забруднення

Розрахунок теплового забруднення води водойми після змішування зі стічними водами з виробництва

Водойма має певний, відомий дебіт (об'єм води в часі) та температуру залежно від пори року. Стічні води також характеризуються витратою та температурою.

Тепловий потік можна розрахувати для водойми до точки скидання стічних вод (індекс 1) та для стічних вод (індекс 2):

Дані:

для водойми (G1 – часова витрата води у водоймі, кг/с; швидкість потоку річкової води, м/с; середня глибина, м та ширина водойми, м; температура води у водоймі, оС)

для стічних вод (G2 – часова витрата води в трубі, кг/с; швидкість потоку стічних вод, м/с; діаметр труби зі стічними водами, м; температура стічних вод, 30 оС)

с – теплоємність води кДж/(кг*оС): 0 оС – 4,217; 5 оС – 4,202; 30 оС – 4,178

Після змішування зі стічними водами нижче за місцем з'єднання потоків часова витрата водойми змінюється:

Також змінюється тепловий потік водойми

Температура водойми після змішування зі стічними водами (індекс 3):

Згідно нормативів, літня температура внаслідок спуску стічних вод та змішування з водою водоймища не має підвищуватися більше ніж на 3 о порівняно з середньомісячною. Зимою не більше ніж на 5 о

Викиди в літосферу

- золовідвали

- забруднення ґрунтів: хімічні забруднення (накопичуються метали, наприклад, залізо, ртуть, свинець, мідь та ін.), ерозія та засолення

За ступенем небезпеки для ґрунтів згідно з ГОСТ 17.4.1.02-83 хімічні речовини поділяються на три класи:

1-й клас — високонебезпечні речовини;

2-й клас — помірнонебезпечні речовини;

3-й клас — малонебезпечні речовини.