Загрязнение водных объектов теплоэнергетической отраслью: Лукомльская ГРЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Учреждение образования

Белорусский государственный медицинский университет

Кафедра гигиены труда

Реферат

Загрязнение водных объектов теплоэнергетической отраслью:Лукомльская ГРЭС

Минск,2015

Введение

«Если человек хочет жить на этой Земле, то ему придётся проявить мудрость при выборе между теми нововведениями, которые он способен контролировать, и теми, которыми он управлять не в состоянии». (ДжоджеДрайфус). теплоэнергетический конденсационный котельный

Теплоэнергетическая отрасль является одной из самых важных отраслей народного хозяйства. Без электричества мы не представляем современную жизнь. Тепло помогает сохранять наше жилище. Выработка энергии трудоемкий процесс, требующий большихзатрат со стороны водных ресурсов. Поэтому актуальность загрязнения воды данной отраслью, несмотря на достижения в техническом плане, остается актуальным.

Лукомльская ГРЭС -- тепловая электростанция (Государственная Районная Электрическая Станция), расположенная в городе Новолукомль (Витебская область). Лукомльская ГРЭС является одной из самых крупных станций в Республике Беларусь. Она вносит огромный вклад в энергетику страны, обладая огромной мощностью( 2459,5 МВт),она вырабатывает 60 % в летний период и 40 % в зимний от установленной мощности всей энергосистемы Беларуси . Она дала и дает сейчас жизнь Новолукомлю - молодому городу энергетиков.

ГРЭС находится на озере Лукомльское, которое служит водоемом-охладителем. Из-за использования, вода в озере теплее на 2--3 °C, чем вода в аналогичных озерах. В водоеме находится достаточно большое количество веществ, превышающие предельно допустимые концентрации.

Что же представляет собой ГРЭС

Надо отметить, что название «ГРЭС» имеет в настоящее время историческое название. В современном понимании означает, как правило, конденсационную электростанцию (КЭС) большой мощности (тысячи МВт), работающую в объединённой энергосистеме наряду с другими крупными электростанциями. Иногда встречается термин «гидрорециркуляционная электростанция», что соответствует аббревиатуре.

Принципы работы ГРЭС.

В котёл с помощью питательного насоса подводится питательная вода под большим давлением, топливо и атмосферный воздух для горения. В топке котла идёт процесс горения -- химическая энергия топлива превращается в тепловую и лучистую энергию. Питательная вода протекает по трубной системе, расположенной внутри котла. Сгорающее топливо является мощным источником теплоты, передающейся питательной воде, которая нагревается до температуры кипения и испаряется. Получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения, примерно до 540 °C с давлением 13-24 МПа и по одному или нескольким трубопроводам подаётся в паровую турбину.

Паровая турбина, электрогенератор и возбудитель составляют в целом турбоагрегат. В паровой турбине пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного), и потенциальная энергия сжатого и нагретого до высокой температуры пара превращается в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит в движение электрогенератор, преобразующий кинетическую энергию вращения ротора генератора в электрический ток. Электрогенератор состоит из статора, в электрических обмотках которого генерируется ток, и ротора, представляющего собой вращающийся электромагнит, питание которого осуществляется от возбудителя.

Конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из турбины, и создания глубокого разрежения, благодаря которому и происходит расширение пара в турбине. Он создаёт вакуум на выходе из турбины, поэтому пар, поступив в турбину с высоким давлением, движется к конденсатору и расширяется, что обеспечивает превращение его потенциальной энергии в механическую работу.

Благодаря этой особенности технологического процесса конденсационные электростанции и получили своё название.

Основные системы ГРЭС.

ГРЭС является сложным энергетическим комплексом, состоящим из зданий, сооружений, энергетического и иного оборудования, трубопроводов, арматуры, контрольно-измерительных приборов и автоматики. Основными системами ГРЭС являются:

ь котельная установка;

ь паротурбинная установка;

ь топливное хозяйство;

ь электрическая часть;

ь техническое водоснабжение (для отвода избыточного тепла);

ь система химической очистки и подготовки воды.

При проектировании и строительстве ГРЭС её системы размещаются в зданиях и сооружениях комплекса, в первую очередь в главном корпусе. При эксплуатации ГРЭС персонал, управляющий системами, как правило, объединяется в цеха.

