7

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

( ТУСУР)

Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического

Мониторинга

(РЭТЭМ)

Курсовая работа

Промышленные стоки тепловой энергетики

Выполнил:

Жураховская И.Г.

2007

Содержание

тепловая станция природная вода сток

1. Введение

2 .Энергия и ее история

3. Тепловые электрические станции сегодня

4. Воздействие ТЭС на природные воды

5. Теплые воды

6. Воды гидрозолоудаления

7. Обмывочные воды

8. Нефтезагрязненные воды

9. Воды химводоочисток

10. Отработавшие растворы от промывок и консервации теплосилового оборудования

11.Пути устранения влияния стоков ТЭС на окружающую среду

12.Заключение

13. Список использованной литературы

1. Введение

Вода используется человеком не только как необходимое средство жизнедеятельности (питьевая вода, вода в составе растений и животных, продуктов питания). Современное общественное производство основано на широком применении воды: ее используют в процессе получения энергии (гидроэнергетика, тепловая и атомная энергетика); вода - необходимое условие существования сельского хозяйства, водного транспорта, коммунального хозяйства, отдыха и туризма. Вода поистине пронизывает всю жизнь человека.

Хотя вода на Земле в целом - это возобновляемый природный компонент, водные ресурсы в отдельных районах подвержены антропогенному истощению и загрязнению.

Согласно концепции устойчивого развития, проблемы взаимодействия человека с биосферой сейчас очень актуальны, а именно проблемы исчерпания и нерационального использования природных ресурсов

Вода - бесценное богатство человечества, поэтому водные ресурсы люди должны бережно и экономично использовать.

Целью данной работы является рассмотрение проблемы негативного воздействия энергетики, а именно ТЭС на водные ресурсы и человека.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1.рассмотреть различные источники энергии

2.рассмотреть различные виды сточных вод и способы их обезвреживания

3.рассмотреть влияние сточных вод на окружающую среду и человека

2.Энергия и ее история

Каждый исторический этап развития техники ставит перед учеными и инженерами множество вопросов, проблем, без решения которых в будущем едва ли возможна более совершенная техника, более мощная промышленность, сельское хозяйство, другие отрасли, а следовательно, и более высокий, жизненный уровень.

Научно-техническая революция открывает широкий простор для увеличения поистине огромных возможностей человека и в получении новых материалов, в поиске новых источников энергии, освоении космического пространства, изучении явлений в неживой и живой природе, она способствует постоянному увеличению производства энергии -- этому основному показателю жизненного уровня населения любой страны. С этой точки зрения одна из главных проблем сегодня и в ближайшем будущем, несомненно, состоит в обеспечении достаточного количества энергии. Проблема эта еще и тем остра, что она не носит чисто технический характер, а зачастую становится предметом большой политики. Энергия -- основная форма движения материи -- подчиняется одному из фундаментальных законов природы -- закону сохранения, сформулированному М. Б. Ломоносовым. Она проявляется в различных формах: тепловая, механическая, электрическая, ядерная и другие формы энергии. Несмотря на то что любая материя обладает большим запасом энергии, человечество постоянно испытывает в ней недостаток. Это можно объяснить тем, что современного познание мира человекам еще недостаточно, чтобы осуществить любой процесс, связанный с освобождением энергии и полезным ее использованием.

Получение, преобразование, транспорт и консервирование энергии -- наиболее актуальные проблемы современности. Вероятность глобального энергетического кризиса сейчас полностью осознана, и поэтому энергетическая проблема для науки и техники стала в ряд первостепенных. «Энергетическая история» человека показана на рис. 1.

Рис.1 История человечества: изменение энергетических источников

Поиск новых источников энергии, конечно, стимулируется и ростом народонаселения Земли (в среднем на 2% ежегодно, таким образом, по прогнозу, к 2020 году число людей на Земле составит примерно 7,5 млрд, в том числе в развитых странах 1,5 млрд и 6 млрд в развивающихся). В работе В. М. Масленникова «Энергетика: проблемы роста» [5] выполнен обстоятельный анализ потребления энергии и тенденций развития мировой энергетики в тот же период, т. е. до 2020 года. Там, в частности, отмечается, что к началу 80-х годов общее потребление первичной энергии в мире достигло 10,3 тераватт (ТВт), или 2,33 кВт/чел (1 ТВт = I0¹² Вт), в том числе в промышленно развитых странах 6,4 кВт/чел и в развивающихся 1 кВт/чел. Структура и абсолютные величины энергоисточников при этом были такими: нефть -- 4,1ТВт,газ -- 1,7, уголь-- 2,5, гидроресурсы (используемые) --0,2, ядерные -- 0,3, прочие-- 1,5 ТВт.

