Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева

Конспект лекций

Издание: третье

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министірлігі

«Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті» ШЖҚ РМК

«Жылу энергетика» кафедрасы

БЕКІТЕМІН

«Л.Н. Гумилев атындағы

Еуразия ұлттық

университеті» ШЖҚ РМК

Көлік және энергетика

факультетінің деканы

__________Т.Б.Сүлейменов

«_____»_________2013 ж.

_ 5В071700 «Жылу энергетика»_ мамандығының білім алушылары үшін

(мамандықтың шифры және атауы)

Ie 4305 «Инженерлік экология»

(жұмыс оқу жоспары бойынша пәннің коды және толық атауы)

ДӘРІСТЕР КЕШЕНІ

Астана

2013

Дәріс 1 – Кіріспе – Энергетика және қоршаған орта – 1 сағ

Жоспар:

1. Кіріспе

2. Адам әрекетінің климат пен табиғатқа әсері

Бақылау сұрақтары

1. Кіріспе

Бұл бағытта жылу энергетиялық қондырғылардың жұмысы кезінде атмосфераға зиянды шығарулар зерттеледі, шығарулардағы зиянды заттардың мөлшері мен концентрациясына режимді факторлардың әсері, жылуэнергетикалық қондырғылардың эксплуатациясына технологиялық режимдердің енгізуі кезінде төмендету жолдары, өндірісте зиянды заттардың құрамдас бөлiктерiн пайдалану зерттеледі

Пәнді оқыту мақсаты қоршаған ортаны қорғаудың төңiрегiндегi өнер-бiлiмдерiнiң қалыптастыруы және табиғи қорларды тиiмдi пайдалану, әр түрлi отындарды жағу кезінде пайда болатын зиянды қоспалардың жасалу процестерi туралы, жылутасығыштарды пайдалану кезінде пайда болатын зиянды заттардың және көмекшi материалдардың пайда болу процестері. Жылуэнергетикалық қондырғылардан шығатын газдарды және ағынды суларды тазартуда қолданылатын схемалық шешімдер мен технологиялық режимдерді зерттеу.

Адамзат қоғамының әлемдiк дамуының объективті нақтылығы ретінде өнеркәсiптің дамуы, көлiктiң және ауыл шаруашылығының қоршаған ортаға әсерi болып табылады. Қоршаған ортада әртүрлі ластағыштар көбеюі мен жиналуы биосферада пайда болатын табиғи процестерді бұзуы қабiлеттi.

Адамның, өсімдік және жануарлар әлемінің биосферамен өзара іс - әрекетiнiң мәселелерiмен айналысатын ғылым экология деп аталады.

Табиғатты қорғау табиғи - ғылыми жүйені, өндiрiстiк-техникалық, экономикалық және әкiмшілік - құқықтық іс шараларды, табиғи қорларды тиімді пайдалануды қамтамасыз етеді.

Қоршаған орта энергетиканың әсерi қандай? Еңбектiң энергиямен қарулануының өсуi және тұрмыста электр қуатын тұтынуы, электроэнергетиканың одан әрі дамуына бағытталады, ал демек, қоршаған ортаға және биосфераға әсерін арттырады. Атом энергетикасы дамуын жалғастырады. ТМД елдерінде электрэнергиясының өндiрiсiнiң құрылымы 2000 ж.,млрд.кВт*сағ: ЖЭС - 1530, АЭС - 520, СЭС - 300, барлығы - 2350.

Адам үшін ең үлкен қауiп - қатер қалалардағы атмосфералық ауаның ластануы болып келеді.

2. Адам әрекетінің климат пен табиғатқа әсері

Экология – тірі организмнің қоршаған ортамен қарым-қатынасы туралы ғылым.

Тірі организмдердің өмір сүруіне ауа оттегісі маңызды әсер етеді. Тыныс алу мен жану үрдісінде оның концентрациясы кемиді, кейін СО₂ сіңіру кезінде биомассаның пайда болуы есебінен өсімдіктермен қалпына келеді. Органикалық отынды жағу үрдісінің ұлғаюымен байланысты антропогенді үрдістер О₂ концентрациясының атмосферада кемуіне септігін тигізеді.

Жер беті 31% бұлттармен жабық. Егер өндірістің қарқыны осылайша жалғаса берсе, бұлтшылдық 4-5% ұлғаяды, бұл температураны бірнеше градусқа төмендетеді. Егер температура төмендейтін болса, ауыл шаруашылығына зардап тиеді. Адам шаруашылығынан жылу үрдістері күн жылуының 0,02% құрайды. Атмосфера температурасы 0,1 градусқа жоғарылайды.

