Отын және түтiн газдар құрамындағы улы заттар

Жылу электр станциясы, әлемде өндiрiлетiн отынның 1/3 бөлігі биосфера мен қоршаған ортаға үлкен әсерін тигізеді.

ЖЭС-тің қоршаған ортаға әсері үш бағытта жүреді:

1) түтiн газдарын түтiн шығару құбыры арқылы атмосфераға жіберу;

2) отынның үлкен мөлшерін жағудың нәтижесiнде қоршаған ортаға жылу шығару. Ол «жылулық ластану» деп аталады;
3) күл шығару және химсудаярлау қондырғыларынан көп мөлшерде минерализацияланған сонымен қоса мазутталған суды тастау.

Улағыш (зиянды) заттар дегеніміз улағыштық адамның денсаулығы мен жануарларға кері әсерін тигізетін химиялық қосылыстарды атайды. Отынды жағу кезінде атмосфераға көміртек пен сутектің тотықтарымен қоса шала жанған отынның бөлшекткрімен ұшпа күл,күкірт және күкіртті ангидридтер, азот тотықтары, ванади қосылыстары, фтор қосылыстарының біраз мөлшері, аммиак, цианды қоспалар, банзепирен, сынап, қышқылдар, сонымен қатар шала жанған отынның газ тәріздес өнімдері ұшады. Бұл элементтердiң көпшiлiгі улы заттарға жатады және салыстырмалы түрде аз мөлшерде табиғат пен адамға жаман әсерін тигізеді.

Жұмыс массасына қатты отынның элементарлық құрамы:

Оның ішінде көміртегі С, сутегі Н және күкірт S жанғыш элементтер ретінде; ал оттегі О мен азот N тотықтырғыштар болып келеді. Отынның жанбайтын (минералды) бөлігі ылғал W және күлден А тұрады. Отынның минералды құрайтын негiзгi бөлiгi жағу процесі кезінде түтiндік газбен әкетiлетiн ұшпа күлге өзгереді. От жағудың құрылымына және отынның минералдық құрамының физикалық ерекшеліктеріне байланысты басқа бөлiгі қождануы мүмкiн.

Отынның түтiн газдармен толық жануы кезінде атмосфераға келесілер бөлінеді: күл, СО2, SO2, SO3, Н2О↑, NO, NO2, O2, N2.

Шала жану кезінде (отынның химиялық кем жануы): СО, Н₂S, Н₂, көмірсутектер С_nH_m (жиі кездесетіні СН₄ - метан, С₂₀H₁₆ бенз(а)пирен). Шала жану өнімдері зиянды болғанмен, қазіргі техникалық жағу кезінде олардың пайда болуын жоюға немесе минимумға әкелуге болады.

Күл кремний, алюминий, титан, калий, натри, темiр, кальций, магний оксидтерiнен тұрады. Күлде кальций еркiн оксидтiң түрiнде қатысады, сонымен бiрге силикаттар, сульфаттар және тағы басқа қосындылардың құрамында кездеседі. Қатты отындардың минералды бөлiктiң толық талдауы, күлде тағы басқа элементтер болатынын көрсетедi. Мысалы, германий, бор, мышьяк, ванадий, марганец, мырыш, уран, күміс, сынап, фтор, хлор. Аталған элементтердiң микроқоспалары ұшпа күл фракцияларының бөлшектерi өлшемдері бойынша әр түрлi болатын шақталарда әрқалай үлестiредi, және әдетте олардың құрамы (күл бөлшектерiнiң өлшемдерi 1-2-ден 60 мкм дейін және одан да көп аралығында), бұл бөлшектердiң өлшемдерiн кiшiрейтумен артады.

Отынының түрi оны жаққан кезде пайда болатын зиянды заттардың құрамына әсер етедi. Электр станцияларында қатты, сұйық және газ тектес отын пайдаланылады. Күкiрттi шығарулардың атмосфераға кеткен мөлшері бастапқы отын құрамындағы күкiрт мөлшерiнен тәуелді болады.