Рис.2 Энергия, извлекаемая из земных недр

На рис. 2 изображена структура основных энергетических источников (горючие полезные ископаемые).

Естественно, запасы нефти и газа ограничены, и дальнейшего стремительного роста этих энергоресурсов, как это было в 70-х годах ,не предвидится. По прогнозу МИРЭК (Мировая энергетическая конференция) и МИПСА (Международный институт прикладного системного анализа), при двух разных (крайних) вариантах увеличение потребления нефти и газа составит 1,5--2 ТВт (минимум). Прорабатываются различные концепции развития мировой энергетики. Довольно полярными выглядят прогнозируемые на 2020 год показатели, что представлено на рис. 3.

Рис.3 Прогноз структуры потребления энергии

Очевидно, что прогнозы на значительную перспективу развития энергетики должны по мере уточнения существующего положения корректироваться, так как никто не может поручиться, что кроме традиционных видов органического топлива и других известных энергоресурсов не появится нечто, что сделает переворот в энергетическом хозяйстве.

Различные этапы в развитии энергетики определяются господствующими источниками энергии. Начало эпохи мускульной энергетики теряется в глубине тысячелетий, конец можно отнести к VIII--X векам, когда источником энергии служила химическая энергия пищи. Теплоэнергетики еще не было. Овладевание стихией огня проходило в три этапа:

1) огонь не использовался;

2) естественно возникший огонь искусственно сохраняли;

3) огонь стали получать искусственно -- трением.

Эпоха механоэнергетики на возобновляющихся энергоресурсах охватывает VIII--XVIII века, когда человек начал использовать энергию ветра и воды. Огонь применялся только для обогрева и технологических нужд.

Эпоха химической теплоэнергетики охватывает период XVIII--XX веков. Главным источником энергии в промышленно развитых странах становится химическая энергия, выделяющаяся при сгорании органических ископаемых -- угля, нефти и т. п.

Эпоха ядерной теплоэнергетики на невозобновляющихся энергоресурсах начнется, по-видимому, в начале XXI века. Ее можно разделить на три периода:

I) ядерная энергетика деления на медленных (тепловых) нейтронах;

2) ядерная энергетика деления на быстрых нейтронах;

3) термоядерная энергетика.

По данным академика Н.Н. Семенова, выделение тепла в количестве более 5% энергии падающего на Землю солнечного излучения может привести к глобальным катастрофам, например, из-за таяния льдов. По всей видимости, после достижения указанного допустимого по условиям охраны окружающей среды предела использования термоядерных топлив наступит черед эпохи сбалансированной энергетики на возобновляемых энергоресурсах.

Создание и использование источников энергии-- основной фактор, определяющий развитие материальной культуры. Так, в развитых странах используемая мощность разнообразных источников энергии составляет свыше 10 кВт на человека в год. Поэтому получение, преобразование, транспорт и консервирование энергии -- наиболее актуальные проблемы современности. Важность энергетических задач сейчас полностью осознана, и энергетическая проблема для техники и науки стала проблемой номер один.

Но, как известно, энергетические минеральные ресурсы Земли слишком быстро истощаются, и это беспокоит всю прогрессивную мировую общественность. Ситуация осложняется еще и тем, что во многих промышленно развитых странах существует и непрестанно увеличивается диспропорция между потреблением энергии, ее производством и остающимися запасами энергетического сырья. По потреблению энергии на первом месте сейчас стоят страны Северной Америки, на долю которых приходится чуть ли не половина всей энергии, вырабатываемой за рубежом. Большая часть ее используется США. По данным ООН, на одного американца приходится столько энергии, сколько на двух жителей ФРГ, трех Швейцарии или Японии, девять Мексики или Кубы, 16 Китая, 53 Индии или на 1072 жителя Непала. Значительное количество энергии поглощают страны Западной Европы и Япония. Страны Ближнего и Среднего Востока потребляют менее 2% этой энергии, страны Африки -- около 3%.

