Авторы: Носков А.С., Савинкина М.А., Анищенко Л.Я, Тихонова А.И.
Источник: Носков А.С., Савинкина М.А., Анищенко Л.Я – Воздействие ТЭС на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба / Ин-т катализа СО АН СССР, Ин-т химии твердого тела и переработки минерального сырья СО АН СССР, ГПНТБ СО АН СССР – Новосибирск. Изд. ГПНТБ СО АН СССР, 1990. – с. 8–22

Схема взаимодействия современной ТЭС со всеми сферами окружающей среды

     На рисунке показана типовая схема взаимодействия современной ТЭС со всеми сферами окружающей среды. Из рисунка видно, насколько велико и многообразно воздействие ТЭС на среду.

     Стрелками показаны направления основных характеристик взаимодействий энергетического оборудования ТЭС с атмо-, гидро- и литосферой. Ископаемое топливо извлекается из недр и после обогащения и переработки подается в топку парогенератора. Для обеспечения сжигания топлива из атмосферы подается воздух. Образующиеся продукты сгорания передают основную часть теплоты рабочему телу энергетической установки, часть теплоты рассеивается в окружающую среду, а часть уносится с продуктами сгорания в дымовую трубу, далее в атмосферу. В зависимости от исходного состава топлива продукты сгорания, выбрасываемые в атмосферу, содержат окислы азота (NOх), окислы углерода (СOx), окислы серы (SOх) углеводороды, пары воды и другие вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях. Удаляемые из топки зола и шлам образуют золошлакоотвалы на поверхности литосферы. В паропроводах от парогенератора к турбоагрегату (Т) в корпусах и ресиверах турбоагрегата, происходит передача тепла окружающему воздуху. В конденсаторе, а также в системе регенеративного подогрева питательной воды, включающей регенеративные водоподогреватели (Р), конденсатные и питательные насосы, теплота конденсации и переохлаждения конденсата воспринимаются охлаждающей водой, подаваемой циркуляционными насосами. Преобразование механической работы в электрическую энергию в электрогенераторе (Г) также сопровождается механическими и электрическими потерями, которые в конечном счете преобразуются в теплоту, передаваемую атмоcферному воздуху. Работа вращающихся механизмов, смесительных аппаратов, трансформаторов, связана с распространением в окружающей среде акустических воздействии, а работа трансформаторных подстанций (ТП) линий электропередач (ЛЭП), как и всех электрических машин, связана с возбуждением электромагнитных полей и тепловыделениями в окружающую среду. Кроме конденсаторов турбоагрегатов потребителями охлаждающей воды являются маслоотделители (МО), системы смыва и другие вспомогательные сиcтемы, образующие сливы на поверхность почвы или в гидросферу.

     Влияние ТЭС на атмосферу

     Дымовые газы являются основным источником загрязнения от действия ТЭС. Содержание вредных веществ в них определяет не только состояние атмосферы, но во многом и состояние почвы и водного бассейна, влияет на жизнь флоры и фауны и, конечно, человека. Из всей гаммы токсичных веществ, находящихся в дымовых газах, наибольшую опасность представляют зола, двуокись серы (SO2) и окислы азота (NOХ). Существуют разные способы и системы очистки дымовых газов. Часто (для золы всегда) это аппараты, устанавливаемые после конвективных поверхностей нагрева котлов.

     Зола представляет из себя твердые частицы негорючих элементов угля. В основном – это оксиды кремния (SiO2), железа (Fe2O3), алюминия (Аl2O3), магния (MgO), кальция (СаО), серы (SO3) и некоторые другие, в том числе незначительное количество мышьяка и тяжелых металлов (свинец, ванадий, хром, цинк). Для разных углей элементарный состав золы может значительно отличаться друг от друга. Однако, основной параметр, характеризующий золовые частицы – это их размеры или дисперсность. Они колеблются в широких пределах – от десятых и сотых долей микрона до 100 мкм и более, и зависят от способа сжигания. Следует отметить, что наибольшую опасность для человека представляют частицы размером 0,5...5 мкм, более крупные задерживаются в полости носа, более мелкие – выдыхаются. Содержание именно этого диапазона частиц в приземном слое атмосферы способствует возникновению у человека болезненных симптомов, вплоть до повышения смертности. Выбросы золы и очистка от них

