Теплоэнергетика и окружающая среда

Курсовая работа

теплоэнергетика загрязнение окружающая среда

Существует неразрывная взаимосвязь и взаимозависимость условий обеспечения теплоэнергопотребления и загрязнения окружающей среды. Взаимодействие этих двух факторов жизнедеятельности человека и развитие производственных сил привлекает постепенное внимание к проблеме взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды.

Важнейшие проблемы взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды: во-первых, это проблема обеспеченности энергетическими ресурсами, во-вторых, проблема влияния теплоэнергетики на состояние окружающей среды, и, в-третьих, проблема возрастающей роли условий окружающей среды в решении практических задач теплоэнергетики (выбор типа теплоэнергетических установок, дислокация предприятий, выбор единичных мощностей энергетического оборудования и многое другое).

Актуальность: выбранная мною тема является актуальной, так как теплоэнергетика в значительной мере влияет на состояние окружающей природной среды.

Цель: изучить взаимодействие предприятий теплоэнергетики и окружающей среды.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  • изучить основы взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды;
  • рассмотреть влияние теплоэнергетики на окружающую среду;
  • проанализировать возможные пути решения проблем.

Глава 1. Основные понятия взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды

Теплоэнергетика является одной из основных составляющих энергетики и включает в себя процесс производства тепловой энергии, транспортировки, рассматривает основные условия производства энергии и побочные влияния отрасли на окружающую среду, организм человека и животных [8].

Процесс производства тепловой энергии осуществляется на тепловых электрических станциях. Существует несколько видов тепловых электростанций:

Котлотурбинные электростанции:

  • конденсационные электростанции (КЭС, исторически получили название ГРЭС — государственная районная электростанция) — это тепловые паротурбинные электростанции, назначение которых — производство электрической энергии с использованием конденсационных турбин;
  • на КЭС применяется органическое топливо: твердое топливо, преимущественно уголь разных сортов в пылевидном состоянии, газ, мазут и т. п. На рис. 1 представлена схема КЭС (ГРЭС), работающей на угле.

теплоэлектроцентрали (теплофикационные электростанции, ТЭЦ; главное отличие ТЭЦ от КЭС состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами.);

8 стр., 3615 слов

Теплоэнергетика и окружающая среда (2)

... понятия взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды. Теплоэнергетика является одной из основных составляющих энергетики и включает в себя процесс производства тепловой энергии, транс-портировки, рассматривает основные условия производства энергии и побочные влияния отрасли на окружающую среду, ...

  • Рис. 1. Схема ГРЭС на угле: 1 — градирня;
  • 2 — циркуляционный насос;
  • 3 — линия электропередачи;
  • 4 — повышающий трансформатор;
  • 5 — турбогенератор;
  • 6 — цилиндр низкого давления паровой турбины;
  • 7 — конденсатный насос;
  • 8 — поверхностный конденсатор;
  • 9 — цилиндр среднего давления паровой турбины;
  • 10 — стопорный клапан;
  • 11 — цилиндр высокого давления паровой турбины;
  • 12 — деаэратор;
  • 13 — регенеративный подогреватель;
  • 14 — транспортёр топливоподачи;
  • 15 — бункер угля;
  • 16 — мельница угля;
  • 17 — барабан котла;
  • 18 — система шлакоудаления;
  • 19 — пароперегреватель;
  • 20 — дутьевой вентилятор;
  • 21 — промежуточный пароперегреватель;
  • 22 — воздухозаборник;
  • 23 — экономайзер;
  • 24 — регенеративный воздухоподогреватель;
  • 25 — фильтр;
  • 26 — дымосос;
  • 27 — дымовая труба.

Газотурбинные электростанции;

  • Электростанции на базе парогазовых установок;

Электростанции на основе поршневых двигателей:

  • с воспламенением от сжатия (дизель);
  • с воспламенением от искры;
  • Комбинированного цикла.

Основными являются ТЭС и ТЭЦ. Эти два вида предприятий на данный момент являются основными поставщиками тепловой, а также электрической энергии, поскольку эти виды энергоресурсов очень тесно связаны. В настоящее время широкое применение находит способ поместная система снабжения тепловой энергией, которая применяется как на крупных промышленных предприятиях, так и для отопления жилых площадей [18].

