Контрольная работа: Екологічні проблеми енергетики
корисної дії, %
1. Екологічні проблеми теплоенергетики
1.1 Теплоелектростанції (ТЕС)
Широке використання вугілля та інших видів викопного палива з метою одержання електричної енергії має явні переваги, оскільки електричну енергію неважко передавати навіть на значні відстані, машини і механізми можна розташовувати далеко від генераторів. Нині набуває поширення й електричне обігрівання житла - при цьому в будинках не спалюють ніякого палива і там не утворюється ні диму, ні золи.
Сьогодні теплоенергетику справедливо називають основою технічного прогресу. Але за використання енергії у вигляді електрики ми несемо і певне покарання. За масштабами впливу на навколишнє середовище ця галузь посідає одне з перших місць. Велика кількість теплоелектростанцій (ТЕС) і теплоелектроцентралей (ТЕЦ) спалюють мільйони тонн органічного палива. На їх частку припадає приблизно четверта частина всіх шкідливих викидів.
Екологічний вплив ТЕС на навколишнє середовище залежить від виду палива. Для спалювання в топках ТЕС використовують три групи органічних ресурсів - тверді (вугілля і горючі сланці), рідкі (мазут, дизельне і газотурбінне паливо) і газоподібні палива (природний газ, біогаз та ін.).
При спалюванні твердого палива на ТЕС в атмосферу викидаються: летка зола з частками палива, що не згоріло, сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди вуглецю і азоту, фтористі сполуки та газоподібні продукти неповного згорання палива. Побічним продуктом, що утворюється при згоранні вугілля, є вугільна зола. Золовідвали займають величезні площі землі, які вилучаються з раціонального господарського використання.
У вугіллі містяться вкраплення радіоактивних ізотопів цезію і торію. При спалюванні ці елементи роблять свій внесок в радіоактивне забруднення навколишнього середовища.
При спалюванні рідких видів палива (зокрема мазуту) з димовими газами в атмосферу надходять сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, тверді і газоподібні продукти неповного згорання палива, сполуки ванадію, солей натрію та ін.
При спалюванні природного газу єдиним найбільш істотним забруднювачем атмосферного повітря є оксид азоту (його утворюється на 20% менше, ніж при спалюванні вугілля). Природний газ є найбільш екологічно чистим видом енергетичного палива.
Порівняльні дані про вміст шкідливих домішок у димах традиційних видів палива наведені в табл. 2.
Для запобігання забрудненню атмосфери продуктами згорання палива та з метою зменшення ймовірності утворення кислотних дощів необхідно на ТЕС і ТЕЦ змінити технологію.
Це можна зробити в таких напрямках:
а) розсіювання оксиду сірки в більш високих шарах повітряного басейну за допомогою спорудження на ТЕС високих димових труб;
б) використання вугілля з низьким вмістом сірки на нових установках;
в) очищення вугілля від сірки;
г) використання порошкоподібного вугілля і видалення сірки з топочних газів, що відходять.
Комплексна підготовка вугілля до спалювання дозволяє знизити і спростити процес спалювання палива, скоротити витрати палива і знизити працевтрати на транспортування, зокрема, для індивідуальних споживачів у затареному вигляді і з протипиловою обробкою (парафінування). Аналогічні підходи застосовують і до високосірчистої нафти.
Таблиця 2. Вміст основних шкідливих домішок у димах
| Паливо | Шкідливі домішки | ||
| легка зола | SO2 | Nox | |
| Вугілля: | |||
| - березівське буре | 6,66 | 0,48 | 0,41 |
| - кузнецьке СС | 20 | 0,85 | 1,22 |
| - донецьке виснажене | 24,2 | 5,4 | 0,70 |
| - екібастузьке | 63,9 | 2,24 | 0,79 |
| - підмосковне буре | 50,5 | 11,2 | 0,58 |
| - естонські сланці | 81,5 | 3,56 | 0,65 |
| Мазут (3% сірки) | 0,1 | 3,98 | 0,8 |
| Газ | - | - | 0,7 |
Запропоновані й принципово нові методи очищення топочних газів. Досить поширеним є "допалювання" первинних продуктів згорання.
Однією з проблем теплоенергетики є утилізація золи. Останнім часом золу стали використовувати для різних цілей. Бетони, в яких міститься 20% золи, дають скорочення циклу пропарювання виробів удвоє. Вироби з додаванням золи морозостійкі, краще протистоять агресивному середовищу, мають ідеальну гладку поверхню. Золу використовують як мінеральну добавку в асфальтобетон і замість піску в керамзитобетоні. Досить перспективним є застосування золи у виробництві цегли і зольного гравію.
Інший недолік ТЕС полягає в тому, що перетворення теплової енергії, яка міститься у викопному паливі, супроводжується колосальними втратами.
Сучасна теплова електростанція, яка працює на вугіллі і виробляє пару для наступного перетворення її енергії за допомогою турбогенератора в електричну, досягає ефективності 40%, іншими словами, лише 40% теплової енергії, яку віддає вугілля під час згорання, перетворюється в електричну. Такою ж приблизно є й ефективність теплових електростанцій, які використовують нафту.
Одержання електричної енергії супроводжується марним використанням великої частини теплової енергії викопного палива - вугілля, нафти та природного газу. Особливо великими є витрати, коли одержана електрична енергія знову перетворюється в тепло на місці її використання.
При одержанні електричної енергії виділяється зайве тепло, яке необхідно кудись відводити. Коли такі "теплові відходи" викидаються в навколишнє середовище, це може призвести до небезпечних наслідків. Ось чому надлишок тепла в навколишньому середовищі класифікується як теплове забруднення.
Багато праць присвячено тепловому впливу на живі організми у зв'язку з місцем розташування теплоелектростанцій. Ці дослідження показали, що явно небезпечний вплив здійснюють ті електростанції, які розташовані в більш теплих кліматичних областях, оскільки організми, що живуть там, часто потрапляють в умови, близькі до верхньої температурної межі виживаності. Додаткове тепло від ближньої електростанції нерідко перевищує температурний поріг нормального існування організмів.
Розв'язати проблему теплового забруднення навколишнього середовища можна двома шляхами - знайти надлишковому теплу корисне використання або перейти на охолодження замкненого типу з використанням градирень або ставків-охолоджувачів.
Охолодження замкненого типу має дві переваги. По-перше, якщо тепло передається від охолоджувальної води в атмосферу, то немає необхідності викидати охолоджуючу воду в озеро чи річку. Тим самим усувається небезпека підігрівання водних організмів. По-друге, зменшується не тільки теплове забруднення, але й кількість охолоджуючої води, яка забирається з річок, скорочується на кілька відсотків порівняно з кількістю, яка необхідна при охолодженні відкритого типу. Справа в тому, що одна і та ж вода знову і знову використовується для охолодження відпрацьованої пари з турбін. У результаті кількість води, яка забирається на потреби електростанцій, значно скорочується, що дозволяє використовувати воду з іншою метою.
Величезним недоліком теплоенергетики є те, що викопне вуглеводне паливо - вугілля, нафта і природний газ - належить до вичерпних невідновних природних ресурсів. Це дуже нераціональне використання копалин, які природа накопичувала впродовж багатьох геологічних ер, оскільки вуглеводневі ресурси -чудова сировина для хімічного синтезу.