Атмосфераға тастаулар мен атмосфераның жерүсті қабаттарында СО₂ көмірқышқыл газының жинақталуы буландыру эффектісін шақырады, бұл жер бетіндегі орташа температураның ұлғаюына әкеледі.

Ластану – ортаға өзіне тән емес физикалық, химиялық, биологиялық және ақпараттық агенттердің кіруі немесе пайда болуы ұзақжылдық деңгейдің жоғарылауы (шеткі толқындар түрінде) жағымсыз реттілікке әкелетін берілген ортаға агенттердің концентрациясы. Ең ірі мағынада ластану – бұл табиғатқа сай емес орында, уақытта және санда болуы. Бұл экожүйені тепе-теңдіктен шығарады, ол адам үшін қажетті деңгейден және нормадан ерекшеленеді.

Ластану кез келген агентпен жүзеге асырылады, соның ішінде ең «тазасымен»; мысалы, құрлық экожүйесінде судың табиғи нормасына су қатысты артық ластаушы болады. Ластану табиғи (табиғи) себептер нәтижесінде де, адам әрекеті әсерінен (антропогенді) пайда болады; ластану мәселелерін қарастыру кезінде соңғысы қарастырылады. Ластану деңгейі ластаушылар ШМК (шектеулі-мүмкін концентрациясы) өлшемдерімен бақыланады, олар экожүйенің жалпы немесе жеке организмдеріндегі өзгерістерге әкеледі.

Зиянды заттар ШМК – ауаның көлемі мен массасының бірлігінде зиянды заттардың максимал саны, шексіз уақыт ағымында күнделікті әсер кезінде адам организмінде ауру өзгерістер шақырмайды және өзінің ұрпақтарында тұқым қуалайтын жайсыз ауруларға әкелмейді. Заттың зияндылығы кемуіне байланысты, оның ШМК мәні де соғұрлым кем болады.

Әр тасталатын зиянды зат үшін келесі шарт сақталуы қажет

,

осында С_i – i зиянды заттың жерүсті концентрациясы, мг/м³;

ШМК_i – і заттың ШМК мәні, мг/м³.

Осылайша, ластану түрлері: антропогенді, локаль, жаһандық, фонды-биосфералы, ол өз бетінен гидросфераның табиғи, катастрофиялық, физикалық, механикалық, микробиологиялық және т.б., яғни маңызды өлшемі бойынша су объектілері – су қоймалары мен өзге жасанды су қоймалары, өзендер, көлдер, мұхиттар мен теңіздер, жерасты және жерүсті сулары үшін қалыпты жағдайларды жоятын гидросфераға түсетін ластаушылар. Тұрғылықты жерлер ластануы атмосфералық ауа, су және топыраққа бұл жердің сипаттамаларын жағымсыз өзгертетін биологиялық, физикалық және химиялық агенттердің түсуі кезінде орын алады. Тұрғын орындардың ластануына өнеркәсіптің жылуэнергетика, химиялық, мұнай химиялық және металлургиялық салалары, сонымен қатар көлік те әкеледі, және де тұрғын жерлердің ластануы халық ауруларының күрт ұлғаюына әкеледі. Ол смог – түтін, тұман және тозаң қоспасы түрінде кездеседі.

Фотохимиялық тұман (смог) – бұл алғашқы және қосымша пайда болуының көпкомпонентті газдар қоспасы мен аэрозоль бөлшектері. Смогтың негізгі компоненттері: жерүсті озоны, азот пен күкірт оксидтері, қышқыл табиғат қоспаларының органикалық қосылыстары.

Смогтың пайда болуы шарттары:

1) атмосферада NO₂, көмірлісутегі және басқа ластаушылардың жоғары қоспаларының болуы;

2) қарқынды күн радиациясы;

3) желсіздік.

Өңделетін мұнайдың 1 т судың меншікті шығыны 2,0 т құрайды. Ағынды сулардың 3,0 млн м³ жылына ешбір тазартусыз 2 млн м³ тасталады. Қоршаған ортаға аса зиян келтіретіні жерүсті суларына минералданған, темір мен ұшпалы заттардың зор көлемі бар, және мүлдем ешбір тазартусыз тасталатын шахта сулары лас ағынды сулары. Ағынды сулардың 3,0 км³ ластанғандар үлесіне 80% келеді, бұл бар тазартушы құралдардың тиімсіздігі туралы айтады. Ағынды сулармен бірге сульфаттар, хлоридтер, фосформен азот қосындылары, дайын мұнай өнімдері, сонымен қатар формальдегидтер, метанол, бензол, күкіртті сутегі, күкіртті көміртегі, аса улы болып саналатын ауыр металдар қоспалары да тасталады. Химия және мұнайхимия кешені салаларында экологиялық жетілмеген өндірістері концентрациялары шектеулі мүмкін мәнінен жоғары заттармен атмосфералық ауаны ластау көздері болады. Бұл тастаулар топырақтың ары қарай ластануын анықтайды, мысалы, МӨЗ орналасқан қалалардың маңында 5 км радиуста ШМК-дан жоғары металдар коспасы.