В соответствии с установившейся терминологией, теплоэнергетика включает в себя получение, переработку, преобразование, переработку, хранение и использование энергоресурсов и энергоносителей всех типов [1].

Согласно определению, теплоэнергетика обладает развитыми внешними и внутренними связями и её развитие неотделимо от всех направлений жизнедеятельности человека, связанных с использованием энергии (в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, на транспорте и в быту) [4].

Развитие теплоэнергетики характеризуется ускорением темпов роста, изменением всех количественных показателей и структуры топливно-энергетического баланса, глобальным охватом всех видов ресурсов органического топлива, вовлечением в сферу использованием ядерного горючего.

В общем случае различаются 4 основные стадии трансформации первичных тепловых ресурсов (от их природного состояния, находящегося в динамическом равновесии с окружающей средой, до конечного использования).

1. Извлечение, добыча или прямое использование первичных природных ресурсов тепловой энергии.

2. Переработка (облагораживание) первичных ресурсов до состояния, пригодного для преобразования или использования.

3. Преобразование связанной энергии переработанных ресурсов в тепловую энергию на тепловых станциях (ТЭС), централях (ТЭЦ), на котельных.

13 стр., 6376 слов

Рыбные ресурсы их использование и охрана

... конька икра инкубируется в складках или сумке на брюшке самцов. Лабиринтовые рыбы строят гнездо из пены, образующейся из пузырьков воздуха и единообразного секрета. Лососи и форели откладывают ... движениями плавников. После вылупления молоди самец в течение нескольких дней следит за тем, чтобы молодь находилась в гнезде, и возвращает туда выплывающую, захватывая ее ртом. ...

4. Использование энергии.

Несмотря на единство всех этих стадий, каждая из них основана на различных физических, физико-химических и технологических процессах, различающихся по масштабам, времени функционирования и другим признакам.

Взаимодействие теплоэнергетики и окружающей среды происходит во всех стадиях иерархии топливно-энергетического комплекса: добыче, переработке, транспортировке, преобразование и использование тепловой энергии. Это взаимодействие обусловлено как способами добычи, переработки и транспортировки ресурсов, связанных с воздействием на структуру и ландшафты литосферы, потребление и загрязнение вод морей, озёр, рек, изменением баланса грунтовых вод, выделением теплоты, так и использованием тепловой энергии от источников [10].

Глава 2. Влияние теплоэнергетики на окружающую среду

2.1 Комплексное влияние на биосферу

В первую очередь при анализе взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды должны быть рассмотрены элементарные процессы, происходящие при сжигании топлива (в особенности органического), так как при его сжигании образуется большое количество вредных соединений (оксиды азота, серы, сажа, соединения свинца, водяной пар) [7].

Различные компоненты продуктов сгорания топлива, выбрасываемые в атмосферу, гидросферу, литосферу и во время пребывания ведущие себя по-разному (изменяется температура, свойства) называются примесными выбросами.

При выходе в атмосферу, выбросы содержат продукты реакций в твёрдой, жидкой и газообразной фазах. Изменение состава выбросов

После их выпадения могут проявляться в виде: осаждения тяжёлых фракций, распада на компоненты по массе и размерам, химических реакций с компонентами воздуха, взаимодействием с воздушными течениями, с облаками, с атмосферными осадками, фотохимические реакции. В результате, состав выбросов может существенно измениться, могут появиться новые компоненты, поведение и свойства которых (в частности, токсичность, активность, способность к новым реакциям) могут значительно отличаться от данных.

Газообразные выбросы образуют соединения углерода, серы и азота.

Оксиды азота практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования почти не ограничено. Сернистый ангидрид (SO2) один из токсичных газообразных выбросов теплоэнергоустановок, с небольшой продолжительностью пребывания в атмосфере, в присутствии кислорода воздуха (О2) доокисляется до SO3 и, вступая в реакцию с водой (Н2О)образует слабый раствор серной кислоты (Н2SO4).

В процессе горения в атмосфере кислорода воздуха азот, в свою очередь образует ряд соединений:N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 и N2O5.

В присутствии влаги NO2 легко вступает во взаимодействие с кислородом воздуха, образуя азотную кислоту (НNO3).

Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду, прежде всего, отражается на здоровье населения Земли, ухудшает качество продукции сельского хозяйства, снижает урожайность, оказывает влияние на климатические условия отдельных регионов мира, состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели флоры и фауны [17].

