3579

Эксплуатационные затраты при использовании тканевых фильтров сопоставимы с электрофильтрами. При этом последние более сложны в эксплуатации и требовательны к электрическим свойствам пылей [12].

Кроме рукавных тканевых фильтров находят применение и карманные тканевые фильтры, хотя они и менее распространены. Фильтрующая ткань в них выполняется в форме прямоугольных плоских карманов, закрепленных на специальных рамах. Поток дымовых газов проходит через наружную поверхность ткани внутрь кармана. Таким образом, очистка дымовых газов от золы происходит на наружной стороне ткани.

Преимущество карманной конструкции фильтров заключается в возможности вывести из процесса работы любую отдельную камеру без выключения всей фильтровальной установки. Кроме того, есть возможность наращивания установки добавочными камерами. Вместе с тем, при одинаковых габаритных размерах в установке с рукавными фильтрами можно разместить большую фильтрационную поверхность, чем в установке с карманными тканевыми фильтрами. Обычно камерные фильтры применяют на малых энергоустановках.

Степень очистки дымовых газов фильтрами составляет до 99,9 %, содержание золовых частиц на выходе составляет от 35 до 50 мг/м3. Данные показатели отвечают требованиям современных экологически безопасных ТЭС.

После прохождения указанных ступеней очистки загрязненный газ может быть направлен в атмосферу без особых последствий для окружающей среды.

102

3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ГИДРОСФЕРЫ

3.1. Источники загрязнения вод на ТЭС и АЭС

Современное производство тепловой и электрической энергии сопровождается использованием природной воды. При этом неизбежны сбросы воды после технологического цикла. Последние имеют различную степень загрязненности. Особенно остро эта проблема стоит перед электростанциями, работающими как на органическом (ТЭС), так и на ядерном (АЭС) топливе. Как следствие, использование больших объемов требует соответствующих сооружений для очистки сточных вод. Технологическая схема ТЭС или АЭС предусматривает замкнутый цикл использования водных ресурсов внутри станции и лишь небольшой объем (от 5 до 10 %) потребляемой воды сбрасывается в окружающую среду. Тем не менее, предусматривается очистка воды как внутри производственного цикла, так и сбросных вод. Требования к качеству воды внутри цикла гораздо менее жесткие, чем к водам, направляемым в водоемы. Нормы качества воды устанавливают требования к составу и содержанию веществ в водоемах. Единицей нормирования также является ПДК. Различают ПДК водных объектов, предназначенных для хозяйственных и коммунально-бытовых нужд населения и объектов рыбохозяйственного назначения. Последние являются более жесткими в отношении нормирования. Данные ПДК проиллюстрированы в табл. 2.

Условия отведения возвратных (сточных) вод в водные объекты определяются с учетом степени смешения возвратных (сточных) вод с водой водного объекта на расстоянии от места выпуска возвратных (сточных) вод до ближайшего контрольного створа водопользования, а также фонового состава водных объектов в местах выпуска сточных вод.

103

Иными словами, чем чище водоем, тем более высокая степень очистки требуется. С другой стороны, такой подход

104

имеет и обратную сторону – содержание загрязнений не должно превышать ПДК. Это в общем то позволяет усугублять ситуацию с водоемами, содержание загрязнений в которых было существенно меньше ПДК.

Более перспективным представляется нормирование, при котором сброс примесей в водоемы со сточными водами не должен превышать их поступления с исходной водой. В этом случае будет гарантировано сохранение на длительную перспективу современного состояния водоемов. Однако при этом потребуется строительство шламоотвалов и солемогильников для сбора и хранения твердых отходов и рассолов, т.е. решение одной проблемы вызовет появление другой.

В связи с этим представляется целесообразным при создании перспективной экологически безопасной ТЭС, как и любого другого предприятия, разработать систему водопользования, которая исключала бы сброс отработанной и загрязненной воды в прилегающие водоемы, а образующиеся отходы могли быть использованы в дальнейшем на нужды производства, т.е. малоотходные предприятия. Это к тому же стимулирует сокращение водопотребления.

Вместе с тем реализация первых двух условий – сброс стоков не должен приводить к увеличению концентрации нормируемых примесей в водоемах выше допустимых, а масса отводимых со стоками примесей не должна превышать массу примесей, поступивших с исходной водой, — не представляет серьезных технических трудностей и должна стать нормой для всех предприятий.

Вода, используемая на ТЭС, классифицируется по способу использования. Различают свежую, оборотную, повторно и последовательно используемую воду. Из стоков классифицируют на нормативно очищенные, загрязненные сточные воды и пр. Подробная классификация приведена в [12].

Любая ТЭС или АЭС имеет в своей деятельности и безвозвратные технологические потери воды. К таким потерям относят испарение воды в оборотных системах охлаждения,

105

унос из градирен, унос со шлако-золоудалением, невозврат конденсата от потребителя, подпитка тепловой сети.