Котельная установка располагается в котельном отделении главного корпуса. Установка состоит из паровых котлов (парогенераторов) и паропроводов. Пар от котлов передаётся турбинам по паропроводам «острого» пара.

Паротурбинная установка располагается в машинном зале и в деаэраторном (бункерно-деаэраторном) отделении главного корпуса. В неё входят:

· паровые турбины с электрическим генератором на одном валу;

· конденсатор, в котором пар, прошедший турбину, конденсируется с образованием воды (конденсата);

· конденсатные и питательные насосы, обеспечивающие возврат конденсата (питательной воды) к паровым котлам;

· рекуперативные подогреватели низкого и высокого давления (ПНД и ПВД) -- теплообменники, в которых питательная вода подогревается отборами пара от турбины;

· деаэратор (служащий также ПНД), в котором вода очищается от газообразных примесей;

· трубопроводы и вспомогательные системы.

Топливное хозяйство имеет различный состав в зависимости от основного топлива, на которое рассчитана ГРЭС.

Топливное хозяйство ГРЭС на природном газе наиболее просто: в него входит газораспределительный пункт и газопроводы. Однако на таких электростанциях в качестве резервного или сезонного источника используется мазут, поэтому устраивается и мазутное хозяйство. В мазутное хозяйство входят:

· приёмно-сливное устройство;

· мазутохранилище со стальными или железобетонными резервуарами;

· мазутная насосная станция с подогревателями и фильтрами мазута;

· трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой;

· противопожарная и другие вспомогательные системы.

Выброс дымовых газов в атмосферу является наиболее опасным воздействием тепловой электростанции на окружающую природу. Для улавливания газов устанавливают системы десульфуризации газов известью или известняком (т. н. deSOx) и каталитического восстановления оксидов азота аммиаком (deNOx). Очищенный газ выбрасывается в дымовую трубу, высота которой определяется из условий рассеивания оставшихся вредных примесей в атмосфере.

Электрическая частьГРЭС предназначена для производства электрической энергии и её распределения потребителям.

Система технического водоснабжения обеспечивает подачу большого количества холодной воды для охлаждения конденсаторов турбин. Вода циркулирует под воздействием циркуляционных насосов и охлаждается воздухом. Охлаждение производится на поверхности озера.

Система химводоподготовки обеспечивает химическую очистку и глубокое обессоливание воды, поступающей в паровые котлы и паровые турбины, во избежание отложений на внутренних поверхностях оборудования. Обычно фильтры, ёмкости и реагентное хозяйство водоподготовки размещаются во вспомогательном корпусе ГРЭС.

Кроме того, на тепловых электростанциях создаются многоступенчатые системы очистки сточных вод, загрязнённых нефтепродуктами, маслами, водами обмывки и промывки оборудования, ливневыми и талыми стоками.

Влияние на окружающую среду

Сжигание топлива на ГРЭС связано с образованием продуктов сгорания, содержащих сернистый и серный ангидрид, оксиды азота и газообразные продукты неполного сгорания,соединения ванадия, соли натрия, кокс и частицы сажи, мышьяк, свободный диоксид кремния, свободный оксид кальция и др.

Так как не хватает качественного топлива, ГРЭС работают на низкосортном. В процессе сгорания такого топлива образуются загрязняющие вещества, которые выводятся в атмосферу с дымом и попадают в почву с золой. Помимо того, что эти выбросы неблагоприятно влияют на окружающую среду, продукты сгорания вызывают выпадение кислотных осадков и парниковый эффект, который грозит нам засухами.

Кроме того, происходит значительное тепловое загрязнение водоемов при сбрасывании в них теплой воды, что сопутствует цепным природным реакциям: зарастанию водоемов водорослями, нарушению кислородного баланса, что создает угрозу для жизни обитателей озера.

Значительные площади земель вблизи водохранилища испытывают подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, переходят в категорию заболоченных. В равнинных условиях подтопленные земли могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и свойственных им экосистем происходит также в результате их разрушения водой (абразии) при формировании береговой линии. Абразионные циклы обычно продолжаются десятилетиями, имеют следствием переработку больших масс почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилища.