Можно выделить несколько основных групп наиболее важных взаимодействий теплоэнергоустановок с конденсированными компонента ми окружающей среды:

  • водопотребление и водоиспользование, обуславливающее изменение естественного материального баланса водной среды (перенос солей, питательных веществ);
  • осаждение на поверхности твёрдых выбросов продуктов сгорания органических топлив из атмосферы, вызывающее изменение свойств воды, её цветности, альбедо;
  • выпадение на поверхности в виде твёрдых частиц и жидких растворов продуктов выброса в атмосферу, в том числе: кислот и кислотных остатков, металлов и их соединений, канцерогенных веществ;
  • выбросы непосредственно на поверхность суши и воды продуктов сжигания твёрдых топлив(зола, шлаки), а также продуктов продувок, очистки поверхностей нагрева (сажа, зола);
  • выбросы на поверхность воды и суши твёрдых топлив при транспортировке, переработке, перегрузке;
  • выбросы твёрдых и жидких радиоактивных отходов, характеризуемых условиями их распространения в гидросфере и литосфере;
  • выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное локальное повышение температуры в водоёме, временное повышение температуры, изменение условий состава льда, зимнего гидрологического режима, изменение условий паводков, изменение распределения осадков, испарений, туманов;
  • изменение ландшафта при сооружении разнородных теплоэнергетических объектов, потребление ресурсов литосферы, в том числе: вырубка лесов, изъятие из сельскохозяйственного оборота пахотных земель, лугов, взаимодействие берегов с водохранилищами;
  • воздействие выбросов, выносов и изменение характера взаимодействия водных бассейнов с сушей на структуру и свойства континентальных шлейфов.

Примесные загрязнения могут суммарно воздействовать на естественный круговорот и материальные балансы тех или иных веществ между атмосферой, гидросферой и литосферой.

Из анализа общих схем взаимодействия теплоэнергетических установок с окружающей средой, следует, что основным фактором взаимодействия ТЭЦ и ТЭС с водной средой является потребление воды системами технического водоснабжения, в том числе безвозвратное потребление воды. Основная часть расхода воды в этих системах на охлаждение конденсаторов паровых турбин. Остальные потребители технической воды (системы золо- и шлакоудаления, химической водоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют 7% общего расхода воды, являясь при этом , основным источником примесного загрязнения [19].

Можно считать, что тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практически на все элементы среды, а также на человека, другие организмы и их сообщества (табл. 1).

Таблица 1 Комплексное влияние предприятий теплоэнергетики на биосферу

Технологический процесс

Влияние на элементы среды и биоту

Примеры цепных реакций

воздух

почвы и грунты

воды

экосистемы и человека

Добыча топлива:

-жидкое (нефть) и в виде газа

Углеводородное загрязнение при испарении и утечках

Повреждение или уничтожение почв при разведке и добыче топлива, передвижениях транспорта и т.п.; загрязнение нефтью, техническими химикатам,

Металлолом и др. отходами

Загрязнение нефтью в результате

утечек, особенно при

авариях и

добычах со

дна водоемов, загрязнение технологическими

хим. реагентами и другими

отходами;

разрушение водоносных

грунтах, откачка подземных вод их сброс в водоемы

Разрушение и повреждение экосистем в местах добычи и при обустройстве месторождений(дороги, линии электропередач, водопроводы и т.п.), загрязнение при утечках и авариях, потеря продуктивности, ухудшение

Качества продукции.

Воздействие на человека в основном через биопродукцию (особенно гидробионтов).

Загрязнение почв->

  • загрязнение вод нефтью и хим. реагентами ->
  • гибель планктона и других групп организмов ->
  • снижение рыбопродукгивности ->
  • потеря потребительских или вкусовых свойств

воды и продуктов промысла

-твердое: угли, сланцы торф и т.п.)

Пыль при взрывных и других работах, продукты горения терриконов и т.п.

