Diplomski Analiza uticaja rashladnih sistema termoenergetskih postrojenja na okolinu

UNIVERZITET U TUZLI

MAŠINSKI FAKULTET

Selimović Lejla

DIPLOMSKI RAD

ANALIZA SISTEMA RASHLADNE VODE PARNO-TURBINSKIH POSTROJENJA SA ASPEKTA UTICAJA NA

OKOLIŠ

Tuzla, oktobar 2012. godine

Diplomski rad ANALIZA SISTEMA RASHLADNE VODE PARNO-TURBINSKIH POSTROJENJA SA ASPEKTA UTICAJA NA OKOLIŠ

UNIVERZITET U TUZLI

MAŠINSKI FAKULTET

DIPLOMSKI RAD

ANALIZA SISTEMA RASHLADNE VODE PARNO-TURBINSKIH POSTROJENJA SA ASPEKTA UTICAJA NA

OKOLIŠ

mentorica:

Prof.dr.sc Indira Buljubašić Selimović Lejla

Tuzla, oktobar 2012. godine

ZAHVALNICA:

“Ovom prilikom zahvaljujem se Prof. dr. sc. Indiri Buljubašić na uloženom trudu i ugodnoj saradnji prilikom realizacije ovog diplomskog rada. Takođe posebu zahvalu dugujem svojim roditeljima za moralnu i materijalnu podršku tokom studija i izrade ovoga rada”


2

Sadržaj:

1. UVOD ...............................................................................................................................................................................................................5 2. POJAM ENERGIJE I ENERGETIKE..............................................................................................................................................................6 2 . 1 . Uopšteno o energiji......................................................................................................................................................................................6 2.2. Uopšteno o energetici ....................................................................................................................................................................................7 2.2.1. Industrija uglja.............................................................................................................................................................................................7 2.2.2. Naftna industrija...........................................................................................................................................................................................8 2.3 Vrste energije ...................................................................................................................................................................................................9 2.3.1 Klasifikacija primarnih oblika energije ......................................................................................................................................................10 2.4 Energetska slika svijeta ..................................................................................................................................................................................11 2.4.1 Potrošnja energije u svijetu .........................................................................................................................................................................12 2.4.2 Fosilna goriva .............................................................................................................................................................................................14 2.4.2.1 Treset .......................................................................................................................................................................................................15 2.4.2.2 Ugalj.........................................................................................................................................................................................................15 2.4.2.3 Nafta ........................................................................................................................................................................................................17 2.4.2.4 Prirodni gas .............................................................................................................................................................................................19 2.4.2.5 Nuklearna energija ...................................................................................................................................................................................21 3. POJAM I KLASIFIKACIJA TERMOENERGETSKIH POSTROJENJA......................................................................................................23 3.1 Uopšteno o termoenergetskim postrojenjima ................................................................................................................................................23 3.2 Tip i vrste termoenergetskih postrojenja .......................................................................................................................................................24 3.3 Parno- turbinska postrojenja ..........................................................................................................................................................................25 3.4 Opis bloka III TE „ Tuzla ” ...........................................................................................................................................................................27 3.5 Elementi bloka III .........................................................................................................................................................................................28 3.5.1 Parni kotao ..................................................................................................................................................................................................29 3.6 Parna turbina ..................................................................................................................................................................................................32 3.7 Kondenzaciono postrojenje ...........................................................................................................................................................................34 3.8 Generator .......................................................................................................................................................................................................37 4. SISTEM RASHLADNE VODE U PARNO-TURBINSKIM POSTROJENJIMA ........................................................................................38 4.1 Uopšteno o rashladnim sistemima ................................................................................................................................................................38 4.2 Voda u sistemu hladjenja ..............................................................................................................................................................................39 4.2.1 Hemijska priprema rashladne vode.............................................................................................................................................................40 4.2.1.1 Dekarbonizacija ubacivanjem mineralnih kiselina ..................................................................................................................................40 4.2.1.2 Dekarbonizacija sa jonskim izmjenjivačem ...........................................................................................................................................41 4.2.1.3 Dekarbonizacija sa krečom ......................................................................................................................................................................41 4.2.3 Potrebne količine rashladne i pogonske vode ukondenzacionoj.Termoelektrani........................................................................................41 4.3 Protočno hladjenje ........................................................................................................................................................................................42 4.4 Povratno hlađenje kondenzatora turbine termoelektrane ..............................................................................................................................43 4.5 Kružno hlađenje ............................................................................................................................................................................................44 4.6 Kombinovano protočno, povratno i kružno hlađenje ....................................................................................................................................44 4.7 Metode hlađenja.............................................................................................................................................................................................45 4.7.1 Mokro hlađenje...........................................................................................................................................................................................45 4.7.2 Suho hlađenje .............................................................................................................................................................................................46 4.7.3 Kombinovano hlađenje (hibridni tornjevi) .................................................................................................................................................47 4.8 Rashladni tornjevi s prirodnim strujanjem zraka ..........................................................................................................................................48 4.8.1 Sistemi za hlađenje vode sa hiperboloidnim rashladnim tornjem u termoelektrani ...................................................................................48 4.9 Rashladni tornjevi s prisilnim strujanjem zraka ............................................................................................................................................49 5. ANALIZA UTICAJA RASHLADNIH SISTEMA NA OKOLINU..............................................................................................................51 5.1 Emisije topline u površinsku vodu ...............................................................................................................................................................51 5.2 Emisije tvari u površinsku vodu ...................................................................................................................................................................51 5.3 Termičko opterećenje vodotoka....................................................................................................................................................................53 5.3.1 Uticaj zagrijavanja na fizikalno-hemijska svojstva vode ..........................................................................................................................53 5.3.2 Uticaj zagrijavanja na mikrofloru vodotoka ..............................................................................................................................................53 5.3.3 Uticaj zagrijavanja na floru i faunu površinskih voda ...............................................................................................................................53 5.3.4 Propisi o ograničenju termičkog opterećenja vodotoka .............................................................................................................................55 5.4 Mogućnost iskorištenja otpadne topline .......................................................................................................................................................55 5.5 Uticaj rashladnih tornjeva na atmosferu .......................................................................................................................................................56 5.5.1 Buka ...........................................................................................................................................................................................................58 5.6 Aspekti rizika ................................................................................................................................................................................................58 5.7 Otpadne tvari nastale radom sistema hlađenja ..............................................................................................................................................59 5.8 Razlika između novih i postojećih sistema hladjenja ...................................................................................................................................59 6. Zaključak .........................................................................................................................................................................................................60 Popis slika: ..........................................................................................................................................................................................................64 Popis tabela ..........................................................................................................................................................................................................64 LITERATURA:....................................................................................................................................................................................................65


3

Rezime

U ovom radu su predstavljeni rashladni sistemi parno-turbinskih postrojenja i njihovi uticaji na okolinu.

Objašnjen je pravac i smjernice kako koristiti rashladne sisteme sa što manje negativnog utjecaja na životnu zajednicu a samim tim i čovjeka.

Budućnost leži u upotrebi sljedeći mjera zaštite : eliminatora kapljica i programa optimizirane obrade rashladne vode, korištenju suhih rashladnih tornjeva, iskorištavanjem otpadne topline. Sve ovo gore navedeno ima cilj očuvanje očuvanja prirodnih resusrsa i dobijanje čistije okoline, te povećanje ljudske svijesti o njenoj zaštiti.


4

Summary:

In this paper are presented cooling systems of steam-turbine plants and their impacts on the environment.

The paper explains future directions and guidelines to use cooling systems with a less negative impact on our community and therefore human.

