Экология энергетики

ПЕРЕЧЕНЬ МАТЕРИАЛОВ

1.Теоретический раздел:

«Экология энергетики» - курс лекций;

2.Практический раздел:

«Экология энергетики» - методики расчетов вредных выбросов;

3.Контроль знаний:

«Экология энергетики» - перечень вопросов, выносимых на зачет;

4.Вспомогательный раздел:

«Экология энергетики» - типовая учебная программа для учреждения высшего образования.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Целью создания ЭУМК является приобретение студентами знаний для расчета количеств вредных выбросов при выработке электроэнергии и теплоты на ТЭС, проектировании топливосжигающих установок, генерирующих эти выбросы, а также систем очистки уходящих газов и жидких сбросов в экосистему.

Основной задачей преподавания дисциплины является подготовка специалистов для проектно-конструкторской и эксплуатационной деятельности на ТЭС и АЭС с использованием современных методов расчетов выбросов вредных веществ и способов их улавливания и обезвреживания.

Во время изучения дисциплины студенты знакомятся с опытом проектирования систем газоочистки и очистных устройств для жидких стоков, изучают передовые технологии и методы по снижению выбросов в атмосферу и водную среду.

Задачами ЭУМК являются: изучение законодательства и нормативных документов в области природоохранных технологий, используемых при проектировании очистных устройств различного назначения, изучение физикохимических явлений, влияющих на генерацию вредных веществ в газообразных продуктах топливоиспользующих установок, а также в сточных водах электростанций, освоение технологии выполнения и оформления технической документации экологического характера на проектируемый и действующий объекты энергетики.

Особенности структурирования и подачи учебного материала:

- теоретическая часть включает в себя курс лекций по дисциплине «Экология энергетики» и содержит 6 разделов по выбросам ТЭС и АЭС и их

2

влиянию на окружающую среду, в том числе оксидов азота и серы, золы и сточных вод;

-практическая часть состоит из методик расчета количества вредных выбросов в уходящих газах топливоиспользующих установок, а также сточных вод ТЭС;

-раздел контроля знаний содержит вопросы к зачету;

-вспомогательный раздел содержит типовую учебную программу по дисциплине «Экология энергетики».

Рекомендации по организации работы с УМК (ЭУМК): Материалы данного электронного учебно-методического комплекса можно использовать при выполнении дипломных проектов и работ, посвященных проектированию ТЭС и АЭС, оценки воздействия выбросов на окружающую среду.

Полученные знания при изучении данного электронного учебнометодического комплекса предназначены для формирования научного мышления и профессиональной ответственности инженеров энергетического профиля, которые должны явиться основой для приобретения умения проектирования очистных систем тепловых и атомных электрических станций.

3

1. КУРС ЛЕКЦИЙ

1.1. Введение. Роль энергетики в вопросах экологии. Выбросы ТЭС и АЭС и их влияние на окружающую среду

1.1.1. Основные положения

Современный уровень развития общественного производства характеризуется особой актуальностью целого ряда взаимосвязанных проблем, относящихся к природопользованию – основной форме взаимодействия общества и природной среды. Термин «Экология» имеет биологическое происхождение и означает учение о взаимоотношениях организмов растительного и животного мира и среды. В технической литературе этот термин давно используется для отражения взаимосвязи различных форм и проявлений современной жизни с окружающей средой. Экологические аспекты хозяйственного развития страны, включая энергетику, подчеркивают необходимость учета экологических и социальных последствий.

Научно-техническая революция во всех сферах общественного производства, а в энергетике особенно, в значительной степени усложнила характер связей в системе «человек – природа общество» и привнесла в нее целый ряд негативных сторон. Экологические проблемы развития производительных сил приобрели глобальные масштабы. Антропогенное загрязнение атмосферы приводит к существенному изменению ее состава, который в свою очередь вызывает изменение теплового состояния планеты, геохимические аномалии и т. п. Некоторые зарубежные ученые рассматривают вопрос о невозможности дальнейшего развития производительных сил с сохранением среды, пригодной для обитания человека, но при этом недооценивают возможности положительных изменений в связи с развитием научно-технического прогресса в области «экологически чистых» производств.

Деградация природной среды может быть предотвращена путем вмешательства государства в хозяйственную деятельность предприятий с оптимизацией их взаимоотношений с природной средой. Экологическая ситуация в стране вызывает необходимость применения системного подхода для учета всей совокупности процессов взаимодействия общества с природной средой и рассмотрения их как единой эколого-экономической системы.

В процессе хозяйственной деятельности общества выделяются следующие виды воздействия на окружающую среду, включая большие системы энергетики (рис. 1.1, 1.2):

●занятие пространства;

●изъятие ресурсов для хозяйственного пользования;

●механические нарушения;

●биологическое воздействие на ландшафт и его компоненты;

●тепловое воздействие;

6

●радиоактивное воздействие;

●шум;

●химическое загрязнение;

●физическое загрязнение (радиоволны, вибрация, электрическое поле). По характеру воздействия на окружающую среду энергетика относится к

сильно воздействующим отраслям, что нашло свое отражение в санитарноэкологической классификации производств, градации размеров санитарнозащитных зон.