Разрушение почвы и грунтов при добыче открытыми методами (карьеры), просадки рельефа, разрушение грунтов при шахтных методах добычи

Сильное нарушение водоносных структур, откачка и сброс в водоемы шахтных, часто высокоминерализированных, железистых и других вод

Разрушение экосистем или их элементов, особенно при открытых способах добычи, снижение продуктивности, воздействие на биоту и человека через загрязненные воздух, воды и пищу. Высокая степень заболеваемости, травматизма и смертности при шахтных способах добычи

Транспортировка топлива

Загрязнение при испарении жидкого топлива, потере газа, нефти, пылью от твердого топлива

Загрязнение при утечках, авариях, особенно нефтью

Загрязнение нефтью в результате потерь и при авариях

В основном через загрязнение вод и гидробионтов

Работа электростанций на твердом топливе

Основные поставщики углекислого газа, сернистого ангидрида, окислов азота, продуктов для кислых осадков, аэрозолей, сажи, загрязнение радиоактивными веществам и, тяжелыми металлами

Разрушение и сильное загрязнение почв вблизи предприятий (техногенные пустыни), загрязнение тяжелыми металлами, радиоактивными веществами, кислыми осадками; отчуждение земель под землеотвалы, другие отходы

Тепловое загрязнение в результате сбросов подогретых вод, химическое загрязнение через кислые осадки и сухое осаждение из атмосферы, загрязнение продуктами вымывания биогенов и ядовитых веществ (алюминий)из почв и грунтов

Основной агент разрушения и гибели экосистем, особенно озер и хвойных лесов (обеднение видового состава, снижение продуктивности, разрушение хлорофилла, вымывание биогенов, повреждение корней и т.п.).

Эвтрофикация вод и их цветение. На человека через загрязнение воздуха, воды, продуктов питания, разрушение природы, строений, памятников и т.п.

Загрязнение воздуха продуктами горения-» кислые осадки-» гибель лесов и экосистем озер _> нарушение круговоротов веществ _> антропогенные сукцессии

Тепловое загрязнение вод _> дефицит кислорода _> эвтрофикация и цветение вод _> усиление дефицита кислорода _> превращение водных экосистем в болотные

Работа электростанций на жидком топливе и газе

То же, но в значительно меньших масштабах

То же, но в значительно меньших масштабах

Тепловое загрязнение, как для твердого топлива, остальные в значительно меньших масштабах

То же, но в значительно меньших масштабах

2.2 Влияние на атмосферу

Воздействие тепловых электростанций на атмосферу во многом зависит от вида сжигаемого топлива [22].

Твердое топливо. При сжигании твердого топлива в атмосферу поступают летучая зола с частицами недогоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, некоторое количество фтористых соединений, а также газообразные продукты неполного сгорания топлива. Летучая зола в некоторых случаях содержит помимо нетоксичных составляющих и более вредные примеси.

Уголь — самое распространенное ископаемое топливо на нашей планете. Зональность угля, поступающего от отдельных поставщиков на ТЭС, превышает 79% (в Великобритании она в соответствии с законодательством — 22%, в США — 9%).

И увеличение выброса летучей золы в атмосферу продолжается.

Специалисты считают, что его запасов хватит на 500 лет. Кроме того, уголь распространен по всему миру более равномерно и он более экономичен, чем нефть. Из угля можно получить синтетическое жидкое топливо. Метод получения горючего путем переработки угля известен давно. Однако слишком высокой была себестоимость такой продукции. Процесс происходит при высоком давлении. У этого топлива есть одно неоспоримое преимущество — у него выше октановое число. Это означает, что экологически оно будет более чистым.

Торф. При энергетическом использовании торфа имеет место ряд отрицательных последствий для окружающей среды, возникающих в результате добычи торфа в широких масштабах. К ним, в частности, относятся нарушение режима водных систем, изменение ландшафта и почвенного покрова в местах торфодобычи, ухудшение качества местных источников пресной воды и загрязнение воздушного бассейна, резкое ухудшение условий существования животных. Значительные экологические трудности возникают и в связи с необходимостью перевозки и хранения торфа.

ТЭС, работающие на твёрдом топливе, интенсивно выбрасывают в атмосферу продукты угля и сланцев, содержащих до 50% негорючей массы и вредных примесей. Удельный вес ТЭС в электробалансе страны составляет 79%. Они потребляют до 25% добываемого твёрдого топлива и сбрасывают в среду обитания человека более 15 млн т золы, шлаков и газообразных веществ [23].

В 2008 г. была принята генеральная схема размещения энергообъектов до 2020 г [24].

В базовом варианте схема предполагает рост (с учетом необходимых выводов) мощности газовых ТЭС на 37,2 ГВт к 2020 г., угольных ТЭС — на 40,1 ГВт, ГЭС — на 22,1 ГВт, АЭС — на 29,8 ГВт (рис. 2).

