Содержание
Введение. 3
1. Характеристика отрасли теплогазоснабжения. 4
2. ТЭЦ как загрязнитель окружающей среды.. 6
3. Расчет ущерба. 8
Заключение. 13
Список литературы.. 14
Введение
Все стороны деятельности человечества, в том числе
природоохранная деятельность, неразрывно связаны с производством и потреблением
энергии, прежде всего электрической. Однако резкий рост темпов развития
энергетики, без которого пока что не мыслим научно-технический прогресс, ставит
две важнейшие проблемы, от решения которых во многом зависит будущее
человечества.
Во-первых, это проблема обеспеченности энергетическими
ресурсами, во-вторых, проблема влияния энергетики на состояние окружающей
среды.
Энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей
народного хозяйства. При неразумном подходе происходит нарушение нормального
функционирования всех компонентов биосферы (воздуха, воды, почвы, животного и
растительного мира), а в исключительных случаях, подобных Чернобылю, под
угрозой оказывается и сама жизнь. Поэтому главным должен стать подход с
экологических позиций, учитывающих интересы не только настоящего, но и
будущего.
Целью данной работы является определение ущерба в физических
объемах и денежном выражении от размещения на местности объектов
теплогазоснабжения и вентиляции, на примере ТЭЦ. Для достижения поставленной
цели необходимо решить несколько задач:
1) охарактеризовать отрасль теплогазоснабжения и вентиляции;
2) определить ТЭЦ как загрязнитель окружающей среды;
3) рассчитать ущерб, наносимый окружающей среде ТЭЦ.
1.
Характеристика отрасли теплогазоснабжения
Теплоснабжение –
снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для
обеспечения коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение)
и технологических нужд потребителей. Различают местное и централизованное теплоснабжение.
Система местного теплоснабжения обслуживает одно или несколько зданий, система
централизованного - жилой или промышленный район. Его основные преимущества
перед местным теплоснабжением - значительное снижение расхода топлива и
эксплуатационных затрат (например, за счёт автоматизации котельных установок и
повышения их КПД); возможность использования низкосортного топлива; уменьшение
степени загрязнения воздушного бассейна и улучшение санитарного состояния
населённых мест.
Система централизованного теплоснабжения включает источник
тепла, тепловую сеть и теплопотребляющие установки, присоединяемые к сети через
тепловые пункты. Источниками тепла при централизованном теплоснабжении могут
быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), осуществляющие комбинированную выработку
электрической и тепловой энергии; котельные установки большой мощности,
вырабатывающие только тепловую энергию; устройства для утилизации тепловых
отходов промышленности; установки для использования тепла геотермальных
источников.[1]
Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), тепловая электростанция,
вырабатывающая не только электрическую энергию, но и тепло, отпускаемое
потребителям в виде пара и горячей воды. Использование в практических целях
отработавшего тепла двигателей, вращающих электрические генераторы, является
отличительной особенностью ТЭЦ и носит название теплофикация. Замена местных
котельных, нерационально использующих топливо и загрязняющих атмосферу городов
и посёлков, централизованной системой теплоснабжения способствует не только
значительной экономии топлива, но и повышению чистоты воздушного бассейна,
улучшению санитарного состояния населённых мест.
Исходный источник энергии на ТЭЦ — органическое топливо (на
паротурбинных и газотурбинных ТЭЦ) либо ядерное топливо (на планируемых атомных
ТЭЦ). Преимущественное распространение имеют (1976) паротурбинные ТЭЦ на
органическом топливе, являющиеся наряду с конденсационными электростанциями
основным видом тепловых паротурбинных электростанций (ТПЭС). Различают ТЭЦ
промышленного типа — для снабжения теплом промышленных предприятий, и
отопительного типа — для отопления жилых и общественных зданий, а также для
снабжения их горячей водой. Тепло от промышленных ТЭЦ передаётся на расстояние
до нескольких км (преимущественно в виде тепла пара), от отопительных — на
расстояние до 20—30 км (в виде тепла горячей воды).[2]
На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо.
Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них шире (по сравнению с
ГРЭС) используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами
топливо — мазут и газ. Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твёрдыми
частицами используют (как и на ГРЭС) золоуловители, для рассеивания в атмосфере
твёрдых частиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы высотой до 200—250
м. ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла, обычно отстоят от источников водоснабжения
на значительном расстоянии. Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную
систему водоснабжения с искусственными охладителями — градирнями. Прямоточное
водоснабжение на ТЭЦ встречается редко.[3]
2.