The future lies in the use of the following protective measures: drift eliminators and programs optimized cooling water treatment, use of dry cooling towers, use of waste heat.

All of these above-mentioned aims to preserve natural resources and getting cleaner environment, and increasing human awareness of its protection.


5

1. UVOD

Potrebno je uzeti u obzir ekološki učinak sistema hlađenja u kontekstu sveukupnog ekološkog učinka industrijskog postupka. Cilj je smanjenje na najmanju mjeru kako indirektnih, tako direktnih uticaja rada sistema hlađenja. Pristup se temelji na načelu da ekološki učinak hlađenja postupka uveliko zavisi o odabiru i dizajnu sistema hlađenja. Zato, kod novih postrojenja pristup je usmjeren ka sprječavanju emisija odabirom odgovarajuće konfiguracije hlađenja te pravilnim projektiranjem i izgradnjom sistema hlađenja. Pored toga, smanjenje emisija se postiže optimizacijom rada pa je zato sistem upravljanja vrlo važan. Kod postojećih sistema postoji manji potencijal za sprječavanje tehnološkim mjerama u kratkom razdoblju pa je zato u tim slučajevima naglasak na smanjenju emisija optimiziranjem operativnih i nadzornih sistema. Isto tako, kod postojećih sistema veliki je broj parametara kao što su prostor, raspoloživost operativnih resursa i važeća zakonska ograničenja, utvrđen i vrlo je malo prostora za njihovu izmjenu. Pristup podrazumijeva da je hlađenje bitan dio mnogih industrijskih postupaka i treba ga posmatrati kao važnu sastavnicu u ukupnom sistemu upravljanja energijom. Učinkovita potrošnja energije u industrijskim postupcima vrlo je važna s gledišta zaštite okoliša i ekonomičnosti. Pažnja se mora obratiti na sveukupu energetsku učinkovitost industrijskih i proizvodnih postupaka, prije nego što se poduzmu mjere za optimiziranje sistema hlađenja. Kako bi povećala sveukupna energetsku učinkovitost, industrija teži smanjiti količinu neobnovljive topline primjenom prikladnog sistem upravljanja energijom, kao i usvajanjem integriranih programa štednje energije. Tu je uključena razmjena energije između različitih jedinica unutar hlađenih industrijskih i proizvodnih postupaka. Postoji zamisao obnove topline za industrijske regije kada su industrijska postrojenja međusobno povezana ili su povezana sa sistemom centralnog grijanja kućanstava, ili, korištenjem otpadne topline iz staklenika. Ondje gdje nije moguća daljnja obnova ili upotreba topline, ona se mora ispustiti u okoliš. Postoji razlika između topline niske (10-25 ºC), srednje (25-60 ºC) i visoke (60 ºC) razine neobnovljivosti. Mokri sistemi hlađenja primjenjuju se za toplinu niske razine a suhi sistemi za toplinu visoke razine. Za srednju razinu, posebno se ne odabire pojedini način hlađenja a tu su i različite konfiguracije. Nakon optimizacije sveobuhvatne energetske učinkovitosti industrijskog ili proizvodnog postupka, ostaje određena količina i razina neobnovljive topline a prvi odabir konfiguracije hlađenja koje će raspršiti tu količinu može se napraviti uravnoteženjem: - uslova hlađenja postupka,

- ograničenja lokacije (uključujući zakonska ograničenja) te

- okolinskih uslova


6

2. POJAM ENERGIJE I ENERGETIKE

2 . 1 . Upošteno o energiji

Energija je osnovni preduslov tokova proizvodnje i razvoja uopšte.

Imajući u vidu činjenicu da sve što je materijalno posjeduje u sebi i odgovarajući energetski potencijal, da se zaključiti na prvi pogled da je ima dovoljno (ako ne i previše), ali je osnovni problem u njenom adekvatnom korištenju, transformacijama iz jednog oblika u drugi i naročito racionalnoj, što racionalnijoj njenoj potrošnji.

Energija se ne troši nego transformiše, ne proizvodi se, jer već postoji samim postojanjem materije.

Pojam Energije je prestavljen fizikalnom veličinom kojom se opisuje međudjelovanje i stanje čestica nekog tijela, te njegovo međudjelovanje s drugim česticama ili tijelima, odnosno sposobnost obavljanja rada.

Energija ne može ni nastati ni nestati već samo prelaziti iz jednoga u drugi oblik pa stoga izrazi kao što su "proizvodnja", "dobijanje", "gubici", "potrošnja", "pohrana" ili "štednja" energije u fizikalnom smislu nisu posve tačni, iako su u svakodnevnom govoru nezaobilazni.

Uz pojam energije se često koristi i pojam snage. To je veličina koja pokazuje koliko je energije pretvoreno u druge oblike (izmijenjeno), odnosno koliko je rada obavljeno u određenom vremenu.

Energetski resursi su svi na Zemlji dostupni izvori energije koji mogu biti:

- neobnovljivi ili iscrpivi - obnovljivi ili neiscrpivi.

Energetske rezerve su samo oni izvori energije koji se geološki i geografski mogu tačno odrediti i koji se uz postojeće uslove i stanje tehnike mogu učinkovito iskoristiti.

Energetske rezerve obuhvataju postojeće, do sada otkrivene i većim dijelom već iskorištavane izvore (obnovljive i neobnovljive), dok resursi obuhvataju sveukupne, na Zemlji raspoložive izvore.

Izvori energije ili energenti su sredstva koje služe za pretvorbu energije, odnosno koja su sama neki oblik energije (npr. ugalj, prirodni plin, uran, električna energija, Sunce, vjetar itd).

Goriva su izvori energije u fizičkom, stvarnom smislu (npr. ugalj, nafta, prirodni plin, vodik, drvo i sl), a s obzirom na njihovu pojavnost u prirodi (agregatno stanje), mogu biti:

- kruta (npr. mrki ugljen) - tečna (npr. loživo ulje) i plinovita .


7

2.2. Uopšteno o energetici

Pod pojmom „Energetika“ podrazumjevamo naučnu disciplinu koja se bavi proučavanjem energije , kao i tehničkom korištenju raspoloživih izvora energije.

Energetika je grana privrede koja omogućava snabdijevanje potrošača neophodnom energijom.

Osim toga, može se reći: energetika je skup privrednih aktivnosti pomoću kojih se istražuju i proizvode primarni izvori energije, zatim transformišu, prenose i distribuiraju do potrošača i kao primarna ili sekundarna energija racionalno koriste.

Energetika se bavi proizvodnjom i prometom čvrstih, tečnih i gasovitih energenata kao i električnom i nuklearnom energijom . Neki oblici energije se proizvode potrošnjom fosilnih goriva ugalj , nafta , gas i drugih neobnovljivih izvora dok drugi proizvode iz obnovljivi izvora sunce , vjetar , talasi. Energija se najviše troši u oblasti transporta, osvjetljavanja i u tehnološkim procesima .

Jedan od zadataka energetike je ekonomična proizvodnja i smanjenje gubitaka energije, efikasan razmještaj proizvođača i izbor optimalnog načina transporta . Pored ovoga je značajan zadatak smanjenje negativnog uticaja na čovjekovu okolinu . Ovdje se prvenstveno misli na smanjenje gasova ugljen dioksida koji uzrokuju efekat staklene bašte, ali i ostali štetnih proizvoda koji nastaju tokom procesa proizvodnje elekrične energije sumporni oksidi , pepeo , čađ .