Қатты отын (бурыл, тас көмiрлер, антрациттiк үгiндi, жанғыш тақтас және торф) құрамында күкіртті келесі пішіндерде ұстай алады: колчедан Fe2S және пирит FeS2 түрiнде, отынның органикалық бөлiгiндегі молекулалардың құрамында және минералды бөлiктегі сульфат түрінде.

Жанудың нәтижесiнде күкiрттiң қосылыстары күкiрт оксидтеріне түрленедi, және де 99% шамасында SO2 күкiрттiң қос тотығын құрайды.

Шығатын жерiне байланысты көмiрлердiң күкiрттiлiгi 0,3-6 %, жанатын тақтатастың күкірттілігі 1,4-1,7 %, торфтың күкірттілігі 0,1 % құрайды.

Қазанда сынаптың, фтордың және хлордың қосылулары, газ тәрiздi күйде болады. Қатты отындарды күл құрамында калий, уран, барийдың радиоактивтi изотоптары қатыса алады. Бұл шығарулар ЖЭС ауданында радиациялық жағдайларға iс жүзiнде әсер етпейдi, бiр жағынан олардың жалпы саны, қуаттылығы бірдей АЭС-ке радиоактивтi ауа тозаңының шығаруларынан артуы мүмкiн.

Сұйық отыннан жылуэнергетикада мазут, тақтатас майы, дизельдi және жанғыш отын қолданылады.

Мазут күлiнің құрамына ванадий пентаоксидi V2O5, сонымен бiрге Ni2O3, Al2O3, Fe2O3, SiO2, MgO және т.б. кiредi. Мазуттың күлдiлiгi 0,3 % аспайды.

Сұйық отында пиритті күкiрт болмайды. Мазутта күкiрт көбінесе органикалық байланыстар элементарлы күкiрт және күкiртсутек түрінде кездеседі (оның құрамы алынған мұнайдың күкірттілігінен тәуелді болады).

Оттық мазуттар оның құрамындағы күкірт мөлшеріне байланысты аз күкiрттi, күкiрттi, көп күкiрттiге жіктеледі. Дизельді отынның күкiрттiлiгi - 0,5 %ке дейiн. Жанғыш отында күкiрт 1,1 %-ке дейiн. Тақтатас майында күкiрт 1 %-дан аспайды.

Ең «таза» органикалық отын ретінде газ тәріздес отын жатады, өйткенi оның толық жануы кезінде азот тотықтары NO пайда болады.

Қатты отынды жағу кезінде ластану 1 деп қабылданады, бұл кезде газды жағу кезінде 0,2, ал мазуттан – 0,6 деп қабылданады.

Жылулық шығарулар электр станциясының өзінен отынды тұтыну кезінде, сонымен қоса электр және жылу энергиясының тұтынушысынан пайда болады.

КЭС үшін жылулық энергияның 2/3 бөлігі циркуляциялық сумен қоршаған ортаға кетеді, ал 1/3 бөлігі жылулық және электр энергиясын тұтынушысына бөлінеді. ЖЭО үшiн жылулық шығарулардың 1/3 бөлігін станция құрайды, ал жылулық энегрияның 2/3 бөлігі жылулық және электр энергиясын тұтынушысына беріледі.

Есептеулер көрсеткендей, жылубөлінулер электрстанциясында жанатын отын есебінен сияқты, отынды басқа да тұтынушылардан сияқты жылу мөлшеріне қатысты планетаның күн радиациясынан алынатын әлі аз болып келеді. Күн энергиясынан алынатын жылушығарулар 0,02 % құрайды, ал барлық көздерден атмосфераның температурасын 0,01 ^оС жоғарылауын бередi. Қорыта келгенде, планетаның қызу қаупі көмiрқышқылының қостотығы СО2 атмосфераға түскенде, жылулық шығаруларға қарағанда едәуір жоғары болады, дегенмен бұл екі фактор бір бағытта әрекет етеді.

Қалалардың басқа факторлармен жылумен қамтамасыз етуі облыспен салыстырғанда қаладағы температураны 1-2 ^оС жоғарылатады, бірақ оның қаупі жоқ.