Рис.2. Прогноз доли угольных ТЭС среди ТЭС и всех российских электростанций, %

Жидкое топливо. В своё время нефть потеснила уголь и вышла на первое место в мировом энергетическом балансе. Однако это чревато определёнными экологическими проблемами.

При сжигании жидкого топлива (мазутов) с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают: сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологических позиций жидкое топливо более «гигиеничное». При этом полностью отпадает проблема золоотвалов, которые занимают значительные территории, исключают их полезное использование и являются источником постоянных загрязнений атмосферы в районе станции из-за уноса части золы с ветрами. В продуктах сгорания жидких видов топлива отсутствует летучая зола [9].

Так, в 2002 году российские предприятия отрасли выбросили в атмосферу 621 тыс. т загрязняющих веществ (твёрдые вещества, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота и др.).

Природный газ. При сжигании природного газа существенным загрязнителем атмосферы являются оксиды азота. Однако выброс оксидов азота при сжигании на ТЭС природного газа в среднем на 20% ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не свойствами самого топлива, а особенностями процессов сжигания. Коэффициент избытка воздуха при сжигании угля ниже, чем при сжигании природного газа. Таким образом, природный газ является наиболее экологически чистым видом энергетического топлива и по выделению оксидов азота в процессе горения [5].

Сейчас наша техногенная цивилизация сформировала мощный поток восстановительных газов, в первую очередь вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии. За 20 лет, с 1970 по 1990 год, в мире было сожжено 450 млрд баррелей нефти, 90 млрд т угля, 11 трлн м3 газа (табл. 2).

Таблица 2 Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000 МВт в год (в тоннах)

Топливо

Выбросы

углеводороды

СО

NOx

SO2

частицы

Уголь

400

2000

27 000

110 000

3 000

Нефть

470

700

25 000

37 000

1 200

Природный газ

34

20 000

20,4

500

2.3 Влияние на гидросферу

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сточные воды в объёме до 1302.6 млн мі сбрасываются предприятиями теплоэнергетики в поверхностные водные объекты и на рельеф.

Сточные воды ТЭС и ливневые стоки с их территорий, загрязненные отходами технологических циклов энергоустановок и содержащие ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты, при сбросе в водоемы могут оказать влияние на качество воды, водные организмы. Изменение химического состава тех или иных веществ приводит к нарушению установившихся в водоеме условий обитания и сказывается на видовом составе и численности водных организмов и бактерий и в конечном счете может привести к нарушениям процессов самоочищения водоемов от загрязнений и к ухудшению их санитарного состояния [6].

Представляет опасность и так называемое тепловое загрязнение водоемов с многообразными нарушениями их состояния. ТЭС производят энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром. При работе турбин необходимо охлаждать водой отработанный пар, поэтому от энергетической станции непрерывно отходит поток воды, подогретой обычно на 8-12°С и сбрасываемой в водоем. В результате, сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Крупные ТЭС нуждаются в больших объемах воды. Они сбрасывают в подогретом состоянии 80-90 м3/с воды. Это означает, что в водоем непрерывно поступает мощный поток теплой воды примерно такого масштаба, как река Москва.

Зона подогрева, образующаяся в месте впадения теплой «реки», представляет собой своеобразный участок водоема, в котором температура максимальна в точке водосброса и уменьшается по мере удаления от нее. Зоны подогрева крупных ТЭС в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Зимой в зоне подогрева образуются полыньи (в северных и средних широтах).

В летние месяцы температуры в зонах подогрева зависят от естественной температуры забираемой воды. Если в водоеме температура воды 20°С, то в зоне подогрева она может достигнуть 28-32°С [20].

В результате повышения температур в водоеме и нарушения их естественного гидротермического режима интенсифицируются процессы «цветения» воды, уменьшается способность газов растворяться в воде, меняются физические свойства воды, ускоряются все химические и биологические процессы, протекающие в ней, и т. д. В зоне подогрева снижается прозрачность воды, увеличивается рН, увеличивается скорость разложения легко окисляющихся веществ. Скорость фотосинтеза в такой воде заметно понижается [15].

2.4 Влияние на литосферу и почвенный покров

Почва — особое природное образование, обладающие рядом свойств, присущих живой и неживой природе, сформировавшееся в результате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным взаимообусловленным взаимодействием гидросферы, атмосферы, живых и мертвых организмов.