Для научно-технического прогресса характерно качественное изменение технологических процессов, связанных с автоматизацией, химизацией, кибернетизацией, поиском новых источников энергии. Все это не может не оказывать решающего влияния на характер человеческой деятельности. Поэтому во взаимодействии общества и природы наступил качественно новый этап. Достаточно сказать, что за последние 100 лет скорость средств коммуникаций увеличилась в 10 000 раз, скорость перемещений -- в 100 раз, показатели потребления энергии -- в 1000 раз. Эти цифры свидетельствуют о качественно новых сдвигах, которые произошли в ходе общественного развития.

Современная энергетика -- крупная высокоразвитая отрасль промышленности. Незримые нити связывают ее со всеми отраслями народного хозяйства, влияя на эффективность труда, структуру и размещение производительных сил. В арсенале энергетики сегодня мощные тепловые станции, гиганты гидроэнергетики на крупнейших реках мира, атомные электростанции, в которых сконцентрированы последние достижения целого комплекса областей знания.

3.Тепловые электрические станции сегодня

Производство электроэнергии является необходимым средством для существования человечества. Трудно представить, что случилось бы, если хотя бы один день все человечество осталось без электричества: жизнь более половины человечества была бы полностью парализована.

Количество потребляемой энергии возрастает из года в год.

Атомная энергетика (5,9 % мирового производства электроэнергии в 1995 г.) испытывает жесточайший кризис, чему причиной технические трудности обеспечения безопасности АЭС, проблема захоронения отходов и отрицательная реакция общественности на аварию не Чернобыльской АЭС.

Гидроэнергетика (6,7 % в 1995 г.) так же переживает трудный период. Одна из главных проблем связана с затоплением земель при строительстве ГЭС. В развитых странах максимально возможная часть гидроэнергетического потенциала уже освоена, а в развивающихся на развитие не хватает капитала.

Возобновляемые источники энергии находятся лишь на пути к промышленному освоению, и в настоящее время их суммарный вклад в мировую энергетику составляет доли процента. Связано это прежде всего с большими затратами на производство оборудования.

Остальную долю в производство энергетики вносит тепловая энергетика. На ней мы и остановимся подробно. Согласно второму закону термодинамики при любом тепловом цикле нужно отдавать тепло, это касается и тепловых электрических станций. ТЭС преобразуют энергию топлива, образующуюся при его горении, в электрическую; причем в процессе горения часть теплоты и продукты горения выбрасываются в окружающую среду. Если ТЭС работает на мазуте, то до горения его смешивают с паром и распыляют в горелках, где он не весь реагирует, так появляются замазученные стоки, которые сливаются в окружающую среду. Технология ТЭС требует очистки воды, причем используется Н-катионирование и ОН-анионирование. При регенерации ионообменных фильтров стоки, содержащие CaSO₄, MgSO₄, NaCl и т.п.,выводятся в окружающую среду.

Все вышесказанное проиллюстрирует рис 4.

Рис.4 Воздействие ТЭС на окружающую среду

Теперь подробнее рассмотрим взаимодействие тепловых электростанций на воздух, воду и землю.

4. Воздействие ТЭС на природные воды

Вода является важнейшей составляющей живого вещества, без которой невозможна жизнь на нашей планете. По выражению В.И. Вернадского, вода стоит особняком в истории нашей планеты, но воде принадлежит особая роль в геологической истории Земли. Вода является одним из факторов формирования физической и химической среды, климата и погоды на Земле, возникновения жизни на ней.

Вода является обязательным компонентом практически всех технологических процессов. Вода является рабочим телом любой электростанции, на некоторых ТЭС вода отводит тепло, также ТЭС сбрасывают различные стоки в воду.

Воздействие тепловых электростанций на водные объекты осуществляется по двум направлениям: использование водных ресурсов и прямое воздействие ТЭС на качественное состояние водных объектов путем сброса в них сточных вод с повышенными по сравнению с природной водой концентрациями загрязняющих веществ.

В условиях ограниченности свободных водных ресурсов и ухудшения качественного состояния водных объектов при ужесточении требований к качеству воды оценка масштабов воздействия ТЭС на водные объекты становится одним из основных вопросов прогноза развития электроэнергетики.

