Разработка методики анализа влияния предприятий теплоэнергетического комплекса на состояние городских земель (на примере города. 4 реферат. Реферат для поступления на обучение по программе подготовки
 Скачать 368 Kb.
|
|
Министерство образования и науки российской федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ» (ФГБОУ ВПО «СГГА») Реферат для поступления на обучение по программе подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре по направлению подготовки 05.06.01 - Науки о земле (специальность 25.00.26 – Землеустройство, кадастр и мониторинг земель) «Разработка методики анализа влияния предприятий теплоэнергетического комплекса на состояние городских земель (на примере города Новосибирска)» Выполнил: __________________ Предполагаемый научный руководитель: __________________. Новосибирск 2014г. Актуальность выбранной темы диссертации заключается в том, что существование такого крупного мегаполиса как Новосибирск без производства электроэнергии и теплоэнергии не представляется возможным. Вследствие чего на территории города расположены четыре ТЭЦ, которые представляют собой теплоэнергетический комплекс, обеспечивающий полноценное функционирование города. Но любое производство не может обойтись без промышленных выбросов. К последствиям работы ТЭЦ можно отнести загрязнение атмосферы углекислотой, выделяющейся при сжигании топлива, окисью углерода, окислами серы, углеводородами, окислами азота, огромными количествами твёрдых частиц (зола) и другими вредными веществами. Кроме того происходит значительное тепловое загрязнение водоёмов при сбрасывании в них тёплой воды. Для того чтобы цивилизация не оказывала такого мощного воздействия на здоровье населения, а также на животный и растительный миры необходимо разработать методику анализа влияния предприятий теплоэнергетического комплекса на состояние городских земель. Практически значимым является, что в процессе анализа будет разработана система мониторинга земель, подвергающихся вредному воздействию, проведен анализ поступления вредных веществ в почву, культивирование земель занятых золоотвалами. Также при выходе в атмосферу выбросы содержат продукты реакций в твердой, жидкой и газовой фазах. Изменения состава выбросов после их выхода могут проявляться в виде: осаждения тяжелых фракций; распада на компоненты по массе и размерам; химические реакции с компонентами воздуха; взаимодействия с воздушными течениями, облаками, атмосферными осадками, солнечным излучением различной частоты (фотохимические реакции) и др. В ходе диссертации будут исследованы изменения состава выбросов и проанализированы влияния их изменений на земли городских земель, таких как токсичность, активность, способность к новым реакциям и пр. Целью исследования является разработка методики анализа влияния предприятий теплоэнергетического комплекса на состояние городских земель (на примере города Новосибирска). Предметом исследования является разработка методики анализа влияния предприятий теплоэнергетического комплекса на земли населенных пунктов, объектом исследования является теплоэнергетический комплекс города Новосибирска. Противоречие в науке: необходимость населения в производстве теплоэнергетики. Научная задача исследования заключается в том, чтобы на основе анализа существующего состояния городских земель, подверженных влиянию теплоэнергетического комплекса разработать методику анализа влияния предприятий теплоэнергетического комплекса на состояние земель города Новосибирска. Предполагаемый план диссертации 1 Теплоэнергетический комплекс города Новосибирска 1.1 История возникновения и развития ТЭЦ г. Новосибирска 1.2 Хозяйственное значение ТЭЦ и ее основные технико-экономические показатели 1.3 Воздействие ТЭЦ на окружающую среду 1.3.1Выбросы в атмосферу 1.3.2 Выбросы на земную поверхность и в гидросферу 1.4 Система мониторинга и охраны городских земель 2 Анализ деятельности предприятий подразделения ТЭЦ в области природопользования 2.1 нормативно-правовое регулирование в сфере тепло и энергоснабжения 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 стратегия развития отрасли 3 Разработка методики анализа влияния предприятий теплоэнергетического комплекса на состояние городских земель 3.1 3.2 3.3 Для разработки диссертации необходимо рассмотреть такую отрасль как теплоэнергетика. Теплоэнергетика — отрасль теплотехники, занимающаяся преобразованием теплоты в другие виды энергии, главным образом в механическую и через неё в электрическую[1].Основу современной энергетики составляют тепловые электростанции (ТЭС), использующие для этого химическую энергию органического топлива. Они делятся на: Паротурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью паротурбинной установки; Газотурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью газотурбинной установки; Парогазовые электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью парогазовой установки. Теплоэнергетика в мировом масштабе преобладает среди традиционных видов, на базе нефти вырабатывается 39 % всей электроэнергии мира, на базе угля — 27 %, газа — 24 %, то есть всего 90 % от общей выработки всех электростанций мира[2][источник не указан 558 дней]. Энергетика таких стран мира, как Польша и ЮАР, практически полностью основана на использовании угля, а Нидерландов — газа. Очень велика доля теплоэнергетики в Китае, Австралии, Мексике. Теплоэлектроцентра́ль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая не только производит электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов) [1]. Согласно данным с сайта крупнейшего предприятия Сибири «Сибэко», которое занимается производством электрической и тепловой энергии уже более 80 лет, отпуск тепла осуществляется 5-ю электростанциями и 33-мя котельными филиала "Локальные котельные". Установленная тепловая мощность электростанций и котельных на 31.12.2012 года составляет - 7 768,1 Гкал/час, в том числе, в горячей воде - 7 627,1 Гкал/час, в паре - 141 Гкал/час. Таблица 1 - Установленная тепловая мощность электростанций и котельных