Grane energetike :

- Industrija uglja

- Naftna industrija

- Elektroenergetika

- Alternativna energetika

2.2.1. Industrija uglja

Najčešća primjena uglja za dobijanje energije je pretvaranje u plin. Jedna od metoda za prečišćavanje uglja je usitnjavanje i jednostavno ispiranje . Na taj način se može ukloniti sav sumpor jer je jedan dio atoma sumpora ukomponiran sa ugljikom. Taj dio se može ukloniti, ali trenutne tehnologije su preskupe za masovnu primjenu. Zato u modernim elektranama na ugalj postoje uređaji koji odklanjaju sumpor iz plinova nakon sagorijevanja, a prije nego idu u atmosferu . Uprkos svim postupcima prečišćavanja jedan dio izlazi u atmosferu i unišava prirodu. Način eksplatacije uglja u prvom redu zavisi od geoloških uslova. U osnovi razlikujemo jamsku i površinsku eksploataciju. Jamska eksploatacija se primjenjuje kada su slojevi uglja na većim dubinama i tada je potrebno izvoditi podzemne radove radi pristupa nalazištima. Jamsku eksploataciju karakterišu velika srestva za otvaranje rudnika, nekoliko godina pripremnih radova , trajanje eksplatacije 30 – 40 godina , u tom se vremenu u prosječnim prilikama može eksploatisati nalazište u prečniku oko 5 km , trajno


8

održavanje proizvodnje, jer prekid ukazuje urušavanje materijala u oknima i onečišćenje uređaja. Površinska eksplatacija se primjenjuje kada su slojevi uglja blizu površine. Tada je ekonomičnije ostraniti slojeve humusa i stijena da dođe do uglja nego graditi podzemne hodnike i okna .Odnos jalovine koju treba ostraniti i količine uglja koja se treba proizvesti nekada može biti 40 :1.

2.2.2. Naftna industrija

Rafinerije nafte su velika procesna industrijska postrojenja u kojima se iz sirove nafte različitim različitim procesima izdvajaju naftni derivati ( kao što su npr : tekući plin, dizelsko gorivo , benzin , mlazno gorivo , motorna ulja ....) potrebnih krajnjim korisnicima. Nafta prvo značenje dobiva u 19 stoljeću kada je 1859 god Amerikanac E.L. u Pennsylveniji izvršio prvu bušotinu .

Sam proces prerade nafte počinje iztraživanjem i to geološkim i geofizičkim, područja potencijalno bogato naftom od strane znanstvenika i inžinjera, ukoliko se utvrdi postojanje nafte, koja se nalazi zbijena u sitnim porama između stijena pod vrlo velikim pritiskom , buši se eksplatacijska bušotina kroz debele slojeve pijeska , mulja ili stijena iz koje se vrši crpljenje iste te trasport do rafinerije za preradu. Transport se može vršiti na različite načine: tankerima, cisternama, željeznicama. Veliki su problemi prilikom bušenja i transporta te mogućnost isticanja nafte u okoliš. Nove tehnologije doprinijele su povećanju preciznosti kod pronalaženja, a to je rezultiralo manjem broju bušotina.

Slika1. Rafinerija nafte

Nafta transportirana u rafinerijama sadržava vodu , soli, sumporne spojeve , kiseline i neke nečistoće . Kako ovi elementi izazivaju koroziju i ostale negativne efekte na postrojenja , nastoje se odkloniti . Voda se odklanja na taj način da se na dnu spremnika u kojem se nalazi nafta , ispušta voda jer se nafta , pošto je lakša od vode , nataložena na površini . Soli se uklanjaju dodavanjem visoko zagrijane vode u tok nafte . Zagrijana voda otapa soli koje se talože na dnu .


9

2.3 Vrste energije

Vrste energije su predstavljene pojmom oblika u kome se energija pojavljuje, odnosno samog načine na koji se uočava djelovanje energije, što je jednim dijelom povezano s njenim izvorima.

(npr. potencijalna, kinetička, kemijska, električna ili energija vode, vjetra, goriva itd).

Oblici energije obuhvataju izvore i vrste energije, ovisno o njihovom mjestu u procesima pretvaranja:.

Samo neki prirodni materijali ili pojave mogu da se koriste za proizvodnju energije i to su primarni, koji se dalje mogu transformisati u sekundarne (vještačke) izvore (oblike) energije, dok je potrošačima potrebna korisna energija.

Energija se pojavljuje u različitim oblicima, ali se u osnovi može svrstati u akumulisane (nagomilane) i prelazne oblike.

Akumulisani oblici energije (potencijalna, kinetička i unutrašnja) se u svom obliku mogu održati po želji dugo, dok je za prelazne oblike karakteristična kratkotrajnost pojave.

Prelazna energija (mehanička, električna i toplotna) se pojavljuje kada akumulisana energija mijenja svoj oblik i kada prelazi sa jednog tijela na druga.

Zato energiju svrstavamo u sljedeće oblike:

- primarna energija

- sekundarna energija

- konačna energija

- korisna energija

Primarna energija je energija koji se dobija direktno iz prirode i koja još nije prošla nijedan proces pretvorbe ili transformacije.

Sekundarna energija je ona energija koja je tehničkim postupcima pretvorbe dobijena iz primarnih izvora (npr. koks, briketi, nuklearno gorivo, benzin, lož ulje, električna struja, toplina itd). Tim se procesima pretvorbe mijenjaju kemijske ili fizikalne osobine primarnih izvora, što je nužno jer se većina izvora, u obliku u kojem je dobivena iz prirode, ne može direktno iskorištavati.

Primarna i sekundarna energija se nazivaju zajedničkim imenom energija goriva.

Konačna energija su izvori ili vrste energije koji krajnjem korisniku stoje na raspolaganju (npr. toplota, električna struja, razna goriva i sl), a o načinu njihove primjene odlučuje korisnik te ih odgovarajućim procesima pretvara u korisnu energiju. Konačnu energiju stoga čine i primarni (npr. ugalj) i sekundarni izvori (npr. benzin).

Pri procesima transformacije, prijenosa i pohrane energije dolazi do gubitaka, odnosno jedan dio primarne i sekundarne energije ne može iskoristiti.


10

Korisna energija je onaj dio energije koji se dobija nakon oduzimanja svih gubitaka koji nastaju pri procesima dobijanja, prerade (proizvodnje), pohrane i prijenosa primarnih i sekundarnih izvora te pretvaranja konačne energije.

Korisna je energija krajnjem korisniku na raspolaganju u njemu najprikladnijem obliku.

Transformacije energije teku do onih energetskih oblika koje korisnici trebaju, a to su: toplinska energija, mehanička energija, kemijska energija i energija svjetla. Od naročitog značaja su transformacije kojima se proizvodi električna energija. Zbog svojih dobrih osobina da se lako transformira u druge oblike energije (naročito je važna transformacija u mehanički rad i obrnuto, mehanički se rad s malim gubicima transformira u električnu energiju) i da se lako transportira na veće udaljenosti, električna energija je izuzetno značajna za privredni razvoj zemlje.

Slika 2 Vrste i načini transformacije neobnovljivih izvora energije

2.3.1 Klasifikacija primarnih oblika energije

Primarni oblici energije se dijele na:

- konvencionalne i - nekonvencionalne Osim podjele po učestalosti primjene, kada govorimo o konvencionalnim i ne-konvencionalnim oblicima energije, primarni se oblici energije mogu podijeliti na: -obnovljive - neobnovljive oblike energije.