Почвенный покров — важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты.

Влияние на литосферу идет в двух направлениях: при добыче полезных ископаемых для функционирования ТЭС и ТЭЦ, результат функционирования ТЭС и ТЭЦ [12].

Добыча может привести к ряду неблагоприятных последствий для окружающей среды. При открытой добыче шахтами остаются участки земли, которые больше невозможно использовать, тем самым оставляя шрамы на поверхности земли. Реабилитация может смягчить некоторые из этих проблем. В хвостохранилищах находится большое количество кислоты, которая может протекать в водотоки и водоносные горизонты, создавая экологические последствия и влияя на здоровья человека. Могут также происходить проседания земной поверхности в связи с обвалами в подземных туннелях. В ходе операций по добыче метана могут быть освобождены многие парниковые газы, способные к возгоранию даже во влажном состояние [11].

Как правило, нарушение почв и связанные с работой шахт виды воздействий в данных условиях способствуют эрозии. Удаление почвенного покрова из такого района изменяет или уничтожает множество природных почвенных свойств, а также может снизить его производительность в сельском хозяйстве. Почвенная структура также может быть нарушена пульверизацией или различными видами взрывов. Удаление грунта и перемещение верхнего слоя почвы создает обширные неплодородные территории.

Рис. 3. Техногенные ландшафты

Таким образом, добыча полезных ископаемых нарушает практически все элементы ландшафта на земной поверхности, и только в некоторых случаях это происходит временно. Изменение формы земли зачастую приводит к разрыву целостности и сплошности этих ландшафтов. При извлечении появляются новые структуры, такие как породные отвалы. Растительный покров удаляется и перегружается, либо перемещается в сторону. В результате появляются новые ландшафты (рис.3).

Пыль, вибрации, выхлопные газы и дизельные запахи нарушают чувствительные способности человеческого организма [16].

Глава 3. Способы снижения влияния предприятий теплоэнергетики на окружающую среду

Несомненно, что в ближайшей перспективе тепловая энергетика будет оставаться преобладающей в энергетическом балансе мира и отдельных стран. Велика вероятность увеличения доли углей и других видов менее чистого топлива в получении энергии. В этой связи рассмотрим некоторые пути и способы их использования, позволяющие существенно уменьшать отрицательное воздействие на среду. Эти способы базируются в основном на совершенствовании технологий подготовки топлива и улавливания вредных отходов. В их числе можно назвать следующие.

1. Использование и совершенствование очистных устройств. В настоящее время на многих ТЭС улавливаются в основном твердые выбросы с помощью различного вида фильтров. Наиболее агрессивный загрязнитель — сернистый ангидрид на многих ТЭС не улавливается или улавливается в ограниченном количестве. В то же время имеются ТЭС (США, Япония), на которых производится практически полная очистка от данного загрязнителя, а также от окислов азота и других вредных полютантов. Для этого используются специальные десульфурационные (для улавливания диоксида и триоксида серы) и денитрификационные (для улавливания окислов азота) установки. Наиболее широко улавливание окислов серы и азота осуществляется посредством пропускания дымовых газов через раствор аммиака. Конечными продуктами такого процесса являются аммиачная селитра, используемая как минеральное удобрение, или раствор сульфита натрия (сырье для химической промышленности).

Такими установками улавливается до 96% окислов серы и более 80% оксидов азота. Существуют и другие методы очистки от названных газов [25].

2. Уменьшение поступления соединений серы в атмосферу посредством предварительного обессеривания (десульфурации) углей и других видов топлива (нефть, газ, горючие сланцы) химическими или физическими методами. Этими методами удается извлечьиз топлива от 50 до 70% серы до момента его сжигания [13].

3. Большие и реальные возможности уменьшения или стабилизации поступления загрязнений в среду связаны с экономией электроэнергии. Особенно велики такие возможности для России за счет снижения энергоемкости получаемых изделий. Например, в США на единицу получаемой продукции расходовалось в среднем в 2 раза меньше энергии, чем в бывшем СССР. В Японии такой расход был меньшим в три раза. Не менее реальна экономия энергии за счет уменьшения металлоемкости продукции, повышения ее качества и увеличения продолжительности жизни изделий. Перспективно энергосбережение за счет перехода на наукоемкие технологии, связанные с использованием компьютерных и других устройств.