Вода возвращается подогретой на 8--12 °C выше, чем озерная вода. Большая открытая акватория озера способствует интенсивному перемешиванию воды и установлению однородного температурного режима. Таким образом, вода в озере теплее на 2--3 °C, чем вода в аналогичных озерах. Безледный период увеличивается на 2 месяца, что благоприятно сказывается на всех обитателях озера.

Водоём достаточно сильно загрязнен (по содержанию NH4+ превышение ПДК в 2-2,5 раза). Высокие концентрации сульфатов и хлоридов (16,73 мг/дмі и 17,7 мг/дмі,соответственно).

Источниками загрязнения атмосферы являются производственные стоки и выбросы продуктов сгорания.

К сточным водам ГРЭС относятся следующие воды: содержащие нефтепродукты, после обмывки поверхностей нагрева паровых котлов, сбросные после установок химической очистки, консервации и промывок оборудования, а также систем гидрозолоудаления.

Количество сточных вод, содержащих нефтепродукты, не зависит от мощности станции и типа оборудования, хотя при использовании жидкого топлива оно несколько выше, чем для ГРЭС на твердом топливе. В то же время в основном количество их зависит от качества монтажа и эксплуатации оборудования электростанции.

Совершенствование конструкции оборудования, тщательное соблюдение правил его эксплуатации позволяют снизить до минимальных значений количество поступающих в сточные воды нефтепродуктов, а применение различного типа ловушек и отстойников позволяет исключить их попадание в окружающую среду.

Наиболее высокой биологической активностью обладает диоксид азота, который оказывает раздражающее действие на дыхательные пути и слизистую оболочку глаза. Также большую экологическую опасность для человека представляют тяжелые металлы. Попадая в организм в больших количествах, в течение короткого времени они могут вызвать острое отравление, а при хроническом воздействии малых доз в течение продолжительного времени может проявиться канцерогенное действие мышьяка, хрома, никеля и т.д. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ГРЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его соединений свыше 100 млн. доз, железа-400 млн. доз, магния -1,5 млн. доз.

Наряду с увеличением углекислого газа, происходит уменьшение доли кислорода в атмосфере, который расходуется на сжигание топлива на тепловых станциях.

Воздействие на животный и растительный мир оказывает загрязнение атмосферы окисью серы, которая разрушает хлорофилл растений, может привести к повреждениям листьев и хвои. Воздействие окиси углерода на человека и животных состоит в том, что она, соединяясь с гемоглобином крови, очень быстро лишает организм кислорода и приводит к нарушению нервной системы. Оксиды азота снижают прозрачность атмосферы и способствуют образованию смога. Токсичностью отличается пентаксид ванадия, входящий в состав золы мазута. Это вещество вызывает раздражение дыхательных путей у человека и животных, расстройство кровообращения и нервной системы, а также нарушение обмена веществ.

Бенз(а)пирен - своеобразный канцероген, который способен вызывать онкологические заболевания. Поэтому проектирование и сооружение электростанций ведутся с соблюдением требований по предельно допустимым концентрациям основных выбросов, загрязняющих атмосферу отходящими газами предприятий в атмосферном воздухе на уровне дыхания человека.

Предельно допустимой признана такая концентрация, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного и неприятного действия, не снижает работоспособности, не влияет на его самочувствие или настроение. При косвенном действии учитывалось влияние загрязняющих веществ на микроклимат и зеленые насаждения.

Распространение перечисленных выбросов в атмосферу зависит от рельефа местности, скорости ветра, перегрева их по отношению к температуре окружающей среды, высоты облачности, фазового состояния осадков и их интенсивности. Взаимодействие выбросов с туманом приводит к образованию устойчивого сильно загрязненного мелкодисперсного облака - смога, наиболее плотного у поверхности земли. Одним из видов воздействия ГРЭС на атмосферу является все возрастающее потребление воздуха, необходимого для сжигания топлива.

Некоторые пути решения проблем современной энергетики

Нужно сказать, что воздействия ГРЭС на окружающую среду значительно отличаются по видам топлива. Наиболее «чистое» топливо для тепловых электростанций - газ, как природный, так и получаемый при переработке нефти или в процессе метанового брожения органических веществ. Наиболее «грязное» топливо - горючие сланцы, торф, бурый уголь. При их сжигании образуется больше всего пылевых частиц и оксидов серы. Хотя в настоящее время значительная доля энергии производится за счет относительно чистых видов топлива (газ, нефть), но закономерной является тенденция уменьшения их доли.