11

Obnovljivi su oblici oni koji se prirodno obnavljaju u intervalima koji su su mjerljivi ljudskom poimanju vremena.(Sunčeva energija, energija vodnih snaga, energija vjetra, energija plime i oseke, toplina mora.) Obnovljive primarne oblike energije karakterizira promjenljivost energetskog toka. Budući da uglavnom nije riješeno skladištenje energije barem ne sa stanovišta energetike (izuzetak je npr. akumulacija vode-potencijalne energije u akumulacijskom jezeru hidroelektrane), može se dogoditi da energije ne bude baš onda kada je najpotrebnija. Obnovljive primarne oblike energije nije moguće transportirati u onom obliku u kojemu se pojavljuje u prirodi, za razliku od fosilnih i nuklearnih goriva. Pojam obnovljivi izvori energije odnosi se na izvore energije koji su sačuvani u prirodi i obnavljaju se u cijelosti ili djelomično. To su energija vodotoka, vjetra, neakumulirana Sunčeva energija, biogorivo, biomasa, bioplin, geotermalna energija, energija valova, plime i oseke, biomase, plina iz deponija, plina iz postrojenja za preradu otpadnih voda. Neobnovljivi oblici energije su oni čije se rezerve uslijed korištenja svakim danom smanjuju (energija fosilnih i nuklearnih goriva te geotermička energija Zemljine unutrašnjosti). 2.4 Energetska slika svijeta Osnovna karakteristika potrošnje energije u svijetu, kao i u Evropi (pa i regiji), je još uvijek dominantna zastupljenost fosilnih goriva, koja su 1973. godine u primarnom obliku korištena u iznosu od 86% (nafta cak 46% - prije naftne krize, a nuklearno gorivo samo 0.9%), a u 2005. godini fosilna goriva kao nosioci primarne energije su korištena u iznosu od oko 80%, uz smanjenje upotrebe nafte (35%) i značajan porast primjene nuklearnog goriva za proizvodnju električne energije.

Slika 3 Udio goriva u ukupnoj potrošnji


12

2.4.1 Potrošnja energije u svijetu Najrazvijenije zemlje OECD-a u 2005. godini, sa učešćem od svega 18,2 % u ukupnoj svjetskoj populaciji, su potrošile oko 50% primarne energije u Svijetu. Kada je u pitanju proizvodnja električne energije u Svijetu, u 2005. god. još uvijek je dominantan ugalj sa oko 40,3%, te hidro energija cca 16%, gas 19,7%, nuklearna energija 15,2% i nafta 6,6%, ostalo cca 2,2%. Procjenjuje se da oko 80÷85 % ukupnih svjetskih potreba će biti podmireno iz fosilnih goriva, uz povećanje emisije CO2 ukoliko se ne poduzmu mjere smanjenja saglasno obavezama iz Kyoto Protokola. Ugalj će i dalje ostati značajan energent u proizvodnji električne energije. Izvori energije u svijetu(TW) (2004).

Slika 4 Potrošnja energenata u svijetu

Mehanička energija upotrebljava se u velikim količinama u proizvodnji i transportu. Pri obračunavanju proizvodnje i potrošnje mehaničke energije koristi se mjera “tona ekvivalentnog kamenog uglja” (eng. “tone of coal equivalent” - TCE). Zbog različite energetske vrednosti energetskih izvora, koju merimo u džulima (J), preračunavamo svaku proizvedenu ili potrošenu količinu pojedinog energetskog izvora u TCE po posebnom ključu (na primer, 1 t sirove nafte = 1,454 TCE, a 1 TCE = 0,699 t sirove nafte; 1000 kWh hidroenergije = 0,123 TCE, a 1 TCE = 8130 kWh hidroenergije)1.

Prije industrijske revolucije glavni energetski izvori bili su ljudska i životinjska snaga, vodna energija, drvo i vetar (u pomorstvu). Poslije pronalaska parne mašine glavni energetski izvor

1 Za podatke prije reforme mjernih jedinica, prije 12.12.1980. godine, važilo je: 1 kg kamenog uglja 7000 kcal, 1 kg mrkog uglja 1911 kcal, 1 kg sirove nafte 10100 kcal, 1m3 zemnog gasa 7600 kcal, 1kwh hidroenergije 2800 kcal.


13

postao je ugalj. U početku kameni ugalj, zatim mrki ugalj, lignit i treset. Prevlast uglja je trajala do 1965/68. godine, kada je primat u energetskom bilansu svijeta preuzela nafta, da bi vremenom sve veći udio imao i zemni gas (nafta je postala glavni energetski izvor u Angloamerici 1955. godine, u Evropi 1965. godine, u Aziji i bivšem SSSR sedamdesetih godina XX veka, a u Kini tek devedesetih godina XX veka). Hidroenergija je u porastu poslije otkrića električne energije krajem XIX veka. Šezdesetih godina XX veka pojavljuje se nuklearna energija.

Evidentno je da je kroz historiju energetike postojala veoma čvrsta veza između energetike i razvoja tehnologije. Eksploatacija energenata oblikuje potrebu za određenim tehnologijama, ali i razvoj nauke i tehnologija dovodi do promena u iskorištavanju energetskih izvora. Činjenica je da ekonomski razvijene zemlje mogu, zahvaljujući stepenu svog razvoja i razvoja tehnologije, da koriste jeftinije oblike energije.

U energetskom bilansu naše planete jasno se može videti da do Zemlje dospijeva ogromna količina energije Sunčevim zračenjem (178 000 TW, pri čemu je 1 TW =1012 W), što je 15000 puta više nego što je godišnja potrošnja energije cijelog čovječanstva. Od toga se 30% odbija natrag u kosmos, 50% se upija u Zemljinu površinu (kopno i voda), transformiše u toplotu i isijava, a 20% se troši za kretanje vazduha, hidrološki ciklus i fotosintezu. Tih 20% omogućuje rad hidroelektrana, talasnih elektrana i vetrenjača i direktno učestvuje u stvaranju biogoriva. Veoma mala količina energije dolazi od Meseca (3 TW) i ona utiče na plimu i oseku (plimske elektrane), kao i iz unutrašnjosti Zemlje (30 TW) od čega se mali dio koristi za geotermalne elektrane (teško je dostupna).

Izdvajamo pet osnovnih izvora energije:

• Sunčevo zračenje (solarna energija); • kretanje i gravitacija Sunca, Meseca i Zemlje; • geotermalna energija; • nuklearna energija; • energija hemijskih reakcija.

Samo mali broj zemalja u svijetu proizvodi više energije nego što potroši. Većina zemalja je prinuđena da energente uvozi kako bi obezbedila svoju privredu i život uopšte. Zbog toga su zemlje uvoznice energenata veoma zavisne od kretanja proizvodnje i cijena energenata na svjetskom tržištu, odnosno od uslova i prilika koje vladaju u zemljama izvoznicama energenata.

Sa druge strane, potrošnja energije je veoma neujednačena u svijetu (sl.5). Tako su SAD najveći svjetski potrošač energenata, ali su zemlje - lideri u potrošnji energenata po glavi stanovnika Kanada, Japan, Norveška, Švedska,Australija i Novi Zeland. Sa svega 4% svjetske populacije, koliko ima stanovnika SAD, potroši oko četvrtinu svjetske energije, i to najviše u transportu (oko 40%). Nasuprot tome, zemlje u razvoju troše oko 30% svjetske energetske


14

proizvodnje, a obuhvataju gotovo 80% stanovništva svijeta. Analizirajući stepen potrošnje energije u svijetu, može se reći da postoji direktna veza između potrošnje energije po glavi stanovnika i stepena razvoja date države. U nerazvijenim zemljama potrošnja energije je ispod svjetskog prosjeka; u zemljama u razvoju je ona u stalnom usponu, ali ipak ispod potrošnje po glavi stanovnika razvijenih zemalja, a u razvijenim zemljama je i iznad svjetskog prosjeka.

