Взаємодія ТЕС із довкіллям

Індивідуальна робота

з дисципліни «Загальна екологія»

на тему:

«Енергетика та її вплив на навколишнє середовище»

 

Виконав: ст. гр. ПЦБ-35

Коваленко Ю.І.

Перевірила: к.т.н., ас.

Жукова О.Г.

 

 

Київ - 2016

 

Зміст

1.	Вплив енергетичних об’єктів на природу ……………….	3
2.	Взаємодія ТЕС із довкіллям ………………………………………….	4
3.	Аварії на АЕС ………………………………………….……	7
4.	ГЕС і їхній вплив на довкілля ………………………….	9
5.	Висновки………………………………………………………….	11
6.	Список використаної літератури………………………………..	12

 

Вплив енергетичних об’єктів на природу

Під традиційною енергетикою ми розуміємо енергогенерувальні потужності, які є тепер і залишаться, як мінімум на найближчі 20–50 років, підвалиною існування та розвитку цивілізації. Зупинімося на тій частині проблеми, яка пов’язана з енергогенерувальними установками: електростанціями (ТЕС, ГЕС, й АЕС), опалювальними та опалювально-виробничими котельними – головними джерелами енергопостачання. Названі типи енергоустановок порізному впливають на довкілля.

Можна виділити кілька груп взаємодії енергетичних об’єктів та біосфери.

Ось найголовніші з них:

• Водоспоживання і водовикористання, що зумовлює зміни в природному матеріальному балансі водного середовища (перенесення солей, живильних речовин тощо.)

• Осідання на поверхні води твердих викидів з атмосфери, викликаних продуктами згорання органічного палива; це змінює властивості води, її забарвлення, альбедо та ін.

• Випадання на поверхню продуктів викидів в атмосферу, зокрема кислот і кислотних залишків; металів і їхніх сполук, канцерогенних речовин у вигляді твердих частинок і рідких розчинів.

• Викидання безпосередньо на поверхню суші й води продуктів спалювання твердого палива (зола, шлаки), а також продуктів продувань, очищення поверхонь нагріву (сажа, зола тощо.).

• Викидання на поверхню води й суші рідкого і твердого палива під час транспортування, переробки, перевантаження.

• Викидання твердих і рідких радіоактивних відходів, що характеризуються умовами їхнього розповсюдження в гідро- й літосфері.

• Викидання теплоти, наслідком чого можуть бути: постійне локальне підвищення температури у водоймищі; тимчасове підвищення температури; змінення умов льодоставу, зимового гідрологічного режиму; паводків; зміна в розподілах опадів, випаровувань, туманів.

• Створення водосховищ у долинах річок або з використанням природного рельєфу поверхні, а також створення штучних ставків-охолоджувачів, що спричинює: зміну якісного й кількісного складу річкових стоків, змінення гідрології водного басейну; збільшення тиску на дно, проникнення вологи в розломи кори та зміну сейсмічності; змінення умов рибальства, розвиток планктону і водної рослинності; зміну мікроклімату, відпочинку,  спортивних занять, бальнеологічних та інших чинників водного середовища.

• Зміна ландшафту внаслідок спорудження різнорідних енергетичних об’єктів, споживання ресурсів літосфери, зокрема: вирубка лісів; вилучення із сільськогосподарського обороту орних земель, лугів; взаємодія берегів з водосховищами.[1]

Взаємодія ТЕС із довкіллям

Серед усіх типів електростанцій найбільший негативний вплив на довкілля чинять ТЕС. Це пов’язано,здебільшого, з екологічними аспектами спалювання органічного палива. Ураховуючи комплексний характер проблеми, скористаймося методологією системного аналізу щодо взаємодії енергетики і довкілля. У цьому випадку можна побудувати характерну схему, що пов’язує всі взаємодії сучасних ТЕС із довкіллям, зваживши на дані про елементарні процеси, які відбуваються під час спалювання речовини і перетворення теплової енергії на механічну роботу, а потім на електричну енергію.