Какой бы вид топлива не использовался, в атмосферу все равно будут попадать соединения серы. Для соединений серы существуют два подхода к решению проблемы минимизации выбросов в атмосферу при сжигании органических топлив:

1) очистка от соединений серы продуктов сгорания топлива (сероочистка дымовых газов);

2) удаление серы из топлива до его сжигания.

К настоящему времени по обоим направлениям достигнуты определённые результаты. В числе достоинств первого подхода следует назвать его безусловную эффективность - удаляется до 90-95% серы - возможность применения практически вне зависимости от вида топлива. К недостаткам следует отнести большие капиталовложения. Энергетические потери для ГРЭС, связанные с сероочисткой, ориентировочно составляют 3-7%. Основным преимуществом второго пути является то, что очистка осуществляется независимо от режимов работы ГРЭС, в то время как установки по сероочистке дымовых газов резко ухудшают экономические показатели электростанций за счёт того, что большую часть времени вынуждены работать в нерасчётном режиме. Установки же по сероочистке топлив можно всегда использовать в номинальном режиме, складируя очищенное топливо.

Проблема снижения выбросов окислов азота ГРЭС серьезно рассматривается с конца 60-х годов. В настоящее время по этому вопросу уже накоплен определённый опыт. Можно назвать следующие методы:

1) уменьшение коэффициента избытка воздуха (так можно добиться снижения содержания окислов азота на 25-30%, уменьшив коэффициент избытка воздуха с 1,15 - 1,20 до 1,03);

2) разрушение окислов до нетоксичных составляющих.

Для уменьшения концентрации загрязняющих соединений в приземном слое воздуха котельные ГРЭС оборудуют высокими, до 100-200 и более метров, дымовыми трубами. Но это приводит также к увеличению площади их рассеивания. В результате крупными промышленными центрами образуются загрязнённые области протяженностью в десятки, а при устойчивом ветре - в сотни километров.

Заключение

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 изучим 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 загрязняющих выбросов. Важно помнить на каждой стадии проектирования новой ГРЭС, что взаимодействие энергетического предприятия с окружающей средой происходит на всех стадиях добычи и использования топлива, преобразования и передачи энергии. Тепловой электростанцией активно потребляется воздух. Образующиеся продукты сгорания передают основную часть теплоты рабочему телу энергетической установки, часть теплоты рассеивается в окружающую среду, а часть - уносится с продуктами сгорания через дымовую трубу в атмосферу, и эти продукты сгорания содержат оксиды азота, углерода, серы, углеводороды, пары воды и другие вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях, которые наносят вред не только нам, людям, но и природе.

Хочется закончить свой реферат словами Гете: «Природа не признаёт шуток. Она всегда правдива, всегда серьёзна, всегда строга. Она всегда права. Ошибки же и заблужденья исходят от людей».

Литература

1. Газета «Витебский рабочий» №147 (20579) от 21.12.2000, belta.by.

2. http://evgeniy240.narod.ru/zagr/ee.htm;

3. http://ecokotel.ru/mp/oenfo363orc.apsx;

4. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. Учебник для вузов по специальности «Тепловые электрические станции». М., «Энергия», 1976;

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Лукомское.

6. Тепловые и атомные электрические станции: Учебник для вузов/ Л.С. Стерман, В.М. Лавыгин, С.Г. Тишин - М.: Энергоатомиздат, 1995;

7. Г. Ф. Быстрицкий «Основы энергетики» М.: Инфра-М 2007 ISBN 978-5-16-002223-9.

8. Конденсационная электростанция -- статья из Большой советской энциклопедии .

9. В. Д. Буров, Е. В. Дорохов, Д. П. Елизаров и другие. Тепловые электрические станции. Под редакцией В. М. Лавыгина, А. С. Седлова, С. В. Цанева. Учебник для вузов. 2-е издание, переработанное и дополненное -- М.: «Издательский дом МЭИ», 2007. -- 466 стр.

Размещено на Allbest.ru