Slika 5 Potrošnja energije u pojedinim regijama svijeta

Trenutna energetska situacija u svijetu je takva da najveći dio energetskih potreba svjetska ekonomija zadovoljava iz neobnovljivih izvora energije (preko 90% proizvedene energije u svijetu) a od toga oko 90% proizvedene energije dolazi od fosilnih goriva.

2.4.2 Fosilna goriva

Fosilna goriva predstavljaju vrstu energetskih izvora koji su nastali od fosilnih ostataka biljaka i životinja, nataloženih u Zemljinoj kori, izloženih jakom pritisku ili velikoj toploti tokom miliona godina, pri čemu su se transformisali u ugljovodonike. Sagorijevanjem, ugljovodonici oslobađaju veliku količinu energije, ali se kao nus-produkti javljaju i različiti vidovi gasova (ugljen-monoksid, ugljen-dioksid, sumporovi i azotovi oksidi, itd). Ovi gasovi su veoma štetni i utiču na zagađivanje atmosfere, ali i u stvaranju određenih globalnih ekoloških problema (efekat staklene bašte, kisele kiše).

Svjetska ekonomija je veoma zavisna od potrošnje fosilnih goriva. Do sada je potrošnje fosilnih goriva bila u stalnom usponu, a u budućnosti, i pored činjenice da su rezerve fosilnih goriva znatno smanjene, očekuje se da će ta potrošnja i dalje rasti, naročito u zemljama u razvoju koje se brzo industrijalizuju. Procenjuje se da, ukoliko potrošnja fosilnih goriva ostane približno sadašnjem nivou, rezerve nafte će biti iscrpljene u narednih 40 godina, prirodnog gasa za 60 godina, a uglja za oko 300 godina.


15

U grupu fosilnih goriva spadaju sljedeći energetski izvori:

• Nafta; • Prirodni (zemni) gas; • Ugalj; • Treset

2.4.2.1 Treset

To je u stvari vrsta zemljišta koje nastaje u vlažnim staništima umjerenog klimatskog pojasa, taloženjem i delimičnim raspadanjem biljaka i biljnih produkata. Djelimično ugljenisanje treseta može biti prvi korak u nastanku uglja. Najviše se koristi kao organsko gorivo, a osušeni treset lako gori i pri sagorijevanju oslobađa veliku količinu dima (znatno je manje energetske vrednosti od uglja). Danas se koristi za grijanje u domaćinstvima u nekim dijelovima svijeta (tradicionalno u Irskoj i Škotskoj).

Najveća tresetišta se nalaze u Kanadi, Kini, Indoneziji, Rusiji i SAD, a najveći potrošači treseta u svijetu su: Finska, Irska, Rusija i Švedska.

2.4.2.2 Ugalj

Ugalj je fosilno gorivo koje je nastalo procesom karbonifikacije drvene mase. U zavisnosti od zastupljenosti čistog ugljenika (stepenu karbonifikacije), odnosno količini oslobođene energije tokom procesa sagorevanja i suhog ostatka, ugljevi se dele na2:

• Kameni ugalj - potiče iz karbonske ili permske ere, a kalorična vrijednost je visoka (preko 24 mJ/kg), sa 85% ugljenika i 1% pepela. Prema količini isparljivih supstanci, kameni ugalj se dijeli na više podgrupa, od kojih je najpoznatija podgrupa antracit (najmanje isparljivih supstanci, od 4-7%);

• Mrki ugljalj – datira iz starijeg tercijara i sadrži od 65-80%, a prilikom sagorijevanja oslobađa nešto manju količinu energije (16-24 mJ/kg). Od kamenog uglja se razlikuje po tome što pored humusnih supstanci sadrži i i izvjesnu količinu humusnih kiselina;

• Lignit – drvenasti ugalj pliocene starosti, ima najmanju energetsku vrijednost (10-16

mJ/kg), a sadrži od 60-65% ugljenika, 25% vode i 8-13% pepela, uz izvjesnu količinu sumpora.

Vrijednost rezervi uglja mjeri se količinama koje su dostupne (veličina eksploatacionih polja, debljina i dubina) i vrstom uglja. Najjeftinija eksploatacija je površinskim kopovima,

2 Prema klasifikaciji Ekonomske komisije OUN za Evropu, postoji samo podjela na kameni i mrki ugalj. Kameni ugalj ima gornja toplotnu moć, bez pepela, od 23,87 MJ/kg i više. Ispod te granice su vrste mrkog uglja, gdje se lignit takođe računa u tu grupu. Međutim u nekim prikazima se odvojeno prikazuje i lignit gde se granica toplotne moći uglja vrednuje da je 12,5 MJ/kg.

http://sr.wikipedia.org/sr-el/OUN

http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%95%D0%B2%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%B0

http://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9F%D0%B5%D0%BF%D0%B5%D0%BE&action=edit&redlink=1


16

lako dostupnih slojeva uglja. Ono što je negativno u ovom slučaju jeste to što ovakva eksploatacija u potpunosti degradira okolinu, odnosno za sobom ostavlja ogromne naslage zemlje i pratećeg materijala. Sa druge strane, najskuplji vid eksploatacije jeste jamska proizvodnja, koja je gotovo slabo primjetna na okolini, ali je veoma opasna (većina rudnika u Evropi i Apalačima).

Najveće rezerve uglja u svijetu koncentrisane su u sjevernoj hemisferi i to između 35o i 50o sjeverne geografske širine. Dokazane rezerve uglja u svjetu su 985 milijardi tona, ali je geografska distribucija tih rezervi apsolutno neravnomijerna u svetu. Samo šest zemalja raspolaže sa oko 80% svetskih rezervi uglja:

• SAD (27,1%); • Rusija (17,3%); • Kina (12,6%); • Indija (10,2%); • Australija (8,6%); • Južna Afrika (5,4%).

U Evropi najznačajnija oblast rasprostranjenja su područja prostiranja planina hercinske orogeneze i to:

• Velika Britaniji (Vels, Midlands, Lankašir, Jorkšir, Nortumberlend, Škotska nizija); • sjeverna Francuska (Alzas i Loren); • Belgija i Holandija (Limburg); • Njemačka (Rur i Sar); • Poljska i Češka (Gornji Šljonsk). • Ukrajina (dio donjeckog bazena – Donbasa); • Rusija (dio Donbasa, Kuznjecki basen i Minusinska kotlina pod Sajanskim gorjem u

južnom Sibiru, okolina Irkutska i Angarska, Vorkuta na reci Pečori). Postoje indicije da su najveće svjetske (nepotvrđene) rezerve uglja skoncentrisane upravo u Rusiji, u Sibiru,ali je problem njihove eksploatacije izuzetno hladna klima i prisustvo stalno zaleđenog zemljišta;

Azija ima nekoliko zona bogatih ugljem:

• Kazahstan (basen Karaganda); • Sjeverna i srednja Kina (provincija Šansi, provincija Hajpej, u sjeverozapadnoj regiji,

Fu-šun, Fu-sin i Đinčžou u pokrajini Ljaoning u Mandžuriji, u provinciji Hunan, na poluostrvu Šandong);

• Indija (na tromeđi država Bihar, Orisa i Bengalija, u dolinama/kotlinama rijeka Damodar, Sona, Mahanadi i Godavari);

• Sjeverna Koreja i Vijetnam (Tongking).

Ostala područja svijeta prije svega obuhvataju:

• Južnu Afriku (ležišta su jugozapadno od Johanesburga); • Australija (Kvinslend (kotlina Boven), okolina Sidneja i Novi Južni Vels).