Викопне паливо в ТЕС видобувають із надр і після збагачення й переробки подають у топку парогенератора. Щоб забезпечити спалювання речовини, з атмосфери в топку подається повітря. Утворені при цьому продукти згорання, передають основну частину теплоти робочому тілу енергетичної установки, частина теплоти розсіюється в довкілля, а частина потрапляє з продуктами згорання в димар – і далі в атмосферу.

Залежно від початкового складу палива продукти згорання, що викидаються в атмосферу, містять оксиди азоту (NOx), оксиди вуглецю (СОх), оксиди сірки (SOx), вуглеводні, водяну пару води та інші речовини в твердому, рідкому і газоподібному стані, які є головними забруднювачами.

Забруднення атмосфери дрібними твердими частинками золи пов’язане, головним чином, з використанням вугілля, що заздалегідь подрібнюється в спеціальних млинах, як палива. Утім, за правильної організації процесу спалювання і застосування сучасних фільтрів з ККД 95-99%, їхня кількість може бути зведена до потрібного мінімуму.

У процесі спалювання рідкого палива (мазуту) до атмосфери разом з викидами надходять: оксиди сірки й азоту, газоподібні та тверді продукти неповного згорання палива, сполуки ванадію. Під час спалювання природного газу в атмосферу також потрапляють оксиди азоту, але їх утворюється значно менше, ніж під час спалювання мазуту. Це пояснюється не тільки властивостями самого палива, а й особливостями процесів спалювання. Очевидно, що природний газ сьогодні — найчистіший вид енергетичного палива. Одним із чинників впливу вугільних ТЕС на довкілля є викиди систем складування, транспортування, пилеприготування і золовидалення (пилове забруднення, виділення продуктів окиснення палива). По-різному впливають на довкілля системи видалення твердих компонент продуктів згорання — шлаків і золи, що видаляються з топки і створюють золошлакові відвали на поверхні літосфери. [3]

У паропроводах від парогенератора до турбоагрегату, як і в корпусах та ресиверах турбогенератора, відбувається передача теплоти навколишньому повітрю. У конденсаторі, а також у системі регенеративного підігріву живильної води, що включає регенеративні водопідігрівачі, конденсатні і живильні насоси, теплота конденсації й переохолодження конденсату сприймається охолоджувальною водою, яку подають циркуляційними насосами. Перетворення механічної роботи на електричну  енергію в електрогенераторі також супроводжується втратами, які зрештою обернуться теплотою, передаваною атмосферному повітрю. Робота обертових механізмів, апаратів- змішувачів, трансформаторів пов’язана з розповсюдженням у довкіллі акустичних дій, а робота трансформаторних підстанцій, ліній електропередач ЛЕП, як і всіх електричних машин, пов’язана зі впливом електромагнітних полів і тепловиділеннями в довкілля.[2]

Особливу групу вод, використовуваних ТЕС, становлять охолоджувальні води, які забирають з водоймищ на охолодження поверхневих теплообмінних апаратів — конденсаторів парових турбін, водо-, мастило-, газо- і повітроохолоджувачів. Ці води можуть привносити у водоймище велику кількість тепла. Так, з конденсаторів турбін відводиться до двох третин усієї кількості тепла, одержуваного у процесі згорання палива. Це набагато перевершує суму тепла, що відводиться від інших охолоджуваних теплообмінників. Тому з охолодженням конденсаторів звичайно пов’язують так звані “теплові забруднення” водоймищ скидними водами ТЕС й АЕС.

Про кількість тепла, що відводиться з охолоджувальною водою окремих електростанцій, можна судити зі встановлених енергетичних потужностей. Середня витрата охолоджувальної води і кількість відведеного тепла, що припадає на 1 000 МВт по-тужності, становлять для ТЕС відповідно 30 м3/с і 4 500 Гдж/г, а для АЕС з турбінами насиченої пари середнього тиску – 50 м3/с і 7 300 Гдж/г.