4. Размещение ТЭС. Ряд ограничений и технических требований при выборе площадке под строительство диктуется экологическими соображениями. Во-первых, так называемый фон загрязнений, который возникает в связи с работой в этой зоне ряда промышленных предприятий, а иногда и уже существующих электростанций. Если величина загрязнений в месте предполагаемого строительства уже достигла предельных значений или близка к ним, размещение, например, тепловой станции не должно разрешаться.

Во-вторых, при наличии определённого, но недостаточно высокого фона загрязнений должны быть проведены подробные оценки, позволяющие сопоставить значения возможных выбросов от проектируемой тепловой станции с уже существующими в данном районе. При этом нужно учитывать различные по характеру и содержанию факторы: направленность, силу и периодичность ветров в этой местности, вероятность осадков, абсолютные выбросы станции при работе на предполагаемом виде топлива, инструкции топочных устройство, показатели систем очистки и улавливания выбросов и т.д.

При сооружении электростанций, прежде всего ТЭЦ, в городах или пригородах предусматривается создание лесных полос между станцией и жилыми массивами. Они уменьшают воздействие шума на близлежащие районы, способствуют задержанию пыли при ветрах в направлении жилых массивов.

При проектировании и строительстве ТЭС необходимо планировать их оснащение высокоэффективными средствами очистки и утилизации отходов, сбросов и выбросов загрязняющих веществ, использование экологически безопасных видов топлива [2].

5. Не менее значимы возможности экономии энергии в быту и на производстве за счет совершенствования изоляционных свойств зданий. Реальную экономию энергии дает замена ламп накаливания с КПД около 5% флуоресцентными, КПД которых в несколько раз выше.

Крайне расточительно использование электрической энергии для получения тепла. Важно иметь в виду, что получение электрической энергии на ТЭС связано с потерей примерно 60-65% тепловой энергии, а на АЭС — не менее 70% энергии. Энергия теряется также при передаче ее по проводам на расстояние. Поэтому прямое сжигание топлива для получения тепла, особенно газа, намного рациональнее, чем через превращение его в электричество, а затем вновь в тепло [1].

Заметно повышается также КПД топлива при его использовании вместо ТЭС на ТЭЦ. В последнем случае объекты получения энергии приближаются к местам ее потребления и тем самым уменьшаются потери, связанные с передачей на расстояние. Наряду с электроэнергией на ТЭЦ используется тепло, которое улавливается охлаждающими агентами. При этом заметно сокращается вероятность теплового загрязнения водной среды. Наиболее экономично получение энергии на небольших установках типа ТЭЦ (когенирование) непосредственно в зданиях. В этом случае потери тепловой и электрической энергии снижаются до минимума. Такие способы в отдельных странах находят все большее применение [21].

Повсеместное использование альтернативных источников энергии. Увеличивающееся загрязнение окружающей среды, нарушение теплового баланса атмосферы постепенно приводят к глобальным изменением климата. Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли. Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к АИЭ:

  • глобально-экологическая: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий, их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке;
  • политическая: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы [3];
  • экономическая: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности.

Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную — постоянно растут;

  • социальная: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, — всё это увеличивает социальную напряженность;
  • эволюционно-историческая: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии [14].

Заключение

При написании данной курсовой работы были сделаны выводы по поставленным задачам:

Энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства. При неразумном подходе происходит нарушение нормального функционирования всех компонентов биосферы (воздуха, воды, почвы, животного и растительного мира), а в исключительных случаях, подобных Чернобылю, под угрозой оказывается и сама жизнь. Поэтому главным должен стать подход с экологических позиций, учитывающих интересы не только настоящего, но и будущего.

В результате промышленной деятельности человека в области производства тепловой энергии в окружающей среде наблюдается целый ряд существенных изменений. Вот лишь некоторые из них, особо ощутимые: наличие частиц, являющихся ядрами конденсации в 10 раз больше; наличие в воздухе газовых примесей увеличено 5-25 раз; количество облаков увеличивается на 5-10%; количество туманов зимой на 100% больше, летом на 30%; число осадков в различные периоды года на 5-10% больше; относительная влажность уменьшена летом на 2%, зимой на 8%; солнечное излучение уменьшено 3-20%; температура повышается на 1-2 градуса Цельсия; скорость ветра 5-30% больше.