В настоящем пособии рассматриваются вопросы, относящиеся преимущественно к химическому загрязнению атмосферного воздуха при сжигании органических топлив в котлах на тепловых электрических станциях и котельных энергосистемы. Система взаимодействия ТЭС и окружающей среды приведена на рис. 1.3.

В энергетике РБ в последнее время ежегодно сжигается порядка 12 млн. т у. т. В структуре топливного баланса природный газ превышает 90 %, остальное –мазут, попутный газ и др. Суммарные ежегодные выбросы токсичных веществ составляют порядка 100 тыс. т, в том числе окислов серы – 60 тыс .т, оксидов азота – 30 32 тыс .т, оксиды углерода – 5 тыс. т. В масштабах страны во всех отраслях народного хозяйства, а в энергетике в особенности, на природоохранную деятельность выделяются значительные средства, что позволяет целенаправленно решать экологические проблемы по многим направлениям. Энергетика является частью (подсистемой) в сложной эколого-экономической системе взаимоотношений человека, общественного производства с окружающей средой. В рамках этой системы природопользование осуществляется по следующим направлениям.

Классификация основных направлений

ивидов природопользования

1.Ресурсопотребление:

а) добыча ресурсов (в том числе выявление, изучение, подготовка, непосредственное извлечение);

б) ресурсопользование (без непосредственного извлечения из природной среды);

в) использование элементов среды как «вместилища» отходов производства и потребления.

2. Конструктивное преобразование:

а) комплексные программы преобразования природной среды; б) улучшение отдельных свойств ресурсов среды (мелиорация,

обогащение); в) защита от стихийных явлений;

г) ликвидация последствий хозяйственной деятельности.

3. Воспроизводство природных ресурсов:

7

а) непосредственное воспроизводство возобновляемых ресурсов (создание искусственных биогеоценозов, лесоразделение, опреснение морских вод);

б) создание условий для воспроизводства возобновляемых ресурсов (например, защита водоохранных лесов);

в) восстановление (рекультивация ландшафтов, очистка рек).

4. Охрана среды обитания и природных ресурсов:

а) предотвращение негативных воздействий производства и потребления; б) собственно охрана (консервация) ландшафтов; в) сохранение генетического разнообразия биосферы.

5. Управление и мониторинг:

а) инвентаризация, учет и контроль; б) регулирование состояний ресурсов и природной среды;

в) управление процессами природопользования.

Природоохранные мероприятия, реализуемые в энергетике в разной степени, относятся к приведенным выше основным направлениям природопользования. В рамках настоящего пособия более подробно будет рассмотрено два направления (п. 4 и 5 согласно классификации 1.1).

В основу природоохранной деятельности в энергетике, как и других отраслях народного хозяйства страны, положена концепция охраны окружающей среды как комплекс мероприятий по предотвращению ее загрязнения сверх научно обоснованного допустимого уровня. Работы по воспроизводству природных ресурсов в энергетике включают мероприятия по очистке продуктов сгорания топлив и сточных вод, рекультивации земель и направлены на ликвидацию источников загрязнения воздушного и водного бассейнов. Эти работы взаимосвязаны с последующей природоохранной деятельностью по ликвидации экологического воздействия энергетических объектов на окружающую среду.

Существуют активные и пассивные, прямые и косвенные методы охраны природы. К активным относят методы, связанные с непосредственным изменением экологических показателей источников выбросов загрязняющих веществ, к пассивным – нейтрализацию или ограничение влияния негативного воздействия различных объектов на среду обитания и ресурсы (создание санитарно-защитных зон, заповедники и т. п.). Прямые методы позволяют ограничить отрицательное воздействие непосредственно на объект, косвенные основаны на изменениях в элементах природной среды.

Непосредственное воздействие ТЭС на окружающую среду (рис. 1.3) характеризуется тем, что привносится в окружающую среду в результате реализации проекта и что из нее изымается:

химическое загрязнение биосферы (выбросы и сбросы загрязняющих веществ в газообразном, жидком и твердом состоянии);

тепловое загрязнение воздушного бассейна и водных объектов;

8

физическое воздействие (акустическое, электромагнитное, радиоактив-

ное);

изъятие природных ресурсов (вода, воздух на технологические нужды; земельное пространство для размещения основной площадки ТЭС, золошлакоотвалов, трасс; вырубка лесов).

Кроме того, для ТЭС характерно механическое воздействие на биосферу, не связанное с привнесением и изъятием из природной среды отдельных компонентов (например, травмирование микроорганизмов и рыбы в системах охлаждения ТЭС).

Показатели воздействия ТЭС на окружающую среду следующие: характер воздействия прямое, косвенное, кумулятивное, синергическое

и т .д. (определяет временной интервал между воздействием и его последствием, а также наличие промежуточных передатчиков воздействия);

интенсивность воздействия (поступление загрязнителя, энергии в единицу времени);

продолжительность воздействия (суммарное за определенный период время воздействия на окружающую среды, либо время однократного непрерывного воздействия);

динамика воздействия (изменение воздействия во времени непрерывное, периодическое, дискретное, кратковременное, разовое);

масштаб воздействия (его распространение по площади, численность и значимость объектов воздействия, его глубина).

В качестве источников воздействия ТЭС на окружающую среду рассматриваются те элементы технологического процесса энергопроизводства (в расчетном и нерасчетном режимах эксплуатации), функционирование которых является причиной изменения в окружающей среде. Источниками

9