5. Теплые воды

Для охлаждения различных аппаратов ТЭС применяется вода. Основное ее количество расходуется на охлаждение конденсаторов турбин. На конденсацию 1 тонны отработавшего в турбине пара приходится расходовать в зависимости от времени года 50 60 тонн воды. На ТЭС мощностью 4000 МВт вырабатывается около 13000 т/ч пара, однако часть этого пара направляется в регенеративные подогреватели, а в конденсатор идет около 10000 т/ч пара. Для конденсации этого количества водяного пара в конденсаторы необходимо подавать до 500000 тонн охлаждающей воды в час. Температура этой воды повышается всего лишь на 8 10 С, но оказывается, что и такое, казалось бы незначительное повышение температуры уже отражается на всей экологической обстановке естественных водоемов. Сбрасывать эти воды непосредственно в реки и озера нельзя. Такой сброс приводит к разрастанию сине-зеленых водорослей, происходит значительное обеднение воды растворенным кислородом, погибают обитатели воды, не терпящие высоких температур и т.д.

Вследствие этого приходится применять способы, ослабляющие это “тепловое загрязнение” водоисточников, а во многих случаях и полностью отказываться от сброса теплых вод в реки. Если электростанция расположена на берегу мощной реки, то можно избежать последствий теплового загрязнения, применяя специальные смесительные устройства, распределяющие тепло на большую массу воды и снижающие тепловое воздействие. Можно также пользоваться различными температурами воды по глубине водоема или применять предварительное, т. е. перед сбросом, охлаждение теплых вод путем их разбрызгивания. Такой способ одновременно способствует и насыщению воды кислородом. Можно также перейти на замкнутое охлаждение - прудовое там, где позволяет местность или в градирнях.

Замкнутое прудовое охлаждение может быть организовано на ТЭС, находящихся в отдалении от больших населенных пунктов. Создается система прудов, точнее, озер, соединенных между собой протоками. В одно из этих озер спускают теплые воды, которые постепенно перетекают из озера в озеро, охлаждаясь при этом. Из последнего по пути воды озера ТЭС забирает воду для охлаждения. В такой системе прудов - озер тепло охлаждающей воды может быть использовано для разведения теплолюбивых рыб, обогрева теплиц и оранжерей и других полезных целей.

К сожалению на ТЭС, расположенных в больших городах и крупных населенных центрах, такой способ не осуществим, так как он требует значительных свободных площадей для организации прудов - озер. В этих ТЭС приходится переходить на замкнутые системы охлаждения при помощи градирен, т. е. специальных сооружений, наверх которых подается теплая вода, стекающая по насадке градирен вниз, в бассейн, расположенный под градирней. Теплая вода охлаждается встречным потоком воздуха.

Особый интерес представляют маслоохладители. В систему охлаждения включены не только конденсаторы турбин, но и ряд других аппаратов, которые хотя и требуют несравненно меньшего расхода охлаждающий воды, но способны эту воду загрязнять. К таким аппаратам относятся маслоохладители - трубчатые аппараты, которые в процессе эксплуатации могут пропускать некоторые количества масел в охлаждающую воду. Следствием этого является ее загрязнение нефтепродуктами, причем масла попадают в общей поток охлаждающей воды. Предложен ряд способов для устранения этого загрязнения: изменение конструкции маслоохладителей, выделение их в самостоятельную систему охлаждения, повышение давления охлаждающей воды и т. д. Наиболее часто применяется сооружение промежуточного водяного теплообменника, где существуют два контура: маслоохладитель - теплообменник и теплообменник - градирня - конденсатор. При этом маслами может загрязняться только малый контур, так как давление воды, охлаждающей маслоохладитель, выше давления в малом контуре.

6. Воды гидрозолоудаления

Системы гидравлического удаления золы и шлама на ТЭС, где топливом служит мазут, отсутствуют; эти системы организуются только на ТЭС, сжигающих твердое топливо.

На ТЭС мощностью 4000 МВт работающей, например, на углях Экибастурского месторождения, необходимо за 1 час удалить до 1300 тонн золы и шлака. Это количество имеет объем около 600 м³; следовательно, за год такая ТЭС была бы буквально погребена под слоем золы и шлака, общее количество которых превысило бы 5 млн. м³. При площади промплощадки в 0,6 км² слой золы за год достиг бы высоты примерно 8 м. Во избежание этого золу и шлак гидравлически транспортируют на золошлакоотвалы. Это осуществляется так: зола и шлак смываются из зольных бункеров мощным потоком воды и образовавшаяся пульпа (взвесь золы и шлака в воде) по пульпопроводам направляется на несколько километров от станции на золошлаковые поля. Там зола оседает, а освободившаяся от золы так называемая осветленная вода или сбрасывается в природные водоемы или возвращается обратно на ТЭС для выполнения той же работы.

