Elektrownie i elektrociepłownie

Elektrownie i elektrociepłownie mają wpływ na powietrze atmosferyczne, glebę i wody, a za ich pośrednictwem na rośliny, zwierzęta i ludzi, a także na materiały i konstrukcje inżynierskie (korozja). Z tego względu przy projektowaniu i w eksploatacji tych obiektów zagadnienie ochrony środowiska zajmuje ważne miejsce.

Należy podkreślić, że ochrona środowiska w problematyce energetycznej jest dziedziną stosunkowo nową. Od początku lat sześćdziesiątych obserwuje się intensywny jej rozwój. Obszerne badania były prowadzone w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych. Ponadto cechą charakterystyczną ochrony środowiska jest jej interdyscyplinarność. Obejmuje ona bardzo wiele gałęzi wiedzy — poczynając od hydrobiologii, chemii, fizyki, a na naukach medycznych kończąc.

Obecnie najlepiej rozpoznane jest oddziaływanie konwencjonalnych elektrowni cieplnych i elektrociepłowni oraz stacji i linii elektroenergetycznych na środowisko. Oddziaływanie to jest w wielu aspektach niekorzystne, dlatego też poszukuje się nowych technologii energetycznych, takich jak: odsiarczanie i odazotowywanie spalin, kotły fluidalne, układy gazowo-parowe i zgazowywanie paliw stałych.

Elektrownie jądrowe ze względu na ochronę środowiska są teoretycznie korzystniejsze niż cieplne elektrownie konwencjonalne. W ich przypadku brak jest krajowych doświadczeń eksploatacyjnych, dlatego też oparto się na danych prezentowanych w literaturze zagranicznej oraz na doświadczeniach projektowania pierwszej polskiej Elektrowni Jądrowej Żarnowiec.

Bada się i w miarę możliwości wprowadza nowe, mało uciążliwe dla środowiska technologie wytwarzania energii elektrycznej, takie jak wykorzystanie energii wiatru, energii słonecznej, energii geotermicznej, energii maretermicznej, energii fal i pływów morskich, biomasy, wodoru, energii magnetohydrodynamicznej (MHD) i ogniw paliwowych. Niektóre z nich są już wprowadzane w naszym kraju.

Technologia wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej.

W konwencjonalnej elektrowni kondensacyjnej następuje w procesie spalania przemiana energii chemicznej paliwa w energię cieplną pary, a następnie — w procesie ekspansji termicznej zachodzącej w turbinie

— przemiana energii cieplnej w energię kinetyczną (mechaniczną) i wreszcie — w napędzanym przez turbinę generatorze — przemiana energii kinetycznej w energię elektryczną. Wytworzona w generatorze energia elektryczna jest transformowana na wysokie napięcie i przesyłana liniami elektroenergetycznymi do odbiorców.

W elektrociepłowni konwencjonalnej — oprócz energii elektrycznej wytwarzanej w sposób podany powyżej — jest wytwarzana energia cieplna — w postaci pary bądź gorącej wody. Para wodna po częściowym rozprężeniu się w turbinie parowej zostaje z niej pobrana i bądź wykorzystana bezpośrednio (para technologiczna), bądź służy do podgrzewania wody sieciowej, krążącej w obiegu zamkniętym i ogrzewającej budynki. Para pobrana z turbiny nie podlega kondensacji w skraplaczu, co zmniejsza straty ciepła unoszone przez wodę chłodzącą. Zwiększa to sprawność elektrociepłowni w porównaniu z elektrownią kondensacyjną.

Obieg technologiczny elektrowni konwencjonalnej może być podzielony na następujące ogniwa:

— obieg paliwowy;

— obieg parowy;

— obieg wodny;

— obieg elektryczny.

