Защита окружающей природной среды (ОПС) от теплового загрязнения

 

Тепловое загрязнение окружающей среды связано в основном с работой теплоэнергетических агрегатов и теплообменных технологических установок. К первым из них относятся оборудование тепловых электрических станций, различные тепловые двигатели, включая двигатели транспортных средств. В этих агрегатах происходит преобразование тепла в механическую или электрическую энергию. Ко вторым относятся разнообразные установки для нагрева, сушки, плавления, выпарки, спекания различных материалов в процессе их технологической переработки. Сюда же можно отнести и устройства для отопления жилых и других объектов. В этих установках тепло затрачивается на изменение физико-химических свойств веществ и материалов или их агрегатного состояния.

Рис. Термокарта Земли

 

Различают три масштабных уровня воздействий тепловых загрязнителей на ОПС:

* низший –

локальные воздействия отдельных энергетических объектов;

* средний –

региональные (зональные) воздействия совокупности (группы) энергетических объектов, взаимодействующих между собой;

* высший –

глобальные воздействия.

К низшему уровню относят выбросы тепла в атмосферу, которые достаточно быстро рассеиваются на большие пространства и не могут оказать существенного влияния на экологическую обстановку прилегающих к источнику территорий.

В настоящее время выбросы тепла в атмосферу не регламентируются нормативными документами. Также отсутствуют нормы для морей, океанов и литосферы.

Можно лишь отметить, что разнообразные изменения ландшафта (сооружения, вырубка лесов, асфальтирование дорог и другие изменения поверхности) оказывают влияние на тепловой режим литосферы.

Локальные вредные воздействия теплового загрязнения на водные экосистемы таковы:

1)      повышение температуры воды часто усиливает восприимчивость организмов к токсическим веществам, которые присутствуют в загрязненной воде;

2)      температура может превысить критические значения для жизненно важных стадий и циклов водных организмов;

3)      высокая температура способствует видоизменению обычной флоры водорослей на менее желательную – сине-зеленные водоросли;

4)      при повышении температуры воды животным нужно больше кислорода, так как в теплой воде его содержание понижается в связи с меньшей растворимостью.

Установлены нормы только для рек и водоемов. В "Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами" установлено, что летняя температура воды в водоеме (водостоке) в результате спуска в него сточных вод не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца за последние 10 лет.

Среди всех форм воздействия человека на климат особое место занимает урбанизация и сопутствующие ей тепловые загрязнения. Строительство городов с использованием железобетонных конструкций способствует концентрации источников тепловых выбросов, а также образованию микроклимата, существенно влияющего на ОПС.

Город, возведенный в сельской местности, полностью меняет состояние земной поверхности – влажный растительный ковер, отличающийся слабой теплопроводностью, сменяется непроницаемым слоем дорожных покрытий с большой поглощающей способностью и теплопроводностью. Тепловые выбросы, поглощаемые днем стенами и асфальтом, возвращаются в атмосферу ночью.

Перегрев атмосферы увеличивает местную конвекцию и облачность. Грозы и ливни обрушиваются на города чаще, чем на сельские местности (в среднем на 10 %). Восходящие потоки теплого воздуха вызывают движение воздушных масс от периферии к центру. Городские сооружения снижают скорость ветра, ухудшая циркуляцию воздуха и удаление избыточного тепла, особенно в летнее время.

Неблагоприятные климатические условия, обусловленные тепловыми и другими энергетическими загрязнителями, оказывают негативное влияние на здоровье людей. К заболеваниям, связанным с климатическими условиями, относят заболевания сердечно-сосудистой, дыхательной и центральной нервной систем.

К глобальному воздействию теплового загрязнения атмосферы относят постоянное возрастание объёмов сжигаемого органического топлива, которое вызывает возрастание концентрации СО2 в атмосферном воздухе. В 1860 г. его содержание составляло 0,027 %; в начале XX века – 0,029 %, на сегодняшний день – 0,034 %. Прогнозы показывают, что к середине XXI века его содержание увеличится вдвое. Это приведет к резкому усилению парникового (оранжерейного, тепличного) эффекта. По прогнозам специалистов к этому времени средняя температура на планете повысится на 2…4 °С. В средних широтах это увеличение может достичь D@ 10…15 °С, а в Арктике D@ 15…20 °С.

В Харькове средняя температура января, составляющая –10 °С будет достигать ±0…+5 °С, а июля при + 23 °С сейчас – повысится до +33…+38 °С. При этом осадков будет выпадать только 100…200 мл в год, к тому же дожди будут преимущественно кислотными.

Существует еще две весьма опасные для человечества проблемы: потепления в Арктике и Антарктике, что приведет к быстрому таянию ледников. Если их объём уменьшится на 50 %, то уровень мирового океана поднимется на 25…35 м. Много прибрежных городов и поселков будут затоплены водой.

Перестройка климата будет сопровождаться изменением погодных условий, которые невозможно даже представить. Начиная с конца 60-х годов регистрируются все новые и новые климатические рекорды.

Изменяются сроки и характеры развития центров циклонов и антициклонов.

Настоящей экологической катастрофой стала засуха в Африке: пустыня наступает на саванну со скоростью 50 км в год, вместо 1 км в прошлом.

 

Мероприятия по снижению теплового загрязнения окружающей природной среды

 

Проблема снижения интенсивности теплового загрязнения окружающей среды тесно связана с проблемой повышения эффективности и экономичности теплообменного и теплоэнергетического оборудования. По существу это одна проблема, решение которой имеет своей целью снижение расхода топлива и более полное использование теплоты его сжигания. Потери тепла в ОПС тем меньше, чем выше доля полезно используемого тепла.

Основными мероприятиями по снижению теплового загрязнения на ОПС являются:

1)      глубокое охлаждение продуктов сгорания (уходящих газов) за счёт конструктивных и технологических мер в теплоэнергетических установках – уменьшение термического сопротивления стенок труб теплообменников, теплоносителей и др.;

2)      снижение температур охлаждающих поверхностей за счёт применения материалов с высокими теплоизолирующими свойствами (парогенераторы, паропроводы, турбины, конденсаторы и др.);

3)      повышение КПД теплоэнергетических установок благодаря повышению параметров пара, подаваемого в турбину, и снижения параметров отработанного пара;

4)      утилизация тепла за счёт применения теплофикации, т.е. комбинированной выработки на ТЭЦ электроэнергии и низкотемпературного тепла, используемого для бытовых и технологических нужд.

 


PSN 3000 рублей Playstation Network
PSN 3000 рублей Playstation Network


PSN 3000 рублей Playstation Network
PSN 3000 рублей Playstation Network


iTunes Gift Card (Russia) 500 рублей
iTunes Gift Card (Russia) 500 рублей