К сожалению, еще в 1987 году только третья часть от общего числа систем гидрозолоудаления (ГЗУ) имела оборотное водопользование, а почти 60 % всех систем ГЗУ сбрасывали осветленную воду в природные водоемы, которые погибали, так как осветленные воды от многих топлив содержат крайне ядовитые вещества. Правда, теперь все вновь сооруженные электростанции будут иметь только оборотные системы ГЗУ. Планируется реконструировать на оборотные эти системы и на старых ТЭС. Однако было бы ошибочно предполагать, что оборотные системы ГЗУ полностью решают задачу охраны окружающей среды от вредного воздействия золы и шлака.

Во-первых, огромны размеры золошлаковых полей: в среднем на 1000 МВт требуется золоотвал площадью 300 га. Для станции взятой нами в пример размеры этих золошлаковых полей составят 1200 га, т.е. около 12 км². Но и такие “латифундии” могут служить не более 15 20 лет. За этот срок ТЭС выбросит около 100 млн. м³ золы, которая покроет золоотвалы слоем до 8 10 м. Следовательно, через некоторое время приходится находить новое место для складирования золы и шлака, а пространство, заваленное этими отходами рекулитивировать. С этой целью законом предписано производить засыпку золы и шлака слоем почвы, которая предварительно удаляется с площадки, отводимой под золоотвал. По этой засыпке должна быть посеяна трава и затем посажены кустарниковые растения. Лишь спустя ряд лет такие рекультивированные золоотвалы смогут вписаться в нормальный ландшафт.

Количество воды, требующееся для смыва и гидротранспортировки золы и шлака, примерно в 10 раз превышает массовое их количество. Для нашего примера это составит 13 тыс м³/час. В оборотных системах ГЗУ это количество воды будет циркулировать, смывая и перенося все новые порции золы и шлака. При этом вода будет выщелачивать, растворять те компоненты золы, которые обладают заметной растворимостью. Каков же будет состав этой циркулирующей в системе гидрозолоудаления воды? Очевидно, этот состав будет зависеть от свойств топлива. Исследование показало, что все твердые топлива можно условно разбить на четыре группы. К первой относятся сланцы, торф и ряд углей восточных месторождений. Оборотные воды ГЗУ, где сжигаются эти топлива, представляют собой насыщенный раствор Ca(OH)₂. Значение рН осветленной воды на таких оборотных системах ГЗУ достигает 13, а общая щелочность 40 мг-экв/л. Вторая группа топлив, к которым относятся, в частности, угли Донецкого бассейна и некоторые угли Кузбасса, дает воды насыщенные сернокислым кальцием. Растворимость этой соли около 2 г/л, считая на CaSO₄. К третьей группе надо отнести такие топлива, осветленная вода ГЗУ которых содержит и сернокислый кальций и щелочь, т.е. насыщена и CaSO₄ и Ca(OH)₂.

Зола углей Экибастурского месторождения (четвертая группа топлив) не содержит легко растворимых веществ, вследствие чего воды ГЗУ на таких ТЭС мало минерализованы. Но все без исключения топлива содержат фториды, ванадий, мышьяк, а некоторые даже ртуть, бериллий, германий и другие элементы. Поэтому осветленные воды ГЗУ практически всегда содержат ионы фтора и соединения других, перечисленных выше элементов. Концентрация фтора во многих водах оборотного ГЗУ достигает 50 70 мг/л. Содержание мышьяка составляет примерно 0,5 1 мг/л. Такова же в большинстве случаев концентрация соединений ванадия.