Көлік-жол кешені табиғи орта ластануының ірі көздері болады. Жыл сайынғы зиянды заттардың 35 млн т-дан 80% автомобиль көлігі мен жол-құрылысы кешенінен, 8% - теміржол көлігіне, 2% жуығы - әуе көлігіне және тек қана 1% - су көлігіне келеді. Одан басқа, автокөлік қаладағы шудың негізгі көзінің бірі болып табылады және қоршаған ортаның жылулық ластануына маңызды үлес әкеледі.

Ресейде автомобиль көлігінен тастаулар жылына 20 млн т құрайды. Ішкі жану қозғалтқыштарының жұмыс жасаған газдарының құрамында 200 атаулы зиянды, соның ішінде канцерогенді заттар бар. Мұнай өнімдері, шиналар тозығы мен тежеуіш қалып өнімдері, хло­ридтер (жер жабындарының мұзға қарсы қолданылады) жол маңы мен су объектілерін ластайды. Белгілісі, ағымдағы ғасыр басында-ақ 500 млн жуық автокөлік пайдаланды; кейінгі жылдары оның екі есе өсуі күтіледі. Әрине, көліктің зиянды әсерін кеміту үшін түрлі анықталған шаралар қолданылды. Автокөлікте улылығы төмен дизель қозғалтқыштары мен бензинге арнайы қоспалар (метанол мен жоғары спирттер) қолданылады. Сұйытылған табиғи газды қолдану шығарудағы зияны заттардың үлесін (азот оксиді мен көміртегі, күл) 40% дейін кемітеді. Бензин-сутегілі отын (сутегі құрамы 12%) этили­рленген бензинді алмастыру қажет, бұнда қозғалтқыштар тиімділігі 20% өседі, отын шығыны 40%. Болашақта «идеал сутегілік отынды» қолдану ұсынылады.

Егер апаттар санының өсімінің себептерін қалыптастыратын болса: жұмыстардың жетекшілері, мамандары мен қызметкерлерінің қауіпсіздік талаптарын бұзу; техникалық қауіпсіздік нашарлауы мен апатқа қарсы тұрақтылық; тозуының жоғары дәрежесіне байланысты машиналар мен жабдықтардың сенімсіз жұмысы (50% дейін); жабдықтар мен машиналардың құрылымдық кемшіліктері мен қателіктері, қате инженерлік шешімдер; Ресей өнеркәсібінің өсіп келе жатқан өрт- және жарылыс қауіпті технологиялар өндірістік апаттардың потенциал көздері болады.

Экологиялық зардаптары бойынша апаттар аса қауіпті болып табылады: өндірістің мұнай- және өндру, көмір, химия, мұнайхимия және микробиологиялық салалары мен көлікте. Бұндай апаттардың шығынын болдырған кәсіпорындардың өзі анықтайды – яғни мұнай мен газ конденсатының шығынын, мұнайөнімдерімен ластанған жерлер мен акваторийлер рекультивациясы мен тазарту бойынша қажетті жұмыстар құнының өсуін ескерумен.

Шикі мұнай мен табиғи газды өңдеудің түрлі кезеңдерінде (мысалы, қайта айдау, каталитикалық крекинг, күкіртті жою, алкилдеу) газтәріздес және ерітілген және канализацияға қалдықтармен тасталады. Ең бірінші оларға ары қарай өңдеуге келмейтін технологиялық үрдістердің қалдықтары жатады. Материалдық эмиссиямен қатар өндірісте қолданылатын жылу бөлінеді, ол қоршаған ортаның жер суларын қыздырады.

Мұнайды өндіру кезінде қайта айдау мен крекинг қондырғыларының газтәріздес тастаулары шығады, негізінен, С_ПН_m көміртегілісутектер, СО көміртегі моноксиді, H₂S күкірттісутегі, NH₃ аммиак пен N_xO_y азот оксидінен тұрады. Атмосфераға шығарылу алдында газаулағыштарға жиналатын заттардың бөлігі, шырақтарда жағылады, нәтижесінде көмірсутектердің жану өнімдері пайда болады (СО көміртегі моноксиді мен мен SO₂ күкірт диоксиді). Крекинг қондырғыларынан шығатын газдар ағымындағы қатты бөлшектер қайта қайтып келеді. Алкилдеу үрдісінде шығатын қышқыл өнімдер жеке қондырғыларда толық термиялық ыдырайды, бірақ бұның кезінде атмосфераға шығатын HF фторсутегі пайда болады. Сонымен қатар, түрлі жылыстаумен, жабдықтарға қызмет көрсетудегі кемшіліктер, технологиялық үрдістің бұзылуы, апаттармен, сонымен қатар сумен қамтамасыз етудің технологиялық жүйесінен газтәріздес заттардың булануынан шығатын бақыланбайтын эмиссиялар бар.

