При генерации энергии проблемными задачами являются:
снижение образования загрязнений в источнике: рециркуляция
газов, снижение коэффициента избытка воздуха; двустадийнос
горение, совершенствование воздухоподачи, горелочных устройств,
использование гидротоплив, снижение дисбалансов роторов, со-
вершенствование проточных частей турбомашин;
снижение загрязнений на пути их распространения (совершен-
ствование золоуловителей, способов сероочистки, азотоочистки,
каталитической очистки, способов очистки или утилизации неф-
тесодержаших вод, создание эффективных амортизаторов, шумо-
глушителей и экранов).
При производстве 1 кВт • ч электроэнергии на ТЭС тепловые
отходы в атмосферу и воду составляют соответственно 400 и
135 ккал, на АЭС — 130 и 1900 ккал. Средняя АЭС производитель-
ностью 3000 мВт электроэнергии за 1 ч производит более 5 млрд
ккал бросового тепла. Охлаждающая способность поверхности воды
варьирует в зависимости от ветра и температуры от 7 до 36 ккал в
час на 1 м2 на каждый градус разницы между температурой воды и
воздуха. Следовательно, для рассеивания тепла стации мощностью
3000 мВт требуется 1800 га водной поверхности.
Необходимость эколого-экономического регулирования аэро-
техногенного воздействия предприятий топливно-энергетическо-
го комплекса (ТЭК) обусловлена приоритетным положением про-
блемы сокращения выбросов вредных веществ в воздушный бас-
сейн. Традиционный подход к снижению аэротехногенного воз-
действия на окружающую природную среду предприятий ТЭК ос-
нован на оценке их природоохранной деятельности по количеству
уловленных вредных веществ в системах очистки и предполагает
оптимизацию технологических процессов по критериям экологи-
ческой безопасности на всех этапах технологической цепочки про-
изводства тепла и электроэнергии из органического топлива: вы-
бор топлива, топливоподготовка, сжигание топлива, очистка от-
ходящих газов, эмиссия загрязняющих веществ в окружающий
воздушный бассейн.
Высокая токсичность, широкое распространение в атмосфере,
относительно длительные сроки пребывания в ней — свойства, ко-
торые выделяют из состава отходов ТЭК оксиды серы, азота, угле-
рода и золу, содержащую тяжелые металлы. Именно эти примеси
имеют наибольшую долю в объеме валового выброса загрязняющих
веществ предприятиями ТЭК в окружающую среду.
Для традиционной энергетики основная эколого-экономиче-
ская проблема — выбор топлива (мазут, уголь, природный газ,
горючие сланцы, торф, древесина). Критерием выбора является
максимальный эколого-экономический эффект, заключающийся
В экономически обоснованном использовании топлива в техноло-
гическом процессе производства энергии с минимальным ущер-
бом для окружающей природной среды. С этой целью в ТЭО про-
водится анализ технических характеристик топлива — зольности,
сернистости, влажности и теплоты сгорания, а затем осуществля-
ется выбор рациональных технологических элементов:
на этапе топливоподготовки предусматривается обессеривание
топлива, использование технологии гидротоплив, комбинирова-
ние топлива с коммунально-бытовыми отходами и отходами дере-
вопереработки;
на этапе сжигания топлива используется ввод рециркуляцион-
ных газов, снижение коэффициента избытка воздуха, двустадий-
ное сжигание топлива, использование паровых форсунок;
на этапе пылегазоподавления проектируются электрофильтры,
термическая нейтрализация.
Предприятия ТЭК оказывают значительное воздействие на вод-
ные объекты, в основном, в форме теплового загрязнения, кото-
рое приводит к целому комплексу как прямых, так и косвенных
отрицательных следствий: в 5—6 раз увеличивается испарение воды
и, в результате, значительно повышается минерализация вод, на-
рушается карбонатно-кальциевое равновесие, в подогретых водах
снижается растворимость кислорода, В типовом водоеме-охладите-
ле сдвиг даты весеннего очищения от льда почти линейно связан с
тепловой нагрузкой. При умеренных величинах подогрева в соче-
тании с наличием мелководий биологическая продуктивность во-
доема-охладителя резко возрастает. На мелководьях быстро разрас-
таются макрофиты, в фитопланктоне развиваются теплолюбивые
виды, обычно это синезеленые водоросли. При отмирании водо-
рослей в водоеме скапливаются большие массы разлагающегося
органического вещества, увеличивается БПК, снижается концен-
трация кислорода в воде, что в значительной мере ухудшает усло-
вия жизни гидробионтов и в ряде случаев ведет к заморам рыб и
гибели части зоопланктона.