Окрім конденсаторів турбоагрегатів, споживачами охолоджувальної води є мастилоохолоджувачі, системи зливу на поверхню ґрунту або в гідросферу. Решта споживачів технічної води (системи золо- і шлаковидалення, хімводоочищення, охолодження і промивання устаткування) споживає близько 7% загальної витрати води. Водночас саме ці споживачі води вірогідно є основними джерелами домішкового забруднення. Під час промивання поверхонь нагріву котлоагрегатів у серійних блоках ТЕС потужністю 300 МВт утворюється до 10 000 м3 розбавлених розчинів соляної кислоти, їдкого натру, аміаку, солей амонію, заліза й інших речовин. Одним з компонентів, що забруднюють довкілля, постає шумова дія. Енергетичне устаткування, як правило, є джерелом значного шуму. Проте, основні джерела шуму (парові котли, турбіни, генератори, редукційно-охолоджувальні пристрої) розташовані всередині приміщення ТЕС. Тому вони, зазвичай, по суті не впливають на прилеглу до ТЕС територію.

Від устаткування, розміщеного поза головним корпусом, шум може поширюватися за межі території станції. Ця обставина, характерна для всіх типів електростанцій, найбільше значення має для ТЕЦ, які розташовані звичайно в міському масиві. Їхній вплив на райони житлової забудови може виявитися істотним. Джерелом постійного шуму, що неабияк діє на навколишній район, є тягодуттьові машини, газорозподільні пункти, трансформатори, градирні, місця забору повітря з атмосфери або на виході з димаря. Сильними тимчасовими джерелами шуму є скидання продувки пари в атмосферу.[1]

Аварії на АЕС.

Аварії на АЕС відрізняються від аварій на звичайних ТЕС тим, що результатом їх може бути викид у довкілля значної кількості радіоактивних речовин. У процесі реакції поділу ядер утворюється велика частина радіоактивних продуктів, основна кількість яких (98%) залишається в активній зоні доти, доки працює реактор. Лише радіоактивні гази ксенон і криптон, що не вступають у хімічні реакції, можуть потрапляти в атмосферу. Вони є меншою загрозою для населення порівняно з іншими радіоактивними ізотопами. Усі викиди регламентовані відповідними рекомендаціями МАГАТЕ. Інші радіоактивні продукти виділяються після видалення відпрацьованих твелів.[4]

Для нерегламентованого викидання радіоактивних речовин за межі активної зони остання має бути сильно нагріта і значною мірою пошкоджена, а оболонки твелів –розгерметизовані. Перегрів зони може відбутися у разі, коли інтенсивність тепловиділення в ній перевищує інтенсивність тепловідведення. Це буває за аварій з утратою теплоносія першого контуру або за перехідних процесів, наприклад, у випадку збільшення потужності реактора. Кожен перехідний процес може бути або очікуваним (імовірним), або неочікуваним. З очікуваними (проектними) аваріями система безпеки станції справляється, і це унеможливлює викид активності та, природно, екологічну катастрофу.

До Чорнобильської катастрофи найвідомішими були аварії у Віндскейлі (Англія) та на острові Три-Майл (США), що супроводжувалися несанкціонованими викидами радіоактивних речовин. У Віндскейлі в активній зоні одного з уранрафітових реакторів, які використовували для одержання плутонію, виникла пожежа, під час якої відбувся викид радіоактивних продуктів у довкілля. Пожежа тривала близько 2 діб. Найбільший рівень радіоактивності на відстані 1,5 км від реактора становив майже 4 мР/г. Радіоактивна хмара була виявлена навіть у Німеччині й Норвегії.

На острові Три-Майл помилки персоналу і несправності в роботі устаткування спричинили втрату теплоносія в реакторі, перегрів активної зони, пошкодження твелів і зумовили обмежений вихід радіоактивних газів та йоду за межі станції.

Усе це, як з’ясувалося, було лише прелюдією до аварії на

Чорнобильській атомній електростанції (ЧАЕС), яка сталася

о1 год 23 хв 40 сек 26 квітня 1986 року. Аварія на ЧАЕС – найбільша за всю історію людства екологічна катастрофа. У  майбутньому ще не одне покоління людей, само не усвідомлюючи того, зіткнеться з наслідками цієї вселенської трагедії в багатьох країнах і куточках Земной кулі.[1]

Окрім країн СНД, істотне радіоактивне забруднення спостерігалося і в державах Східної Європи, у Швеції, Італії, Ірландії,