Существенным обстоятельством является то, что далеко не всегда удается сбалансировать водный режим систем ГЗУ. В них поступают атмосферные осадки, которые во многих районах нашей страны не полностью компенсируются испарением с золоотвала. Часто в систему ГЗУ сбрасывают и другие стоки, например нефтезагрязненные воды, отработавшие растворы после химических очисток и консерваций оборудования и т.д. Часть воды остается связанной компонентами золы; например, сернокислый кальций превращается в гипс, поглощая на молекулу CaSO₄ две молекулы Н₂О. Окись кальция и некоторые другие окислы гидратируются. Вода с рядом солей образует кристаллогидраты. Часть воды заполняет поры между частицами золы. Эти процессы могут быть изображены реакциями:

CaSO₄ + 2 H₂O CaSO₄2H₂O

CaO + H₂O Ca(OH)₂

MgO + H₂O Mg(OH)₂

Наряду с этим имеются факторы, приводящие к увеличению воды в системах ГЗУ. Значительное количество мелкой золы уносится потоком отходящих топочных газов. Одним из эффективных способов улавливания этой летучей золы является промывание газов водой в так называемых мокрых газоочистителях. Орошение этих систем далеко не всегда возможно осветленной водой, возвращаемой с золоотвала, так как эта вода бывает насыщена Ca(OH)₂ и CaSO₄. При контакте такой воды с дымовыми газами, содержащими СО₂ и окислы серы, на стенках мокрых газоочистителей (скрубберов) и в соплах орошающей системы образуются малорастворимые соли, которые нарушают нормальную работу этих систем. Вследствие этого для орошения аппаратуры мокрой очистки газов приходится применять свежую воду, количества которой довольно значительны. Все эти причины и приводят к необходимости сбрасывать из систем ГЗУ от 200 до 400 м³ воды/час. Поскольку эта вода содержит ряд токсичных веществ, ее приходится подвергать обезвреживанию и лишь после очистки либо сбрасывать, либо использовать в системе ТЭС.

Способы и технология обезвреживания сбросных вод ГЗУ в настоящее время разрабатываются. На одной электростанции Свердловской энергосистемы сооружена промышленная установка, действующая по принципу коагуляции. В очищаемой воде создаются хлопья гидроокиси алюминия за счет реакции

Al₂(SO₄)₃ + 6 NaOH 2 Al(OH)₃ + 3 Na₂SO₄

образующаяся гидроокись осаждает фтор, мышьяк и ванадий.

Обезвреживание организованного сброса из систем ГЗУ, к сожалению, не полностью устраняет вредное воздействие этих вод на природные источники воды. Кроме организованного сброса, существуют неорганизованные утечки через дамбу, ограждающую золоотвал, и в грунт через его ложе. Решение этой проблемы очень сложное и дорогое, так как надо выстилать ложе золоотвала непроницаемыми для воды материалами.

Наиболее рациональным решением проблемы золы и шлака, образующихся на ТЭС являлось бы использование этих отходов в строительной и дорожной промышленности. Золы многих топлив содержат высокий процент свободной окиси кальция, т. е. могут прямо использоваться для приготовления цемента. Другие золы могли бы найти применение в керамической промышленности или даже в металлургии. Важно отметить, что зола может быть радиоактивной, поэтому перед ее использованием нужна тщательная ее проверка на радиоактивность.

Интересным вариантом использования золы является ее повторное введение в топку котла вместе с новыми порциями топлива. При этом происходит спекание золы и образуется гранулированный шлак, удаление которого может быть выполнено без участия воды. Перспективным является комбинирование топлив с целью получения золы в расплавленном состоянии. Можно было бы организовать своеобразное каменное литье с получением плит, непосредственно используемых в строительстве дорог и для других целей. Пока все эти и многие другие мероприятия разрабатывают и реализуют, значительные участки земли отчуждают под золошлакоотвалы, многие тысячи кубометров воды ежечасно сбрасываются, нанося вред поверхностным и грунтовым водам.

7.Обмывочные воды

Системы ГЗУ характерны для ТЭС работающих на твердых топливах. Особенностью ТЭС, сжигающих жидкое топливо, т. е. сернистые мазуты или нефть, является высокое содержание серы, никеля и ванадия в топливе. Так сернистые мазуты от уфимской и сибирской нефти содержат около 100 г ванадия, 10 15 г никеля, и примерно 5 г других металлов в каждой тонне этого топлива.