В существующих водоемах-охладителях повышение температу-
ры воды обычно превышает установленные нормативы, особен-
но в летнее время. Причиной этого часто является некорректный
расчет разбавления нагретых вод 13 водоеме, при котором пред-
полагается, что в разбавлении участвует весь объем водоема, в то
время как обычно теплые воды остаются вблизи поверхности во-
доема и не смешиваются с нижними слоями. Более правильный
подход — установление региональных нормативов для темпера-
тур только поверхностных вод, а не средних по всей глубине. Кроме
ограничений на летнюю температуру воды, необходимо во всех
случаях устанавливать также ограничения на зимнюю, поскольку
нередко наблюдаемые в водоемах-охладителях температуры в 10 —
15 0С выше нуля приводят к сбою естественной цикличности в
жизни рыб и зоопланктона, нарушениям в режимах питания и
размножения. Тепловое загрязнение водных объектов стало од-
ним из наиболее значимых воздействий при водопользовании.
Термин «тепловое загрязнение водоема» получил столь же широ-
кое распространение, как и понятие химического загрязнения
воды. Здесь основная проблема связана с использованием водных
объектов в качестве водоемов-охладителей технологических вод.
применяемых прежде всего в энергетике. Разница в температуре
забираемой и сбрасываемой воды летом составляет 5 —7°С, зи-
мой — 12—14°С.
Основные последствия теплового загрязнения водного объекта
сводятся к следующим моментам:
усиливается восприимчивость организмов к токсическим веще-
ствам;
происходит смена обычной водной флоры синезелеными водо-
рослями, продукты отмирания которых токсичны;
уменьшается содержание растворенного кислорода и одновре-
менно увеличивается потребность кислорода для дыхания орга-
низмов и деструкции органических веществ;
изменяется солевой состав;
происходит замена видового состава фито- и зоопланктона на
толерантный к высокой температуре; на уровне сообществ изме-
няются функциональные характеристики, основанные на соотно-
шении продукции к деструкции.
Предприятия ТЭК, работающие на твердом топливе, нуждают-
ся в размещении золошлакоотвалов, что порождает самостоятель-
ные экологические проблемы.
В 1965 г. в Чите была введена в действие крупная тепловая элек-
тростанция. При этом в качестве водоема-охладителя в технологи-
ческую схему станции был включен естественный городской во-
доем — озеро Кенон. Ввод в действие ТЭС повлек за собой значи-
тельные изменения водного и теплового балансов, изменился класс
вод с гилрокарбонатного на сульфатный. Под влиянием сбросов
содержание сульфатов постоянно увеличивалось и в настоящее
время превышает ПДК в 2,4 раза. Также превышает допустимый
уровень содержание фенолов, фторидов, меди и нефтепродуктов.
Сушествует угроза загрязнения подземных водоносных горизон-
тов, которые являются источником питьевого водоснабжения.
Поскольку ТЭС играет решающую роль в балансе энергосисте-
мы города и области, то ее приостановление или ликвидация
невозможны. Основная идея, положенная в основу мероприятий
по стабилизации и восстановлению озера, — разделение водоема
на две части: техногенную, выделенную в обособленное пользо-
вание ТЭС, и коммунально-бытовую с перетоком воды в техно-
генную.
При использовании водоема для охлаждения циркуляционной
воды требуется соблюдение нескольких условий: должно обеспе-
чиваться ее охлаждение до температуры, при которой возможно
ее повторное использование; уровень воды должен поддерживать-
ся выше минимально возможного. Исходя из максимально воз-
можных температур сбросной и охлажденной воды, циркуляцион-
ного расхода и конструктивных особенностей водовыпуска, под-
бором определяется площадь поверхности водоема.
Аналогичное решение использовано в г. Кировограде Сверд-
ловской области, где в техногенную часть водоема, примыкаю-
щую к обширному болотному массиву, сбрасывают коммуналь-
ные стоки.
Повышение энергосбережения и экологической безопасности
энергетики необходимо рассматривать комплексно по всем трем
составляющим ТЭК:
добыча, обработка и транспортировка топлива;
генерация энергии;
транспортировка и потребление энергии.
Все упомянутые основные воздействия необходимо учитывать
при разработке ТЭО энергетических объектов. Одновременно надо
помнить о достаточно широком наборе нетрадиционных источни-
ков энергии, что открывает целый ряд альтернатив.