17

Ugalj učestvuje u svjetskoj proizvodnji energije iz primarnih izvora sa 26%, a u proizvodnji električne energije sa 41% (2008). Kada bi se ova struktura proizvodnje analizirala po zemljama, dobijali bi se različiti rezultati, shodno potrebama date zemlje, ali i dostupnosti uglja. Ipak, i pored postojanja velikih regionalnih razlika u strukturi proizvodnje, može se dati jedan opšti globalni prikaz proizvodnje uglja u svetu.

Tabela 1: Svjetska proizvodnja uglja

2.4.2.3 Nafta

Danas preovladava mišljenje da je nafta nastala od masnih i voštanih supstanci različitih sitnih životinjskih i biljnih morskih organizama (planktona), koji se posebnim geohemijskim procesima pod koji se odvijaju u dugim vremenskim periodima, a pod visokom temperaturom i pritiskom (pod naslagama sedimenata). Međutim, postoje i mišljenje da nafta potiče iz neispitanih i nedovoljno poznatih dubina Zemlje, a zbog činjenice da se nafta nalazi i u vulkanskim područjima (na Kamčatki), u velikim dubinama u mineralima kristalastog porijekla (Venecuela) ili u pukotinama litosfere u dnu Indijskog okeana.

Prema hemijskom sastavu, nafta predstavlja mješavinu različitih ugljovodonika i u manjoj mjeri sumpora, kiseonika i drugih jedinjenja ugljenika. Njen redovni pratilac je zemni gas.

Ležišta nafte nisu ravnomijerno raspoređena u svijetu, tako da se može izdvojiti nekoliko velikih regiona koja se odlikuje značajnim rezervama nafte (sl.6).

Bliski Istok je najveći svjetski naftni region (56% svjetskih rezervi nafte) i prostire se oko velike geosinklinale Persijskog zaliva, od Kirkuka i Mosula na sjeveru Iraka, preko Kuvajta, iranskog Kuzistana i sjeverozapadnog ruba Arabijskog poluostrva (Al Hasa u Saudijskoj Arabiji, Neutralna zona) do Omana i Katara na istoku Arabijskog pol. Ovaj region obuhvata oko jedne trećine svjetske proizvodnje nafte (preko 400 naftnih i naftno-gasnih nalazišta, od

2003 2004 2006 Udio %

Procenjene godine eksploatacije

Kina 1722.0 1992.3 2380.0 38.4 % 48 SAD 972.3 1008.9 1053.6 17.0 % 234 Indija 375.4 407.7 447.3 7.2 % 207 Australija 351.5 366.1 373.8 6.0 % 210 Rusija 276.7 281.7 309.2 5.0 % 508 Južna Afrika 237.9 243.4 256.9 4.1 % 190 Nemačka 204.9 207.8 197.2 3.2 % 34 Indonezija 114.3 132.4 195.0 3.1 % 25 Poljska 163.8 162.4 156.1 2.5 % 90 Ukupno 5187.6 5585.3 6195.1 100 % 142

http://en.wikipedia.org/wiki/People%27s_Republic_of_China

http://en.wikipedia.org/wiki/Australia

http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%BD

http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9A%D0%B0%D0%BC%D1%87%D0%B0%D1%82%D0%BA%D0%B0

http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%92%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%86%D1%83%D0%B5%D0%BB%D0%B0

http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%98%D0%BD%D0%B4%D0%B8%D1%98%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D0%BE%D0%BA%D0%B5%D0%B0%D0%BD


18

kojih su neka gigantska (preko 500 miliona t: Gavar, Abkaik i Safanija u Saudijskoj Arabiji, Burgan u Kuvajtu, Kirkuk i Rumaila u Iraku, Ahvaz i Marun u Iranu).

Slika 6: Naftne rezerve po regionima sveta

Drugi naftni region po veličini rezervi jeste Sjevernoamerički region (16%) i obuhvata oko 18% svjetske proizvodnje. Naftna ležišta pružaju se duž velike geosinklinale od Meksičkog zaliva na jugu preko Teksasa, Luizijane, Oklahome, Kanzasa, Arkanzasa (SAD), kanadskih provincija Alberte, Saskačevana i Manitobe, pa sve do Aljaske (zaliv Pradho Bej) i porječja rijeke Makenzi na sjeveru. Ono što je specifičnost ovog regiona jeste činjenica da se skoro dvostruko više troši nafte u njemu nego što proizvode.

Afrički region obuhvata 9% svjetskih rezervi nafte i oko 11,5% svjetske proizvodnje. Najveći proizvođači su u sjevernoj Africi (Libija, Alžir (nalazište Hasi Mesaud) i Egipat), i zapadnoj Africi (najveći afrički proizvođač nafte - Nigerija (delta Nigera), Angola (Kabinda, Luanda) i Gabon).

Region Latinske Amerike posjeduje nešto malo manje rezervi u odnosu na Afrički (8%), koji se prostiru u Meksiku, preko zaliva Marakaibo u Venecueli i na Trinidadu, do manjih nalazišta u Kolumbiji, Ekvadoru, Argentini i Brazilu.

Evroazijski region je po površini najveći jer obuhvata azijski kontinent i dio Evrope koji pripada Rusiji, a zahvata oko 7% svjetskih rezervi nafte. Rusija (Povolžje, zapadni Sibir) je drugi proizvođač nafte u svetu, a po obimu proizvodnje ne zaostaje mnogo iza Saudijske Arabije (12,3% svetske proizvodnje). Značajna i perspektivna nalazišta nafte su još i u Kazahstanu, Azerbejdžanu (Baku) i Uzbekistanu, dok su u jugoistočnoj i istočnoj Aziji glavna naftna područja Kina (područje pustinje Gobi, Sinkjang), Indonezija (Sumatra, Borneo), Brunej i Malezija.

Evropa ima veoma malo rasprostranjenje naftnih ležišta (svega 1% svetskih rezervi), ali oko 8% svetske proizvodnje nafte. Naftna polja u Rumuniji i Galiciji su uglavnom iscrpljena, a glavna nalazišta su danas u Sjevernom moru, koja eksploatišu uglavnom Velika Britanija i Norveška (najveće podmorsko nalazište u Sjevernom moru je Ekofisk).


19

Tabela 2 : Svjetske rezerve nafte po zemljama, 2006

Rezerve Proizvodnja Dužina eksploatacije (godine)

109 bbl 109 m3 106 bbl/d 103 m3/d Saudijska Arabija 267 42.4 10.2 1,620 72 Kanada 179 28.5 3.3 520 149 Iran 138 21.9 4.0 640 95 Irak 115 18.3 2.1 330 150 Kuvajt 104 16.5 2.6 410 110 Ujedinjeni Arapski Emirati 98 15.6 2.9 460 93 Venecuela 87 13.8 2.7 430 88 Rusija 60 9.5 9.9 1,570 17 Libija 41 6.5 1.7 270 66 Nigerija 36 5.7 2.4 380 41 Kazahstan 30 4.8 1.4 220 59 Sjedinjene Američke Države

21 3.3 7.5 1,190 8

Kina 16 2.5 3.9 620 11 Katar 15 2.4 0.9 140 46 Alžir 12 1.9 2.2 350 15 Brazil 12 1.9 2.3 370 14 Meksiko 12 1.9 3.5 560 9 Ukupno 1,243 197.6 63.5 10,100 54

Proizvodnja nafte u svijetu se kreće shodno razmeštaju naftnih ležišta i rezervi, ali zavisi velikim delom i od politike date zemlje – proizvođača, odnosno kompanije. Tako najveći sjvetski proizvođač nafte nije Saudijska Arabija, zemlja koja poseduje najveće naftne rezerve na svetu, već Rusija. Razlog leži u činjenici da ta zemlja ubrzano troši naftne rezerve kako bi izvozom nafte poboljšala platni bilans zemlje.