ТЭЦ как загрязнитель окружающей среды
ТЭЦ являются одним из основных загрязнителей атмосферы
твёрдыми частицами золы, окислами серы азота, другими веществами, оказывая
вредное воздействие на здоровье людей, а также углекислым газом, способствующим
возникновению «парникового эффекта». Процесс накопления углекислого газа в
атмосфере будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения
среднегодовой температуры на планете.
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений
воздуха также являются ТЭС и ТЭЦ, которые потребляют уголь высокой зольности.
Аэрозольные частицы отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще
всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже
- оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца,
сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена,
а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли,
включающей алифатические и ароматические углеводороды соли кислот. Особо
большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое
воздуха являются одной из главных причин образования ранее неизвестного в
природе фотохимического тумана.
Фотохимический туман (смог) – представляет собой
многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного
происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и
серы, многочисленные органические соединения называемые в совокупности
фотооксидантами.
Фотохимический смог возникает в результате фотохимических
реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации
оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной
радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при
мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии.
Смоги – нередкое явление над
Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы
и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они
крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной
преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Последствиями накопления глобальных загрязнителей ТЭЦ в
атмосфере являются:
• парниковый
эффект;
• разрушение
озонового слоя;
• кислотные
осадки.
Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных
морских акваторий в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и
некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях
обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия.
Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Это
препятствует водообмену между поверхностным и донным слоем. Растворимость
кислорода уменьшается, а потребление его увеличивается, поскольку с ростом
температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органические
вещества.[4]
3.
Расчет ущерба
В данной части работы мы рассчитаем ущерб, наносимый
окружающей среде ТЭЦ.
1. Экономическая
оценка годового ущерба от сбросов
,
где: γ – константа, численное
значение которой равно 443,5 (руб/ТУВ);
σх – показатель относительной
опасности загрязнения водоемов (в нашем
случае равен 0,5);
μ –
приведенная масса годового сброса примесей данным источником в
водохозяйственный участок (ТУВ/год).
Приведенная масса годового сброса примесей данным источником
в водохозяйственный участок рассчитывается по формуле:
,
где: А - относительная опасность сброса (ТУВ/год), равна 
;
∑m – годовой сброс загрязняющих веществ
(т/год), которой равен сумме фактических масс загрязнителя (m) в производственных и бытовых стоках.
Фактическая масса загрязнителя рассчитывается по формуле:
,
где: С – концентрация загрязнителя (г/м3);
V – объем стоков (м3/год).
Результаты расчета представим в таблице.
|
Вещества
загрязнители
|
Производственные стоки
|
Бытовые стоки
|
Годовой
сброс
т/год
|
Относите-льная
опасность
сброса
ТУВ/год
|
Приве-дённая
масса
сброса
ТУВ/год
|
|
концент-рация
г/м3
|
объём
м3/год
|
масса
стоков
т/год
|
концент-рация
г/м3
|
объём
м3/год
|
масса
стоков
т/год
|
|
БПК полн.
|
6
|
3
|
18
|
4
|
1
|
4
|
22
|
0,33
|
7,26
|
|
Взвешен. в-ва
|
21
|
15
|
315
|
18
|
3
|
54
|
369
|
0,05
|
18,45
|
|
Сухой остаток
|
370
|
699
|
258630
|
364
|
113
|
41132
|
299762
|
0,0006
|
179,8572
|
|
Сульфаты
|
80
|
126
|
10080
|
78
|
52
|
4056
|
14136
|
0,002
|
28,272
|
|
Хлориды
|
71
|
61,3
|
4352,3
|
69
|
10,7
|
738,3
|
5090,6
|
0,003
|
15,2718
|
|
Итого
|
|
|
|
|
|
|
|
|
249,111
|
(руб/год).
2. Экономическая
оценка годового ущерба от выбросов
,
где: γ – константа, численное
значение которой равно 3,3 (руб/ТУВ);
σх – показатель относительной
опасности загрязнения атмосферы (в нашем
случае равен 3);
μ –
приведенная масса годового выброса загрязнений (ТУВ/год);
f – безразмерная константа,
зависит от высоты выбранного источника (в нашем случае равна 0,5).
Результаты расчета представим в таблице.
|
Вещества
загрязнители
|
Годовой выброс
вещества
т/год
|
Относительная опасность
выброса
ТУСЛ/т
|
Приведённая
масса
выбросов
ТУВ/год
|
|
Сажа
|
300
|
20
|
6000
|
|
Пыль органическая
|
10
|
6,67
|
66,7
|
|
Пыль неорганическая
|
169,26
|
20
|
3385,2
|
|
Сернистый ангидрид
|
11335,171
|
20
|
226703,42
|
|
Окислы азота
|
2696,371
|
25
|
67409,275
|
|
Итого
|
|
|
303564,595
|
(руб/год)
(руб/год).