Также в состав ОАО "СИБЭКО"» входят 5 электростанций типа ТЭЦ, 33 котельных. Установленная электрическая мощность ОАО "СИБЭКО", по состоянию на 01.01.2013г. 2 554.5 МВт.  Рисунок 1 – Теплоэлектростанции и котельные города Новосибирска В настоящее время в городе Новосибирске, как и в России в целом, основными источниками загрязнения окружающей среды является теплоэнергетика, (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предприятия цветной металлургии и производство стройматериалов. Тепловые электростанции возглавляют этот список, так как в процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик и масштаб загрязнений земной поверхности городских земель от деятельности ТЭЦ, можно вычислить учитывая различные показатели. Для более полного анализа влияния выбросов тяжелых металлов из ТЭЦ необходимо определить площадь подверженной территории. Основными техногенными отходами ТЭС и ГРЭС являются золошлаки и дымовые газы. В выбросах ТЭС содержится значительное количество металлов и их соединений. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его соединений свыше 100 млн. доз, железа-400 млн. доз, магния -1,5 млн. доз. Летальный эффект этих загрязнителей не проявляется только потому, что они попадают в организмы в незначительных количествах. Это, однако, не исключает их отрицательного влияния через воду, почвы и другие звенья экосистем[2]. Серьезные экологические проблемы связаны с твердыми отходами ТЭС - золой и шлаками. При сжигании углей в топках котлов органическая часть (углеводороды) сгорают, образуя дымовые газы, а неорганическая часть образует золошлаки. Большая часть примесей в процессе сжигания угля переходит в летучую золу, уносимую дымовыми газами и улавливаемую золоуловителями. В зависимости от способа улавливания зола может быть сухой и мокрой. Другая часть, в зависимости от конструкции топки и физических особенностей минеральной составляющей топлива, переходит в шлак. Зола и золошлаковые смеси представляют собой твердый несгоревший остаток твердого топлива, который в виде пульпы удаляется в золоотвалы. В зависимости от вида угля и условий его сжигания, золы и золошлаковые смеси характеризуются различным химическим составом и физическими свойствами [3]. В отличие от других производств, например черной и цветной металлургии, дымовые выбросы современных ТЭС осуществляются через небольшое количество очень высоких труб, высотой более 180 м. Поэтому загрязнители рассеиваются в обширном пространстве нижней тропосферы. В сферах влияния различных ТЭС установлено, что в ближайшей зоне радиусом 12-15км, в зависимости от высоты трубы, выпадает от 35 до 60% выбрасываемой золы [2]. Остальная ее часть рассеивается на большее расстояние. Все природные ландшафты реагируют на выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, т.к. происходит их депонирование в растительном покрове,почвах, миграция и метаболизм веществ в геосистемах. Серьезную проблему вблизи ТЭС представляет складирование золы и шлаков. Для этого требуются значительные территории, которые долгое время не используются, а также являются очагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности. Угольные золоотвалы (рисунок 3) также оказывают значительное влияние на природно-территориальные комплексы (ПТК). Их воздействие осуществляется через рассеивание золы ветром, фильтрацию вод сквозь стенки и дно золоотвалов, а также в результате предусмотренных сбросов осветленных вод, частичный сброс которых происходит при мокром золоудалении. Кроме влияния на ПТК, пылящие золоотвалы ухудшают гигиеническую обстановку на прилегающих территориях, уменьшают производственный ресурс машин, механизмов, а иногда – и сельскохозяйственных угодий.  Рисунок 3 – Золоотвал ТЭЦ -5 Уменьшение загрязнения атмосферы вредными примесями дымовых газов достигается максимальным их рассеиванием с помощью дымовых труб. Чтобы концентрация летучей золы в приземном слое воздуха не превышала ПДК, необходимо неуловленную ее часть рассеивать через высотные дымовые трубы. Характер изменения концентрации золовых выбросов у поверхности земли на разных расстояниях от дымовой трубы показан на рисунке 4. Как видно из рисунка 4, золовые выбросы из дымовой трубы, распространяясь по направлению ветра, оседают с различного расстояния от трубы тем дальше, чем мельче частицы золы и чем больше скорость ветра. Однако при очень большой скорости ветра возникающая вертикальная турбулентность воздуха может привести к более раннему появлению золовых выбросов у земли. Максимальная концентрация золовых частиц у