Влияние электрических сетей на окружающую среду

Влияние электросетей на окружающую среду является общим для всех типов ЭС и, в целом, негативным, проявляется через воздействие электромагнитных полей (ЭМП) естественного или техногенного происхождения на человека и другие живые организмы, и все элементы ОС.

При сильном геомагнитном фоне Земли и развитых техногенных системах, использующих ЭМП, в том числе системах производства, передача и распределения электроэнергии следует рассчитывать влияние техногенных усиленных ЭМП.

Направление влияния: на клетки головного мозга; на иммунитет к сердечно-сосудистым и онкологическим заболеваниям, к нервным болезням. Например, в Саратове – на вышке телепередающего центра после 2000г. 22 телепередатчика вместо 2-х до 1990г.; в Москве – Останкино превышение предельно допустимого уровня (ПДУ) ЭМП в 4 раза – проблемы со здоровьем у жителей многоэтажек по соседству.

Причины:

1. влияние ЭМП на синтез меланина в головном мозге. Меланин – продукт окислительных превращений ароматической аминокислоты – тирозина. Собственно меланин нужен для синтеза ряда важных гормонов (щитовидные, адреналин и др.).

2. переменное ЭМП даже большой частоты может изменять свойства воды, а в фантоме ткани человека 80–85% воды в разных состояниях. Наиболее опасно длительное воздействие ЭМП на близких расстояниях. (Проф. Сергей Сучков – физфак СГУ).

Напомним в этой связи, что сегодня принятый в мире состав фантома ткани человека: C₇H₂₀O₃₂N₂.

Некоторые единицы магнитных полей и индукции:

1Вебер – 1 Вб = 1 Тл ∙ м² = 10⁸ Мкс – единиц магнитного потока;

1Тесла – 1Тл = 1 Вб/м² = 10⁴ Гс – ед. магн. индукции (Тл = Н/(А·м));

1Эрстед – Э – 79,6 А/м – ед. напряженности магнитного поля; А – Ампер, единица тока

1Гаусс – 10^-4 Тл – ед. магн. индукции;

1Максвелл – 1Мкс – ед. магн. потока.

Вдоль ВЛ устанавливается санитарно-защитная зона (СЗЗ) с граничной напряженностью электрического поля 1 кВ/м. Ширина СЗЗ для ЛЭП – 750 и 1150 кВ: 120 и 160. Допускается напряженность не более 15 кВ/м на маршруте обхода, < 5 кВ/м на рабочих местах.

Под опорой, площадкой подстанции земля изымается, а в охранной зоне – нет. Там можно вести с/х работы с ограничениями.

Просеки (СЗЗ) приводят к потере леса, ущербу от миграции промысловых животных, гибели ценных растений, животных и птиц (крупные: орел степной, курганник). Высоковольтные "долготные" ЛЭП мешают миграции перелетных птиц.

Для электроподстанций нормируются шумовые воздействия 30 дБ на уровне открытой форточки (особо неблагоприятны низкочастотные шумы 50–150 Гц).

Лекция 3. Технологии десульфуризации на тэс

Термин "десульфуризация" можно относить ко всем путям и способам ограничения содержания серы, в том числе, в котлоагрегатах, в дымовых газах.

По данным США до 55–60% выбрасываемой в атмосферу серы приходится на долю энергетических предприятий, а ущерб за сброс серных соединений относимый на 1 кВт∙ч вырабатываемой тепловой и электроэнергии может достигать 5÷10% их себестоимости.

Выбросы соединений серы вызывают:

• заболеваемость и смертность людей;

• гибель хвойных пород деревьев;

• разрушения строительных конструкций;

• выпадение "кислотных" дождей;

• снижение урожайности продукции в сельском хозяйстве;

• разрушение памятников архитектуры.

Приведенные характеристики зольности и серности топлива следующие.

Приведенная зольность

Приведенная сернистость

–органическая и колчеданная;

S_с – сульфатная (почти вся переходит в золу)

Здесь: A_пр, S_пр – содержание в % на 10⁶ Дж низшей теплоты сгорания топлива, или это вес золы, серы в кг, приходящейся на 10⁸ Дж (100 МДж) низшей теплоты сгорания.

Топлива с A^п 4 кг/10⁵ ккал – малозольные (антрацит, бурые угли – частично, каменные угли – в большинстве).

Для горючих сланцев A^п = 20÷40 кг/10⁵ ккал.

Для бурых углей A^п = 8÷10 кг/10⁵ ккал.

Различают три возможные стадии удаления серы:

• удаление серы из топлива, мазутов;

• в процессе горения в котле;

• из дымовых газов.

Десульфуризация твердого топлива:

а) сухое или твердое обогащение;

б) гидротермическая переработка;

в) воздействие высоких температур и давлений в присутствии кислорода, водяного пара или водорода и катализатора.

Сера в твердом топливе содержится в виде:

• включенный колчедан (FeS₂);

• соединения органической массы вещества топлива;

• сульфатная серы (малая доля).