Расход воды на ТЭС зависит от ее типа, единичной мощности турбин и параметров пара, вида применяемого топлива, категории потребителей электрической энергии, пара и горячей воды. Увеличение мощности ТЭС или АЭС, использование газообразного топлива всегда ведет к сокращению удельного потребления воды на единицу вырабатываемого теплоносителя. При больших мощностях возникает проблема определения источника водоснабжения. Именно поэтому, цикл станции всегда является замкнутым, а сбросы воды в окружающую среду минимизированы.

Основное потребление воды на ТЭС связано с конденсацией пара в турбинах. Объем такой воды составляет от 85 до 95 % общего водопотребления. Для теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) данный показатель может быть существенно ниже и зависит от характеристик потребителей пара, а также степени и качества возвращаемого конденсата. Оставшиеся объем воды (от 5 до 15 %) используется для внутренних технологических нужд станции. Минимальное внутреннее потребление характерно для конденсационной электростанции (КЭС), работающей на газообразном топливе, поскольку отсутствуют расходы воды на подготовку жидкого топлива, на системы гидрозолоудаления для твердого топлива, на отпуск сторонним потребителям пара и восполнения теплофикационных потерь.

На ТЭЦ, кроме того, значительная часть воды тратится на восполнение потерь пара и конденсата у внешних потребителей, а также на подготовку подпиточной воды теплосети.

Сточные воды ТЭС классифицируют на 3 основные категории: это нормативно чистые, нормативно очищенные и загрязненные сточные воды.

106

В табл. 3 приведена структура потребления воды в за-

висимости от типа станции (удельные показатели водопотребления м3/Мвт·ч).

При этом под свежей понимается вода, поступающая в цикл станции из внешнего источника (река, водохранилище, скважина) или же после очистных сооружений самой станции. Под повторно используемой понимается вода, которая несколько раз используется в цикле, пройдя этап очистки. Примером может служить использование очищенной воды после мазутного хозяйства в системе оборотного водоснабжения станции. Под последовательно используемой понимается вода, которая последовательно проходит несколько технологических этапов без улучшения качества или существенного изменения температурного режима. Например, вода после конденсаторов идет на гидрозолоудаление.

Наиболее крупные потребители воды на ТЭС и АЭС приведены в табл. 4 (расходы всех потребителей представлены в процентах от расхода охлаждающей воды на конденсацию отработавшего в турбине пара, который принят за 100 %).

107

Рассмотрим основные направления использования воды на ТЭС и возможное загрязнение.

3.2.Основные направления использования воды на ТЭС

иклассификация источников загрязнения

Система охлаждения конденсаторов турбин и вспомогательного оборудования. Расход и температура воды,

направляемые в конденсаторы турбин напрямую влияют на величину выработки электрической энергии станцией. Поскольку температура воды зависит от условий окружающей среды, то определяющим будет являться расход охлаждающей воды для создания вакуума в конденсаторе турбины.

Для охлаждения такой воды используют прямоточную систему охлаждения (забор воды из реки, сброс нагретой воды

108

в реку), оборотную систему с водохранилищем и оборотную систему с брызгальными бассейнами или градирнями.

Применение оборотных систем позволяет снизить потребление свежей воды, снизив при этом нагрузку на очистные сооружения и тепловое загрязнение водоемов. В случае оборотной системы водоснабжения подпитка технологического цикла водой составит до 5 %.

На ТЭС вода используется также для охлаждения подшипников вспомогательных механизмов основного оборудования, к которым относятся насосы, мельницы, дымососы, вентиляторы и другие.

Системы гидрозолоудаления. Использование воды в таких системах характерно только для ТЭС, работающих на твердом топливе. Сжигание последнего неизбежно связано с образованием золы и шлака, удаление которых на золоотвалы происходит за счет воды. Расход воды в них составляет от 15 до 40 м3/т золы и шлака.

В случае использования прямоточной системы водоснабжения грубодисперсные примеси отстаиваются на золоотвалах, а осветленная вода направляется в водоем. Имеет место риск повышения количества твердых частиц в водоеме, что приведет к заиливанию. При этом в воду могут попасть токсичные примеси золы и шлака.

С точки зрения экологической безопасности наиболее эффективными являются оборотные системы. При их работе часть золы и шлака растворяется в воде, при мокром улавливании в воде растворяются оксиды серы и азота. В оборотной воде остаются токсичные вещества такие как ванадий, мышьяк, ртуть, фтор. Возможно образование кальциевых отложений. В зависимости от состава топлива pH воды в оборотных системах гидрозолоудаления может быть от сильнокислотного до сильнощелочного. Состав золы и шлака зависит от марки топлива. Кроме того, при мокром золоулавливании (очистке газов) растворяются оксиды серы, азота, углекислый газ. Возможно растворение и токсичных веществ: ванадия, мышьяка,

109