Мұнай өңдеудің маңызды мәселелерінің бірі, жоғарыда аталған отынды (қарамай мен көлік отыны) өндіру мен пайдалану кезінде күкіртті газдың бөлінуімен байланысты қажетті күкіртсіздендіру. Күкіртсіздендіруді гидрокүкіртсіздендіру жолымен жүргізеді, бұл үрдіс кезінде H₂S бөлшектеп SO₂ дейін қышқылданады, екінші кезеңде S₀ элементарлы күкіртке дейін қалпына келеді. SO₂ (ел бойынша) барлық көлемінен 40% энергетика объектілеріне, 25% - мұнай өндіру кәсіпорындарына және 20% химия өндірісіне келеді.

Мұнайлы көмірсутектермен негізгі ластанулар тасымалдау мен өзендердің шығаруынан, сонымен қатар атмосфералық қалдықтардан болады. Мұнай өнімдерін тасымалдайтын танкерлермен болатын апаттар үлесі аса маңызды емес (5% жуық), бірақ сыйымдылығы 500 мың т. танкерлерді құрастыру мен іске енгізуге байланысты өзгеруі мүмкін – апат болар жағдайда ұлкен зардаптарға әкеледі.

Экологиялық мәселелерге тұрғын жерлердің энерго- және жылумен қамтамасыз ету жатады. Бұның өзі түсінікті, себебі кейінгі жылдары өндірістің мұнайөндіру салаларында бастапқы көздер ретіндегі үлесі 70% өсті. Қазіргі объектілердің энергияға қанықтығы зор көлем алды: өнімділігі 100 млн т/жыл типті мұнайөндіру зауыты өзінің өндірістік территориясында 200 ден 500 мың. т-ға дейін көмірсутегілі отыны бар, бұның энергия құрамы ~ тротилдің 2 мегатоннасына сәйкес. Технология үнемі қарқындап келеді, температура, қысым, қауіпті заттар мазмұны критикалық мәнге жақындап, өсіп келеді; дайындалатын өнімдердің көбі жарылыс-өртқауіпті және улы. Өкінішке орай, халықтың тұру жеріне энергияны тарату, жылу- және газбен қамтамасыз ету жақын орналасатын индустриалды аймақтардың пайда болуына әкеледі. Осылайша, қала табалдырығында орналасқан Мәскеу мұнай өндіру зауыты, жылына көмірсутегілі шикізаттың 12 млн т өңдейді, оның өндірісінде 40 технологиялық қондырғылар мен резервуарлар жұмыс істейді. Бұның бәрі жарылыс, өрттер мен апаттар мүмкіндігімен байланысты.

Кесте 1 - Мұнай көміртегілі сутектермен ластану көздері

Ластану көздері	Жалпы саны, млн т/жыл	Үлесі, %
1	2	3
Көлік құралдары, соның ішінде:	2,13	34,9
- кәдімгі тасымалдау	1,82	30,0
- зілзала (катастрофалар)	0,3	4,9
Өзендердің шығарылуы	1,9	31,1
Атмосферадан шығарылу	0,6	9,8
Табиғи көздер	0,6	9,8
Өндірістік қалдықтар	0,3	4,9
Қала қалдықтары	0,3	4,9
Жағалаудағы мұнайтазарту зауыттарының қалдықтары­	0,2	3,3
Ашық теңізден мұнайды өндру, соның ішінде:	0,08	1,3
- кәдімгі операциялар	0,02	0,3
- апаттар	0,06	1,0

Бақылау сұрақтары:

1 Адам әрекетінің климат пен табиғатқа әсері қандай?

2 Фотохимиялық тұман дегеніміз не?

3 Энергия алу үшін жанатын отынның негізгі түрлерін ата.

4 Энергияныңэнергия көздеріне не жатады. Олардың қоршаған ортаға әсері.

Дәріс 2 – ЖЭС пен ӨК зиянды шығарулары – 1 сағ

Жоспар:

1. Отын және түтін газдар құрамындағы улы заттар

2. Қоршаған ортаның энергетикалық ластануы

3. Табиғат пен адамға зиянды шығарындылардың әсері

4. Зиянды газ тәріздес қоспалардан жану өнімдерінің тазартуы

5. Зиянды заттардың жалпы жойылуы

Бақылау сұрақтары