Potrošnja nafte u svijetu je ogromna, a posmatrano po zemljama, najveći potrošači su: SAD, Evropska Unija, Kina, Japan, Rusija, Indija. SAD su najveći svjetski uvoznik i potrošač nafte.

2.4.2.4 Prirodni gas

U pogledu hemijskog sastava, prirodni gas najviše sadrži metana i prilikom pripreme prirodnog gasa za korišćenje u industriji ili domaćinstvima neophodno je da se sprovedu određeni procesi kako bi u gasu ostao samo metan. Najčešće je pratilac nafte, ali se nalazi i u ležištima uglja, kao i u tresetištima i močvarama gde nastaje metanogenim procesom od ostataka biljaka i životinja.

Najveće rezerve prirodnog gasa u svijetu poseduje Rusija (36% svetskih rezervi), koja taj gas eksploatiše putem svoje kompanije „Gazprom“. Potom po količini rezervi slijede: Iran, Katar (poseduje najveće gasno polje na svetu), Saudijska Arabija i UAE. Ako bi se posmatrao

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_Reserves_in_Saudi_Arabia

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_reserves_in_Canada

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_reserves_in_Iran

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_reserves_in_Iraq

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_Reserves_in_Kuwait

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_Reserves_in_the_United_Arab_Emirates

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_reserves_in_Venezuela

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_Reserves_in_Russia

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_Reserves_in_Libya

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_Reserves_in_Nigeria

http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oil_Reserves_in_the_Kazakhstan&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_Reserves_in_the_United_States

http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oil_Reserves_in_China&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oil_Reserves_in_Qatar&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oil_Reserves_in_Algeria&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oil_Reserves_in_Brazil&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_Reserves_in_Mexico


20

razmeštaj svijetskih rezervi gasa po regionima, moglo bi se reći da najveće rezerve poseduje Bliskoistočni region (oko 50%), a taj region zajedno sa Rusijom obuhvata skoro 85% svjetskih rezervi prirodnog gasa.

Slika 7: Gasne rezerve u svijetu, 2005

Najveći proizvođači gasa u svijetu su upravo zemlje koje poseduju i najveće rezerve ovog energenta: Rusija, zemlje persijskog zaliva – proizvođači nafte, Alžir, Nigerija, Venecuela, SAD. Posebno brzo raste proizvodnja gasa u Rusiji i Sjevernoj Americi.

Najveći izvoznik prirodnog gasa u svijetu je Rusija (oko 80% proizvodnje zemalja ZND). Eksport se vrši superdalekim naftovodima od velikih gasnih polja (Urengoja, Jamburga i Orenburga) do istočnoevropskih zemalja; značajan je gasovod Orenburg – Užgorod, dužine 2750 km, koji se dalje račva prema zemljama Evrope.

Najveći potrošači prirodnog gasa su industrija (troši preko 4/5 proizvodnje gasa, uglavnom za energetske i tehnološke svrhe, a naftni gas (tzv. mokri gas) je važna sirovina za industriju organske sinteze (posebno sintetičkog kaučuka), sa napomenom da je njegova primjena ograničena na regione dobijanja te veliki dio zbog toga propada – sagoreva ili se izbacuje u atmosferu) i domaćinstva. U pogledu geografske distribucije potrošnje gasa, najveći potrošači su: SAD (22% svetske potrošnje), EU (16%), Rusija (14%), Iran, Kanada. Rusija skoro 2/3 električne energije u dobija iz termocentrala koje rade na prirodni gas, tako da je ona ujedno i veliki potrošač ovog energenta. Međutim, potrošnja gasa u zemljama u razvoju je još uvek je mala (gas dobijen prilikom eksploatacije nafte u zemljama Persijskog zaliva veoma se malo koristi i najvećim dijelom se spaljuje u vidu „vječitih baklji“). Situacija se mijenja tokom posljednjih godina, tako da Iran, na primer, dosta ulaže u razvoj proizvodnje gasa (potreba za većim količinama energije).

Jedna od najvećih prepreka u intenzivnijem korišćenju gasa jeste upravo transport, jer su transportni troškovi znatno veći nego u slučaju nafte. Gradnja gasovoda je skuplja od naftovoda, ali se gasovodi sporije amortizuju. Drugo ograničenje većem korišćenju gasa jeste problem skladištenja jer gas ima veliku zapreminu (energetska vrijednost 1 litre nafte


21

jednaka je 975 litara zemnog gasa). Zbog toga se gas najčešće odmah transportuje do svojih potrošača i, za razliku od nafte, proizvodnja, transport i potrošnja gasa predstavljaju međusobno tijesno povezane karike jednog procesa.

2.4.2.5 Nuklearna energija

Nuklearna energija je jedna od alternativa smanjenju potrošnje fosilnih goriva, odnosno iscrpljivanju njihovih ležišta. I u ovom slučaju, riječ je o određenoj vrsti „goriva“ koje se troši (u navodnicima zato što on zapravo ne sagorjeva) – uranu i torijumu. Koncentracija energije u nuklearnom gorivu je veoma velika, oko 23 miliona kWh na 1 kg, što prelazi milion puta koncentraciju energije u svim drugim vrstama goriva. Međutim, korišćenje ovog „goriva“ bilo je moguće tek posle Drugog svjetskog rata kada je istražen i praktično provjeren postupak dobijanja energije iz urana - cijepanju atoma urana (nuklerana fisija). Da bi se pristupilo ovom postupku, neophodno je prethodno izvršiti obogaćivanje urana (proizvodnja koncentrata urana (U3O8), pri čemu se vrši izotopno obogaćivanje urana U235 do urana U238 koji zbog tri neutrona više postaje nestabilan i podložan cijepanju ili fisiji). U energetsko smislu, uran je dobio na značaju posle 1954. godine, kada su izgrađena dva nuklearna reaktora za proizvodnju električne energije – u Obninsku (kod Moskve) i u Kalder Holu (V. Britanija). Nuklearna elektrana je u principu termocentrala, samo što ulogu kotla za zagrijavanje pare preuzima reaktor. Ni jedna energetika nije toliko zavisna od međunarodne saradnje kao nuklearna.

Najveća ležišta uranove rude u svijetu posjeduju Kazahstan i Australija, a potom slijede Južna Afrika, SAD, Kanada, Brazil i Namibija. Prema nekim izvorima, rezerve urana u Australiju su nešto veće nego u Kazahstanu i čine 24% svetskih rezervi urana (prvo mesto u svetu).

Slika 8: Svjetske rezerve urana


22

Kada je riječ o proizvodnji urana (otvoreni i jamski kopovi), ubjedljivo najveću proizvodnju bilježi Kanada (23%), pa Australija (21%), Kazahstan (16%), Rusija, Niger (po 8%), pa slijede Namibija, Uzbekistan, Ukrajina. Međutim, samo postojanje resursa urana nije faktor postojanja nuklearne energetike u nekoj zemlji. Razvoj punog tehnološkog ciklusa atomske energetike zbog složenosti tehnologije i velike kapitalne intenzivnosti je moguć samo u nekoliko zemalja. Funkcionisanje atomskih elektrocentrala u ostalim zemljama zavisi od kapaciteta obogaćivanja i prerade.

Slika 9: Najveći proizvođači urana u svijetu

Najveću proizvodnju nuklearne energije bilježe zemlje zapadne i sjeverne Evrope: Francuska (50% svoje energije dobija iz nuklearnih centrala), Belgija, Švedska, Njemačka, Finska, ali i neke zemlje centralne Evrope (Mađarska više od polovine ukupne energetske proizvodnje dobija iz nuklearki, Švajcarska); Japan (25% ukupne energetske proizvodnje), Južna Koreja, Tajvan. SAD i Kanada nisu toliko nuklearno energetski zavisne, ali je interesantna regionalna distribucija energetike jer su istočni delovi država više oslonjeni na nuklearne centrale od zapadnih.

