Мероприятия по охране окружающей среды на практикуемой ТЭС

 

Тепловые электрические станции

ТЭС преобразуют энергию топлива, образующуюся при его горении, в электрическую; причем в процессе горения часть теплоты и продукты горения выбрасываются в окружающую среду. Если ТЭС работает на мазуте, то до горения его смешивают с паром и распыляют в горелках, где он не весь реагирует: так появляются замазученные стоки, которые сливаются в окружающую среду. Технология ТЭС требует очистки воды, причем используется

Н-катионирование и ОН-анионирование. При регенерации ионообменных фильтров стоки, содержащие CaSO4, MgSO4, NaCl и т.п., в окружающую среду. Теперь подробнее рассмотрим взаимодействие тепловых электростанций на воздух, воду и землю.

 

Воздействие ТЭС на природные воды

 

Вода является важнейшей составляющей живого вещества, без которой невозможна жизнь на нашей планете.

Вода является обязательным компонентом практически всех технологических процессов. Вода является рабочим телом любой электростанции, на некоторых ТЭС вода отводит тепло, также ТЭС сбрасывают различные стоки в воду.

Воздействие тепловых электростанций на водные объекты осуществляется по двум направлениям: использование водных ресурсов и прямое воздействие ТЭС на качественное состояние водных объектов путем сброса в них сточных вод с повышенными по сравнению с природной водой концентрациями загрязняющих веществ.

В условиях ограниченности свободных водных ресурсов и ухудшения качественного состояния водных объектов при ужесточении требований к качеству воды оценка масштабов воздействия ТЭС на водные объекты становится одним из основных вопросов прогноза развития электроэнергетики.

 

Теплые воды

 

Для охлаждения различных аппаратов ТЭС применяется вода. Основное ее количество расходуется на охлаждение конденсаторов турбин. На конденсацию 1 тонны отработавшего в турбине пара приходится расходовать в зависимости от времени года 50 (60 тонн воды. На ТЭС мощностью 4000 МВт вырабатывается около 13000 т/ч пара, однако часть этого пара направляется в регенеративные подогреватели, а в конденсатор идет около 10000 т/ч пара. Для конденсации этого количества водяного пара в конденсаторы необходимо подавать до 500000 тонн охлаждающей воды в час. Температура этой воды повышается всего лишь на 8-10С, но оказывается, что и такое, казалось бы незначительное повышение температуры уже отражается на всей экологической обстановке естественных водоемов. Сбрасывать эти воды непосредственно в реки и озера нельзя. Такой сброс приводит к разрастанию сине-зеленых водорослей, происходит значительное обеднение воды растворенным кислородом, погибают обитатели воды, не терпящие высоких температур и т.д.

Вследствие этого приходится применять способы, ослабляющие это «тепловое загрязнение» водоисточников, а во многих случаях и полностью отказываться от сброса теплых вод в реки. Если электростанция расположена на берегу мощной реки, то можно избежать последствий теплового загрязнения, применяя специальные смесительные устройства, распределяющие тепло на большую массу воды и снижающие тепловое воздействие. Можно также пользоваться различными температурами воды по глубине водоема или применять предварительное, т.е. перед сбросом, охлаждение теплых вод путем их разбрызгивания. Такой способ одновременно способствует и насыщению воды кислородом. Можно также перейти на замкнутое охлаждение – прудовое там, где позволяет местность или в градирнях.

Замкнутое прудовое охлаждение может быть организовано на ТЭС, находящихся в отдалении от больших населенных пунктов. Создается система прудов, точнее, озер, соединенных между собой протоками. В одно из этих озер спускают теплые воды, которые постепенно перетекают из озера в озеро, охлаждаясь при этом. Из последнего по пути воды озера ТЭС забирает воду для охлаждения. В такой системе прудов – озер тепло охлаждающей воды может быть использовано для разведения теплолюбивых рыб, обогрева теплиц и оранжерей и других полезных целей.

К сожалению, на ТЭС, расположенных в больших городах и крупных населенных центрах, такой способ не осуществим, так как он требует значительных свободных площадей для организации прудов – озер. В этих ТЭС приходится переходить на замкнутые системы охлаждения при помощи градирен, т.е. специальных сооружений, наверх которых подается теплая вода, стекающая по насадке градирен вниз, в бассейн, расположенный под градирней. Теплая вода охлаждается встречным потоком воздуха.

Особый интерес представляют маслоохладители. В систему охлаждения включены не только конденсаторы турбин, но и ряд других аппаратов, которые хотя и требуют несравненно меньшего расхода охлаждающий воды, но способны эту воду загрязнять. К таким аппаратам относятся маслоохладители – трубчатые аппараты, которые в процессе эксплуатации могут пропускать некоторые количества масел в охлаждающую воду. Следствием этого является ее загрязнение нефтепродуктами, причем масла попадают в общей поток охлаждающей воды. Предложен ряд способов для устранения этого загрязнения: изменение конструкции маслоохладителей, выделение их в самостоятельную систему охлаждения, повышение давления охлаждающей воды и т.д. Наиболее часто применяется сооружение промежуточного водяного теплообменника, где существуют два контура: маслоохладитель – теплообменник и теплообменник – градирня – конденсатор. При этом маслами может загрязняться только малый контур, так как давление воды, охлаждающий маслоохладитель, выше давления в малом контуре.

 

Обмывочные воды

 

Особенностью ТЭС, сжигающих жидкое топливо, т.е. сернистые мазуты или нефть, является высокое содержание серы, никеля и ванадия в топливе. Так сернистые мазуты от уфимской и сибирской нефти содержат около 100 г. ванадия, 10-15 г. никеля, и примерно 5 г других металлов в каждой тонне этого топлива.

На станции мощностью 4000 МВт сжигается за час 900 т мазута. При этом освобождается 90 кг ванадия, 15 (20 кг никеля и около 5 кг других металлов. Большая часть этих веществ в виде различных окислов выбрасывается в атмосферу с уходящими газами; от 5 до 15% оседает в системе котла на различных поверхностях. Отлегающие в зоне низких температур соединения могут быть смыты водой, так как они состоят из растворимых сульфатов ванадия V(SO4) 3, ванадила VOSO4, сульфатов никеля NiSO4 и железа FeSO4. Соли железа являются продуктом коррозии металлических поверхностей сернистыми соединениями, главным образом серной кислотой.

Технология обработки обмывочных вод с извлечением из них ванадия разработана ВТИ. Она заключается в частичной нейтрализацией этой воды до рН 4. В этих условиях осаждается часть железа и практически весь ванадий. Осадок отделяется и направляется металлургам для выплавки феррованадия, а жидкость подвергается окончательной нейтрализации для полного осаждения железа и других примесей. Освобожденная от металлических соединений вода может быть возвращена для проведения следующих обмывок. Физиологические свойства ванадия и его соединений весьма опасны. Соединения ванадия ядовиты. При попадании их в организм человека развивается поражение дыхательных путей, нарушается деятельность сердца, почек и печени.