     Воздействие ТЭС на гидросферу

     Эксплуатация тепловых электрических станций связана с использованием большого количества воды. Основная часть воды (более 90%) расходуется в системах охлаждения различных аппаратов: конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и др. Сточной водой является любой поток воды, выводимый из цикла электростанции. К сточным, или сбросным, водам кроме вод систем охлаждения относятся: сбросные воды систем гидрозолоулавливания (ГЗУ); отработавшие растворы после химических промывок теплосилового оборудования или его консервации; регенерационные и шламовые воды от водоочистительных (водоподготовительных) установок; нефтезагрязненные стоки, растворы и суспензии, возникающие при обмывах наружных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут.

     Составы перечисленных стоков различны и определяются типом ТЭС и основного оборудования, ее мощностью, видом топлива, составом исходной воды, способом водоподготовки в основном производстве и, конечно, уровнем эксплуатации. Воды после охлаждения конденсаторов турбин и воздухоохладителей несут, как правило, только так называемое тепловое загрязнение, так как их температура на 8...10°С превышает температуру воды в водоисточнике. В некоторых случаях охлаждающие воды могут вносить в природные водоемы и посторонние вещества. Это обусловлено тем, что в систему охлаждения включены также и маслоохладители, нарушение плотности которых может приводить к проникновению нефтепродуктов (масел) в охлаждающую воду. Масла могут попадать в сточные воды также из главного корпуса, гаражей, открытых распредустройств, маслохозяйств. Количество вод систем охлаждения определяется в основном количеством отработавшего пара, поступающего в конденсаторы турбин. Следовательно, больше всего этих вод на конденсационных ТЭС. На электростанциях, использующих твердое топливо, удаление значительных количеств золы и шлака выполняется обычно гидравлическим способом, что требует большого количества воды. Поэтому основным направлением в этой области является создание оборотных систем ГЗУ, когда освободившаяся от золы и шлака осветленная вода направляется вновь на ТЭС в систему ГЗУ. Сбросные воды ГЗУ значительно загрязнены взвешенными веществами, имеют повышенную минерализацию и в большинстве случаев повышенную щелочность. Кроме того, в них могут содержаться соединения фтора, мышьяка, ртути, ванадия. Стоки после химической промывки или консервации теплосилового оборудования весьма разнообразны по своему составу вследствие обилия промывочных растворов. Для промывок применяются соляная, серная, плавиковая, сульфаминовая минеральные кислоты, а также органические кислоты: лимонная, ортофталевая, адипиновая, щавелевая, муравьиная, уксусная и др. Наряду с ними используются трилон Б, различные ингибиторы коррозии, поверхностно-активные вещества, тиомочевина, гидразин, нитриты, аммиак. В результате химических реакций в процессе промывок или консервации оборудования могут сбрасываться различные органические и неорганические кислоты, щелочи, нитраты, соли аммония, железа, меди, трилон Б, ингибиторы, гидразин, фтор, уротропин, каптакс и т. д. Такое разнообразие химических веществ требует индивидуального решения нейтрализации и захоронения токсичных отходов химических промывок.

     При эксплуатации водоподготовки обессоленной воды на ТЭС возникают стоки от склада реагентов, промывок механических фильтров, удаления шламовых вод осветлителей, регенерации ионитовых фильтров. Эти воды несут значительное количество солей кальция, магния, натрия, алюминия, железа. Например, на ТЭЦ, имеющей производительность химводоочистки 2000 т/ч, сбрасывается солей до 2,5 т/ч. С предочистки (механические фильтры и осветлители) сбрасываются нетоксичные осадки – карбонат кальция, гидроксид железа и алюминия, кремнекислота, органические вещества, глинистые частицы. И, наконец, на электростанциях, использующих в системах смазки и регулирования паровых турбин огнестойкие жидкости типа иввиоль или ОМТИ, образуется небольшое количество сточной воды, загрязненной этим веществом. Методы очистки сточных вод подразделяются на механические (физические), физико-химические, химические и биохимические.