Утраченными угодьями можно считать территорию, окружающую предприятие,
т.к. на ней уровень загрязнения будет превышать ПДК. Следовательно, необходимо
определить границу санитарно-защитной зоны (СЗЗ).
3. Определение СЗЗ
(по саже)
Максимальное значение приземной концентрации сажи равно
13,35 мг/м3
Хм – расстояние от источника выброса, м, где
достигается Cм
(сажа) – найдем по формуле
,
где: d – безразмерный коэффициент (в нашем
случае он равен 3,31);
F – коэффициент, учитывающий
скорость оседания вредных веществ в
атмосфере (для газообразных веществ – 1);
Н – высота
выброса (м).
.
Для расчета Сi (сажи), мг/м3, по формуле
,
на расстоянии 10, 50, 100,
200, 300, 400, 500 и 1000 м от оси факела найдем безразмерный коэффициент S, использую формулы
;
;
.
При расстоянии:
- 10 м – Хi / Хм = 0,15;
- 50 м – Хi / Хм = 0,76;
- 100 м – Хi / Хм = 1,51;
- 200 м – Хi / Хм = 3,02;
- 300 м – Хi / Хм = 4,53;
- 400 м – Хi / Хм = 6,04;
- 500 м – Хi / Хм = 7,55.
- 1000 м – Хi / Хм = 15,11.
;
;
;
;
;
;
;
мг/м3;
мг/м3;
мг/м3;
мг/м3;
мг/м3;
мг/м3;
мг/м3;
мг/м3.
Для определения границ СЗЗ определим ПДКмр (сажи)
= 0,15 мг/м3. Из предыдущих расчетов видно, что на расстоянии 500
м от
источника С(сажи) = = 1,74 мг/м3 > ПДКмр,
а на расстоянии 1000 м С(сажи) = 0,1335
мг/м3 < ПДКмр. Следовательно, L0 = 1000 м. С учетом
среднегодовой розы ветров находим L, м, по формуле
,
где: Р – среднегодовая повторяемость
направления ветра рассматриваемого румба, % (для С Р = 10,5%); Р0 –
повторяемость направлений ветров рассматриваемого румба, % (при восьмирумбовой
розе ветров Р0 = 12,5%).
м.
Таким образом, минимальное расстояние от источника выброса
(труба котельной) до жилой застройки должно составлять на менее 850 м,
следовательно, данной предприятие по величине СЗЗ относится к I классу.[5]
Заключение
Энергетика является одной из самых загрязняющих
отраслей народного хозяйства. При неразумном подходе происходит нарушение
нормального функционирования всех компонентов биосферы (воздуха, воды, почвы,
животного и растительного мира), а в исключительных случаях, подобных
Чернобылю, под угрозой оказывается и сама жизнь. Поэтому главным должен стать
подход с экологических позиций, учитывающих интересы не только настоящего, но и
будущего.
Рассматриваемая
ТЭЦ наносит ущерб окружающей среде от сбросов в размере 55240,36 руб./год, от
выбросов – 1502644,745 руб./год (всего 1557885,11 руб./год).
Границы СЗЗ проходят в 850 м от предприятия.
Чтобы сократить ущерб, наносимый окружающей среде,
управление ТЭЦ должно проводить мероприятия по охране водоёмов и атмосферы.
Для снижения общей платы за загрязнение окружающей
среды следует провести следующие природоохранные мероприятия:
1.
по охране водоёмов – реконструкция башенной градирни.
2.
по охране воздуха – реконструкция с целью перевода на
более экологичное газовое топливо.
Список
литературы
1.
Громов Н. К. Городские теплофикационные системы, М.,
1994
2.
Соколов Е. Я., Теплофикация и тепловые сети, М., 1985.
3.
Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции, М., 1976.
4.
Технология важнейших отраслей промышленности / Под ред.
Гринберга А.М., Хохлова Б.А.- М.: Высшая школа, 1985
5.
Санитарные нормы предприятий СН 245-71
[1]
См: Громов Н. К. Городские
теплофикационные системы, М., 1994
[2]
Соколов Е. Я., Теплофикация и
тепловые сети, М., 1985. стр. 41 – 42.
[3]
Рыжкин В. Я. Тепловые электрические
станции, М., 1976. стр. 15.
[4]
См: Технология важнейших отраслей
промышленности / Под ред. Гринберга А.М., Хохлова Б.А.- М.: Высшая школа,
1985
[5]
Санитарные нормы предприятий СН
245-71