Способ а). Простыми методами обогащения из угля может быть удалена только колчеданная сера или (пирит).

Плотность колчедана 4,85–5,1, т.е. в 2,5 раза выше плотности собственного угля. Если доля колчеданной серы значительна и крупными включениями, а уголь измельчен, то тогда процесс обогащения эффективен.

Способ б). Химическое отделение от угля органической серы – гидротермическое обессеривание углей – сложно. Измельченное топливо обрабатывается в автоклавах при Т=225–350 °C и давлении 1,75 МПа щелочными растворами, содержащими гидраты окиси натрия и кальция. Уголь отделяется от жидкости, в центрифугах сушится, а жидкость, содержащая сульфиды натрия и кальция, регенерируется в результате обработки углекислотой. Получающийся сероводород перерабатывается в элементарную серу.

Способ в). Гидрогенизация (H₂), парокислородное дутье (H₂O), газификация (О₂) – это возможные пути удаления из твердых топлив серы. Для десульфуризации жидких топлив применяют: крекинг, гидрокрекинг.

Гидрогенизация (Н₂-гидрогениум) – это присоединение водорода к простым или сложным химическим соединениям, главным образом, в присутствии катализаторов. Если при этом происходит разрушение молекул под воздействием тепла, света, давления – это деструктивная гидрогенизация.

Примером деструктивной гидрогенизации является метод Ф.Бергиуса, К.Боша – 1931г. (Германия) – Фридрих Бергиус – "бергинизация" – в 1912–13г. разработал способ получения жидкого моторного топлива, деструктивной гидрогенизацией угля и тяжелых масел.

Совместно с К. Бошем они стали лауреатами Нобелевской премии за создание реальной установки для взаимодействия угля и водорода при высоких давлениях и температурах в присутствии катализатора с получением метанола (CH₃OH).

Газификация угля. Успешно ведется переработка бурого подмосковного угля в генераторах на парокислородном дутье в газообразное топливо (в том числе подземная). Газификация топлива – производство генераторных газов из углей, мазута, сланцев, торфа, древесины, биомассы, окислением топлива в газогенераторах при высокой температуре, воздухом (воздушный газ), водяным паром (водяной газ), комбинированным окислителем (полуводяной газ). Под давлением при парокислородном дутье – получают "городской" газ (до 15% метана), для жидких топлив применяют крекинг – процесс (англ. cracking – разрушение, разрушающий удар) переработка нефти и ее фракции для получения моторных топлив.

Термический крекинг – при действии высокого давления(4-5 МПа) и температуры (450–550 °С), каталитический крекинг – при параметрах 0,2–0,3 МПа, 450–520 °С, в присутствии катализаторов (алюмосиликатов).

Для переработки нефти с высоким содержанием сернистых и смолистых веществ применяют каталитический крекинг при 350–450 °С и давлении водорода 3–14 МПа (гидрокрекинг) в присутствии катализаторов – алюмосиликатов.

В отличие от крекинга пиролиз – разложение веществ под воздействием высоких температур – глубокое термическое превращение нефтяного и газового сырья для получения непредельных и ароматических углеводородов.

Ароматические углеводороды – бензол, нафталин, их производные – анилин, фенол и др., содержащие в молекулах циклы из 6 атомов углерода. Первые из открытых представителей обладали приятным запахом, отсюда название "ароматические".

Непредельные – спирты, кислоты, в молекулах которых все или некоторые атомы углерода соединены между собой кратными или ненасыщенными связями в открытые цепи или циклы C_nH_2n, C_nH_2n-2.

Подготовка к сжиганию горючих сланцев.

Горючие сланцы наиболее трудное топливо из всех видов органического топлива, применяемых в энергетике.

Содержание SO₂ в уходящих газах доходит до 7–11 грамм на м³ (т.е. более чем в 10 раз выше допустимого).

Трудности при сжигании:

• шлакование топочной камеры;

• занос газового тракта летучей золой;

• повышенный эрозионный износ поверхностей нагрева, особенно тех, что расположены в зоне конвективного теплообмена.

Необходима газификация пылевидного сланца в восходящем потоке.

Пирогазификация высокосернистых сланцев.

Сланец в виде пыли грубого помола нагревается до 700–750 °С путем смешения с газовым теплоносителем в реакторе, расположенным перед фронтом котла. До 80% органической части переходит в летучие продукты, в составе которых H₂S.

Карбонаты минеральной части диссоциируют с образованием диоксида углерода и свободной окиси кальция. В результате их взаимодействия с сероводородом образуется сульфид кальция и сера из смеси газов переходит в твердую фазу потока.

На выходе из реактора из смеси газов улавливается основная масса пылевидного кокса, который дожигается в циклонной топке, для получения газового теплоносителя, направляемого в реактор.

В топочную камеру котла поступает горячий газ – смесь теплоносителя с газом скоростного пиролиза сланцев.

При дожигании пылевидного кокса в циклонной топке сульфид кальция доокисляется до сульфата.

Основная часть серы исходного топлива удаляется с зольным остатком.