3.3.4. Энергетика

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.