Загрязнение и отходы энергетических объектов в виде газовой, жидкой и твердой фазы распределяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой — региональные и локальные. Так же обстоит дело и в других отраслях хозяйства, но все же энергетика и сжигание ископаемого топлива остаются источником основных глобальных загрязнителей. Они поступают в атмосферу, и за счет их накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в том числе парниковых газов. В атмосфере появились газы, которые ранее в ней практически отсутствовали — хлорфторуглероды. Это глобальные загрязнители имеющие высокий парниковый эффект и в то же время участвующие в разрушении озонового экрана стратосферы.

Оптимальным решением проблемы является переход от традиционных ТЭС и ТЭЦ к альтернативным источникам энергии. Предпосылки к такому переходу существуют уже сейчас: у России уже есть опыт использования энергии ветра и геотермальных источников. Но такой переход нельзя осуществить в один миг, поэтому необходимо, на сколько это возможно, сократить влияние на теплоэнергетики на окружающую среду. Самым оптимальным решением данного вопроса является использование и совершенствование очистных устройств. Самое главное в решении проблем окружающей среды — это осознание каждым своей ответственности за окружающую среду, что и надо ставить в качестве ключевого вопроса. И надо будет быть готовыми заплатить за чистое и здоровое будущее, потому что на сегодняшний день это тоже товар.

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://urveda.ru/kursovaya/teploenergetika-i-ohrana-prirodyi/

Алексеев В.В. Энергетика и экология / В.В. Алексеев, Н.А. Рустамов // Экология и жизнь. — 1997. — №2-3. — С. 41-46

Безопасность жизнедеятельности: Учебник / под ред. проф. Э. А. Арустамова. — М.: Дашков и Ко, 2003. — 496 с.

Голицын А.Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды: Учебник / А.Н. Голицын. — М.: Оникс, 2007. — 336 с.

ГОСТ 17.2.01-76 Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу

ГОСТ 26691-85 Теплоэнергетика. Термины и определения

Григорьев В.А. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника / В.А. Григорьев, В.М. Зорин. — М.: Энергопромиздат, 1991. — 558 с.

Калыгин В.Г. Промышленная экология / В.Г. Калыгин. — М.: Академия, 2004. — 432 с.

Маврищев В.В. Основы экологии: Учебник / В.В. Маврищев. — М.: Высшая школа, 2003. — 416 с.

Магадеев В.Ш. Снижение токсичности дымовых газов тепловых электростанций /В.Ш. Магадеев. — М.: Энергопромиздат, 2009. — 182 с.

Макаров А.А. Энергетика в XXI веке / А.А. Макаров // Экология и жизнь. — 2009. — №3(76).

— С. 25

Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 2. Пер. с англ. / Б. Небел. — М.: Мир, 1993. — 336 с.

Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек / Ю.В. Новиков. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2005. — 736 с.

ОСТ 34-70-656-84 Охрана природы. Гидросфера. Водопотребление и водоотведение в теплоэнергетике. Основные термины и понятия

Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России / В.Ф. Протасов. — М.: Финансы и статистика, 2001. — 672 с.

Распоряжение Правительства РФ от 13.11.2009 №1715-р «Об энергетической стратегии России на период до 2030 года»

Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции / В.Я. Рыжкин. — М.: Энергопромиздат, 1987. — 328 с.

Сборник трудов конференции «Снижение воздействия теплоэнергетики на окружающую среду и повышение энергоэффективности промышленных предприятий» /под ред. к.т.н. Е.А. Заика. — М.: Эколайн, 2005. — 102 с.

Тепловые и атомные электростанции: справочник / под ред. А. Клименко, В. Зорина. — М.: МЭИ, 2003. — 645 с.

Ткаченко Н.Ф. Энергетика и климат / Н.Ф. Ткаченко // Экология и жизнь. — 2004. — №3(38).

— С. 41-47

ФЗ от 21.07.1997 №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»

ФЗ от 26.03.2003 №35-ФЗ «Об электроэнергетике»

Хван Т.А. Промышленная экология / Т. А. Хван. — Ростов н/Д: Феникс, 2003. — 230 с.

Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность / Ю.Л. Хотунцев. — М.: Академия, 2004. — 480 с.

Щеглов А.Г. Стратегия обновления и развития тепловых электростанций на территории России / А.Г. Щеглов. — М.: Стройиздат, 2007. — 216 с.

Экология: Учебное пособие / под ред. проф. В.В. Денисова. — М.: МарТ, 2004. — 672 с.