поверхности земли достигается на расстоянии от точки выброса, равном примерно 20-кратной высоте трубы (точнее, высоте, где дымовой столб над устьем трубы меняет свое направление с вертикального на горизонтальное). Рассеивание выбросов через высотные дымовые трубы следует рассматривать как в известной мере вынужденное решение, так как оно не решает кардинально вопрос надежной охраны атмосферы, а лишь «размазывает» вредные выбросы по большой площади, не всегда доводя их концентрацию у земли до ПДК, что противоречит действующему закону № 96, ФЗ от 04.05.99 г. об охране атмосферного воздуха ст. 16 п. 7. Генеральным направлением охраны атмосферы при работе ТЭО является создание безотходных технологий подготовки и сжигания топлива. Эффективность рассеивания выбросов тем выше, чем больше высота дымовой трубы и скорость газов на выходе из ее устья. Существенное значение при этом имеет состояние атмосферы.  Рисунок 4 - Схема рассеивания выбросов ТЭЦ через дымовые трубы При определении высоты дымовой трубы исходят из того, что наибольшая концентрация вредных примесей на уровне земли и на некотором расстоянии от трубы при неблагоприятных метеорологических условиях должна быть не выше предельно допустимых значений. Неблагоприятные метеорологические условия складываются тогда, когда скорость ветра достигает опасного значения и происходит вертикальный турбулентный обмен в атмосфере. При этом концентрация вредных примесей на уровне дыхания людей достигает максимального значения. Расчет ведется для условий, при которых атмосфера уже имеет некоторую (фоновую) загазованность от других промышленных объектов или других электростанций, а на мини ТЭЦ , для которой определяется высота дымовой трубы, приняты все меры для снижения количества вредных примесей в дымовых газах. С учетом изложенных факторов высота трубы определяется из выражения:  , (1)где А – коэффициент, учитывающий условия рассеивания (применяется в зависимости от климатических условий района размещения энергообъекта от 120 до 240); М – суммарное количество вредных примесей, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания (для газообразных примесей F = 1, для пыли F = 2); m – безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода дымовых газов из устья трубы; сф – фоновая концентрация вредных примесей в атмосфере, мг/м3; N – число дымовых труб одинаковой высоты; ΔТ – разность между температурой дымовых газов на выходе из трубы и средней температуры воздуха, К; V – объемный расход дымовых газов, м3/с. При наличии в дымовых газах диоксида серы и диоксида азота необходимо учитывать их совместное воздействие на атмосферу. В этом случае количество вредных примесей определяется из выражения  Диаметр устья трубы  где w0 – скорость газов в устье (принимается от 15 до 45 м/с в зависимости от высоты трубы). Если в дымовых газах энергообъекта имеются вещества, отличающиеся значениями ПДК, высоту трубы принимают по наибольшему значению, определяемому из соотношения 3.1. Наилучшее рассеивание вредностей в атмосфере достигается при отводе всех дымовых газов ТЭО через одну трубу. Однако при этом увеличивается длина газоходов и снижается надежность работы энергообъекта в целом. Поэтому на ТЭО предусматривается не менее двух независимых газовых трактов с дымовыми трубами. Дымовая труба ТЭО (рисунок 5) представляет собой сложное и дорогостоящее сооружение. Ее конструкция зависит от высоты, агрессивности дымовых газов, мощности энергообъекта, свойств золы и способа золоулавливания. При слабоагрессивных и неагрессивных дымовых газах применяются, как правило, необслуживаемые дымовые трубы с коническим газоотводящим стволом и с вентилируемым воздушным зазором или без него. При сжигании на ТЭО сернистых мазутов или углей, образующих агрессивные дымовые газы, целесообразна установка обслуживаемых дымовых труб с газоотводящим стволом постоянного сечения из стали или кислотоупорного материала.  Рисунок 5 - Дымовые трубы различных типов На рисунке обозначено: а – с кирпичной прижимной футеровкой; б – с монолитной футеровкой; в – с футеровкой, образованной золовыми отложениями; г – с противодавлением в зазоре; д – со стальным стволом; е – многоствольная со стальными стволами; 1 – железобетон; 2 – кирпичная футеровка; 3 – силикатполимербетон; 4 – золовые отложения; 5 – вентилируемый зазор; 6 – кирпичная футеровка; 7 – железобетонный ствол; 8 – подвеска ствола; 9 – металлический ствол. Надежность работы системы гидрозолоудаления, особенно багерных насосов, значительно снижается при попадании в них металлических предметов. Поэтому необходимо контролировать работу металлоуловителей (ловушек) и своевременно очищать их от уловленных предметов в соответствии с графиком и при остановах насосов. Отложения в пульпопроводах от багерной до золоотвала и в обратных трубопроводах осветленной воды увеличивают сопротивление и создают условия для повышенного износа, поэтому их необходимо своевременно очищать через люки 1. Рыжкин, В.Я., «Тепловые электрические станции», М.Энергия – 1976г – 444с. 2. Состав и свойства золы и шлака ТЭС. Справочное пособие // под ред. В.А.Мелентьева. – Л.: Энергоатомиздат, 1985, 288с. 3. Статья Умбетова Ш.М. «Техногенные отходы предприятий энергетики и пути их вторичной переработки» КНТУ им. К.И. Сатпаева – 2009г – 5с |