На станции мощностью 4000 МВт сжигается за час 900 т мазута. При этом освобождается 90 кг ванадия, 15 20 кг никеля и около 5 кг других металлов. Большая часть этих веществ в виде различных окислов выбрасывается в атмосферу с уходящими газами; от 5 до 15 % оседает в системе котла на различных поверхностях. Отлегающие в зоне низких температур соединения могут быть смыты водой, так как они состоят из растворимых сульфатов ванадия V(SO₄)₃, ванадила VOSO₄, сульфатов никеля NiSO₄ и железа FeSO₄. Соли железа являются продуктом коррозии металлических поверхностей сернистыми соединениями, главным образом серной кислотой.

Технология обработки обмывочных вод с извлечением из них ванадия разработана ВТИ. Она заключается в частичной нейтрализацией этой воды до рН 4. В этих условиях осаждается часть железа и практически весь ванадий. Осадок отделяется и направляется металлургам для выплавки феррованадия, а жидкость подвергается окончательной нейтрализации для полного осаждения железа и других примесей. Освобожденная от металлических соединений вода может быть возвращена для проведения следующих обмывок.

Физиологические свойства ванадия и его соединений весьма опасны. Соединения ванадия ядовиты. При попадании их в организм человека развивается поражение дыхательных путей, нарушается деятельность сердца, почек и печени.

8.Нефтезагрязненные воды

Воды, загрязненные нефтепродуктами, т. е. мазутом и маслами, образуются на всех станциях независимо от вида топлива. На мазутных ТЭС количество этих вод обычно больше за счет конденсатов, получающихся при разогреве мазута.

ВТИ предложил установку для очистки нефтезагрязненных вод.

Рис 2. Схема многоступенчатой установки для очистки нефтезагрязненных вод.

1-сборник-усреднитель для удаления осевших и всплывших нефтепродуктов; 2- эжектор для засасывания воздуха и насыщения им воды; 3- дозатор реагентов- сернокислого алюминия и щелочи; 4- флотатор; 5- механический фильтр; 6- сорбционный фильтр с активированным углем.

Нефтезагрязненная вода собирается в бак-отстойник, являющийся также усреднителем. В нем происходит всплывание части нефтепродуктов и оседание тяжелых фракций. Как всплывающие, так и оседающие загрязнения периодически удаляются. Далее к воде добавляются реагенты - сернокислый алюминий и щелочь, в результате чего образуется осадок Al(OH)₃, хорошо захватывающий нефтепродукты. В аппарате происходит насыщение воды воздухом под давлением 6 кгс/см². Насыщенная воздухом вода поступает во флотатор, в котором вода вскипает вследствие выделения пузырьков воздуха. Пена, содержащая хлопья гидроокиси алюминия и нефтепродуктов, удаляется с поверхности флотатора, а вода проходит механические и сорбционные фильтры, на чем заканчивается ее очистка. Для высокозагрязненных стоков эффективность работы очень высока. Так, в усреднителе остается до 30% нефтепродуктов, если их содержание в поступающей воде было 100 мг/л. Флотатор при этих условиях снижает содержание нефтепродуктов еще на 30 40%. Достаточно эффективно работают механические и сорбционные фильтры.

Следует заметить, что в системах оборотного охлаждения с градирнями возникают на насадках градирен живые организмы, существующие за счет окисления органических примесей циркулирующей воды. Эти организмы способны окислять также и нефтепродукты, так что сброс грубоочищенных вод в систему оборотного охлаждения не будет приводить к загрязнению нефтепродуктами этой системы.

9. Воды химводоочисток

Подготовка воды для питания паровых котлов на современных ТЭС осуществляется методами глубокого химического обессоливания с применением ионитов. Основной вклад в эти стоки вносит обработка воды методом ионного обмена. Катионированием называется процесс обмена катионов между веществами, растворенными в воде и твердым нерастворимым веществом (катионитом). Так при Na - катионировании обменным катионом является Na:

Ca²⁺+2 Na⁺R- Ca²⁺R-+2Na⁺

Mg²⁺+2 Na⁺R- Mg²⁺R-+2Na⁺

Когда ионов Na становися мало, то фильтры ставят на регенерацию, пропуская через них NaCl

Ca₂R + 2 NaCl 2 NaR + CaCl₂

Mg₂R + 2 NaCl 2 NaR + MgCl₂

Растворы CaCl₂ и MgCl₂ выводятся в окружающую среду.

Также может производится Н-катионирование где в результате регенерации выбрасываются CaSO₄ и MgSO₄.