W obiegu paliwowym występują:

a) nawęglanie (dostawa, rozładunek, składowanie, transport wewnętrzny, mielenie, zmagazynowanie węgla w zasobnikach kotłowych);

b) usuwanie i oczyszczanie spalin kotłowych (odpylanie, odsiarczanie i odazotowywanie spalin, wentylatory spalin, czopuchy i komin);

c) usuwanie popiołu lotnego wychwyconego przez odpylacze spalin:

— instalacja pneumatyczna — aparaty wydmuchowe, rurociągi,

sprężarki, zbiorniki pyłu, odpylacze powietrza nośnego, pompy zbiornikowe;

- instalacja hydrauliczna — kanały, pompy bagrowe, rurociągi pulpy*, składowisko popiołu, pompy wody powrotnej, rurociągi wody powrotnej, dysze pobudzające przepływ pulpy w kanałach;

- instalacja mechaniczna — zbiorniki pyłu, ślimaki nawilżające lub granulatory popiołu lotnego, przenośniki taśmowe, wagony bezpylne, cementowozy;

d) usuwanie żużla spod kotłów:

- instalacja hydrauliczna - - kruszarki żużla, kanały, pompy bagrowe, rurociągi pulpy, składowisko żużla, pompy wody powrotnej, rurociągi wody powrotnej, dysze pobudzające przepływ pulpy w kanałach,

- instalacja pneumatyczna — kruszarki żużla, rurociągi, sprężarki, zbiorniki żużla, odpylacze powietrza nośnego, wagony, samochody;

e) usuwanie odpadów (lub gipsu) z instalacji odsiarczania spalin:

- instalacja pneumatyczna, mechaniczna lub hydrauliczna. Obieg parowy tworzą: kocioł, rurociągi parowe, turbina ze skraplaczem pary, pompy skroplin, rurociągi skroplin, pompy wody zasilającej, podgrzewacze regeneracyjne, odgazowywacz i rurociągi wody zasilającej. Obieg ten jest obiegiem zamkniętym, uzupełnianym wodą dodatkową.

Obieg wodny obejmuje:

- obieg wody chłodzącej zamknięty: chłodnie, kanały, pompownia, rurociągi, skraplacze turbin lub otwarty: rzeka (jezioro), pompownia, rurociągi, skraplacze turbin, kanały;

- instalację wody dodatkowej - - uzupełniającej obieg parowy i uzupełniającej zamknięty obieg wody chłodzącej.

Obieg elektryczny obejmuje: generator, transformator podwyższający napięcie (blokowy), linię wyprowadzającą moc, transformator obniżający napięcie (odczepowy), urządzenia potrzeb własnych elektrowni (rozdzielnie, kable, transformatory, silniki elektryczne).

Schemat technologiczny konwencjonalnej elektrowni cieplnej przedstawiono na rys.1, a schemat cieplny elektrociepłowni — na rys. 2.

Na środowisko oddziałują przede wszystkim produkty spalania paliw, a więc pochodzące z obiegu paliwowego elektrowni. Należą do nich: spaliny, zawierające niewychwycony przez odpylacze popiół lotny (pył), dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenek i dwutlenek węgla, popiół lotny wychwycony przez odpylacze spalin, żużel spod kotłów, odpady i ścieki z instalacji odsiarczania spalin.

* Pulpa jest to mieszanina popiołu (żużla) z wodą.

W obiegu paliwowym następuje także pylenie powierzchniowe: przy rozładunku, składowaniu i czerpaniu węgla ze składów, jak również przy transporcie, składowaniu i załadunku popiołu i żużla.

Głównymi źródłami hałasu w obiegu paliwowym są maszyny rozładowcze, kruszarki i młyny węgla, wentylatory spalin, sprężarki.

Obieg parowy, zamknięty w budynku głównym, na zewnątrz jest źródłem hałasu, wytwarzanego sporadycznie przy pracy zaworów bezpieczeństwa kotłów i stacji rozruchowo-zrzutowych (rozruch i odstawienie z pracy urządzeń).

Ścieki bytowo-gospodarcze oraz ścieki przemysłowe, wytwarzane przy uzdatnianiu wody do obiegu parowego i do obiegu chłodzącego oraz z instalacji odsiarczania spalin, a także podgrzewanie wody w rzekach (jeziorach) w przypadku otwartego obiegu chłodzenia skraplaczy turbin stanowią o wpływie obiegu wodnego elektrowni na środowisko.

Chłodnie stosowane w zamkniętym obiegu chłodzenia skraplaczy turbin (kominowe lub wentylatorowe) są źródłem hałasu i roszenia przyległego terenu.

Obieg elektryczny wpływa na środowisko poprzez hałas transformatorów i silników oraz oddziaływanie pól elektromagnetycznych pod napowietrznymi liniami wysokiego napięcia i w rozdzielniach wysokiego napięcia.