Практически также выглядит и ОН - анионирование, только при этом удаляются ионы SO₄^2-, Cl-, HCO^3-. Результат регенерации: Na₂SO₄ и NaCl.

Основной недостаток ионообменного метода большой объем сточных вод, достигающий на многих установках 20 30 % количества поступающих на водоочистку вод. Все это приводит к тому, что количество сбрасываемых солей превышает количество извлеченных в 2 раза.

Так, солесодержание реки Уй, на которой расположена Троицкая ГРЭС, ежегодно повышается на 30 50 мг/л.

Один из предполагаемых путей отказа от ионитного способа водоподготовки является переход на испарители. В испарителях реализован принцип, что обессоленная вода испаряется, а с солями нет. Этот способ связан с трудноразрешимыми задачами. Необходимо, во-первых иметь испарители большой мощности и при этом такие, которые могли бы выдавать достаточно чистый дистиллят. Другой путь - применение испарителей для упаривания солевых стоков. Здесь возникает задача, где можно использовать образующуюся смесь солей?

10. Отработанные растворы от промывок и консервации теплосилового оборудования

В результате химических промывок и консервации теплосилового оборудования получаются отработанные растворы довольно разнообразного состава. Эти растворы содержат минеральные (обычно соляную или серную, реже плавиковую) или органические кислоты. Для промывок применяется лимонная, фталевая, ЭДТА или ее двунатривая соль - трилон. Для ускорения растворения некоторых компонентов накипи, например металлической меди, в промывочные растворы вводят тиамочевину, окислители. В консервационных растворах присутствует аммиак, гидразин, NaNO₃. С целью ослабить коррозионное воздействие кислотных растворов на металл применяют каптакс, катапин, уротропин или формалин.

Так как органические вещества, присутствующие во всех этих растворах, могут подвергаться биологической переработке, то можно было бы сбрасывать эти отработавшие растворы на биологическую очистку вместе с хозяйственно-бытовыми стоками. Однако этому препятствует присутствие некоторых веществ, являющихся ядами для биологических агентов. К таким ядовитым примесям относятся ионы меди и железа, формалин, гидразин и трилон. Вследствие этого перед сбросом в хозяйственно-фекальную канализацию эти стоки должны быть обработаны.

12. Пути устранения влияния стоков ТЭС на окружающую среду

Наиболее перспективным путем устранения влияния жидких стоков ТЭС на природные водоемы является создание бессточных ТЭС, точнее электростанций совершенно не сбрасывающих загрязненные стоки в природные водоемы. Для станций, работающих на твердых топливах, системы ГЗУ могут явиться приемником всевозможных стоков и в тоже время источником водоснабжения электростанций.

Очевидно, что воды ГЗУ должны проходить предварительную очистку вплоть до дистилляции в отдельных случаях. Образующиеся при испарении соли можно было бы подавать в топки паровых котлов, если будет установлена возможность образования сплавов с золой этого топлива.

На мазутных и газовых ТЭС можно установить установки для максимального концентрирования всех водяных стоков. Не исключено электролитическое разделение солей на кислотные и щелочные фракции, которые могли бы быть возвращены на ионитные водоочистки в качестве компонентов для регенерации.

Чтобы избежать сброса охлаждающей воды нужно применять оборотную систему охлаждения с сухими градирнями.

13. Заключение

В данной работе была рассмотрена такая важная проблема, как сточные воды ТЭС.

Производство электроэнергии является необходимым средством для существования человечества. Трудно представить, что случилось бы, если хотя бы один день все человечество осталось без электричества: жизнь более половины человечества была бы полностью парализована. Количество потребляемой энергии с каждым годом растет. В связи с этим фактом, растет и антропогенная нагрузка на природные экосистемы.

В данной работе рассмотрены основные виды сточных вод и приведены способы их очистки, даны некоторые рекомендации по снижению негативного воздействия на природу и человека.

14. Список использованной литературы

1. Лялик Г.Н.. Электроэнергетика и природа // М. Энергоатомиздат, 1995.

2. Клименко В.В. Энергия, природа и климат // М. МЭИ 1997

3. Гурвич С.М., Кострикин Ю.М. Оператор водоподготовки // М. Энергоатомиздат 1986

4. Кормилицин В.И.. Основы экологии // М. Интерстиль 1997

5. Масленников В.М. Энергия: экономика, техника, экология. 1988.

Размещено на Allbest