Razlog slabom „odzivu“ zemalja za eksploatacijom nuklearne energije jeste visoka cijena izgradnje i održavanja nuklearnih postrojenja. Gradnja nuklearnih elektrana je veoma skupa, tako da mnoge države nisu u stanju da pristupe takvim projektima, a veoma je skup i sistem održavanja koji podrazumijeva zaštitne sisteme, sigurnosne sisteme i sisteme podrške u vidu stručnih inženjerskih timova.


23

3. POJAM I KLASIFIKACIJA TERMOENERGETSKIH POSTROJENJA

3.1 Uopšteno o termoenergetskim postrojenjima

Termoenergetska postrojenja su energetska postrojenja čija je osnovna namjena proizvodnja i transformacija primarnih oblika energije u koristan rad, koji se kasnije u obliku mehaničke energije dalje iskorištava za proizvodnju električne energije. Imamo pretvaranje hemijske energije u toplinsku koja se pak različitim procesima predaje nekom radnom mediju. Radni medij služi kao prijenosnik te energije do mjesta gdje će ona biti dalje transformirana i iskorištena. Samo postrojenje se sastoji od mnogo različitih dijelova koji tvore jednu kompleksnu cjelinu.Bez obzira što termoenergetska postrojenja mogu poslužiti u niz primjera (kao što je npr. promet) njihova glavna primjena i svrha je proizvodnja pare koja će pokretati turbinu, a zatim i generator električne energije.

Slika 10: Termoenergetsko postrojenje


24

3.2 Tip i vrste termoenergetskih postrojenja

Postoji više podjela termoenergetskih postrojenja, navodimo neke od njih:

• Vrsta proizvodnje energije: Razlikuju se termoelektrane koje odaju samo električnu energiju (sl.11) i termoelektrane-toplane, koje pored električne odaju i toplotnu energiju putem nosilaca toplote (pare ili vrele vode) (sl.12):

Slika 11: Šematski prikaz procesa u kondenzacionoj parnoj termoelektrani

Slika 12: Šematski prikaz procesa u termoelektrani-toplani s turbinom s oduzimanjem pare


25

• Vrsta korištenog goriva: Razlikuju se termoelektrane na čvrsto, tečno i plinovito gorivo i na kombinaciju dva ili tri goriva.

• Tip osnovne turbine: Razlikuju se termoelektrane sa parnim ili plinskim turbinama,

odnosno kombinovani proces kada su primenjene i parna i plinska turbina.

• Nivo parametara pare: U zavisnosti od nivoa početnog pritiska svježe pare razlikuju se termoelektrane sa podkritičnim (obično niže od 160 ÷ 170 bar) i natkritičnim pritiskom (više od 220 bar).

• Instalisana snaga: Uslovno se termoelektrane dijele na termoelektrane velike snage

(preko 1000 MW), srednje (100 do 1000 MW) i male (manje od 100 MW) snage.

• Šema veza termičkog dijela elektrane: Po tipu primijenjene osnovne tehnološke šeme termoelektrane se dele na blok i neblok šemu (šema sa sabirnicama pare).

• Stepen opterećenja i korištenja snage: U zavisnosti od vremena rada termoelektrane

se dijele na

- bazne (više od 6000 sati rada godišnje u elektroenergetskom sistemu),

- polubazne (od 4000 do 6000 sati rada),

- poluvršne (2000 do 4000 sati rada) i

- vršne (manje od 2000 sati rada).

3.3 Parno- turbinska postrojenja Danas u javnim termoelektranama kao pogonski agregat dominira isključivo parna turbina. Njene su prednosti: velika jedinična snaga, uz visoke parametre svježe pare (170 bar i 565°C), te visoka sigurnost pogona, pa može biti u neprekidnom radu s maksimalnom snagom u trajanju od nekoliko hiljada sati. Za pogon termoelektrane sa parnim turbinama mogu se koristiti čvrsta goriva i nižih toplotnih moći ili neko drugo raspoloživo energetsko gorivo za sagorijevanje u parnim kotlovima. Prednosti ovakvih termoelektrana sastoje se u mogućnosti koncentracije proizvodnje velikih količina električne energije na izvorima fosilnih goriva, uz jednoznačan tehnološki ciklus i uz veliku snagu pojedinih pogonskih jedinica koji dostižu 600 MW, pa i 900 MW. Osnovni nedostatak kondenzacione termoelektrane je relativno nizak stepen iskorištenja toplote. Najviše oko 40% toplote predate turbini gubi se obično u kondenzatoru, a sve to utiče na termički stepen korisnosti ciklusa termoelektrane.

Princip rada parnog - turbinskog postrojenja: proizvedena para uz pomoć topline, dobivena izgaranjem goriva, odvodi se u turbinu gdje na razne načine ekspandira stvarajući moment koji služi za proizvodjnu električne energije u generatoru (sl.13) Koristi dinamički pritisak generatora trošenjem vodene pare za okretanje lopatica turbine. Najveći broj velikih termoelektrana je s parnim pogonom, kod kojih se uglavnom koriste

http://hr.wikipedia.org/wiki/Toplina

http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Lopatica_turbine&action=edit&redlink=1

http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Lopatica_turbine&action=edit&redlink=1

http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Parni_pogon&action=edit&redlink=1




26

parne turbine (oko 80 % električne energije je proizvedeno korištenjem parnih turbina) neposredno spojene sa generatorom (turbo-generator).

Slika 13 Princip rada TE na ugalj

Kao primjer jednog termoenergetskog postrojenja uzeli smo TE „Tuzla“ i blok III, jer se ona nalazi u našoj najbližoj okolini, i zbog njenog velikog uticaja na privredni razvoj regije, ali i značajnog uticaja na naš okoliš.

http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Parna_turbina&action=edit&redlink=1

http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Parna_turbina&action=edit&redlink=1

http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Turbo-generator&action=edit&redlink=1


27

3.4 Opis bloka III TE „ Tuzla ”

Blok 3 snage 100 MW je jedan od šest blokova TE „ Tuzla ” čija je ukupna snaga 779 MW. Kotlovsko postrojenje se sastoji od dva strmocijevna kotla s prirodnom cirkulacijom vode kapaciteta po 50 t/h .

Potpala kotla (kotlova) se vrši tečnim gorivom naftom D2, a loženje sa ugljenom prašinom pripremljenom u ventilacionim mlinovima uz istovremeno sušenje sa vrelim plinovima iz ložišta i toplim zrakom.

U TE „ Tuzla ” koristi se ugljena prašina mješavine lignita 70 –75 % i mrkog uglja 25 –30 %, osim bloka 6 koji isključivo radi na mrki ugalj.

U kotlu se spaljuje ugalj iz rudnika Kreka – lignit i rudnika Banovići –mrki ugalj. Prevoz uglja sa rudnika se vrši željeznicom, a istovar i transport do kotlovskih bunkera i depoa uglja se vrši sa obrtačem vagona i sistemom transportnih gumenih traka.Transport šljake i pepela je hidroulički na zajedničko odlagalište šljake i pepela.

Turbinsko postrojenje se sastoji iz jedne visokotlačne i jedne niskotlačne parne turbine direktno spojene na generator.

Hlađenje kondenzata vrši se dekarbonizovanom vodom iz zatvorenog rashladnog sistema sa prirodnim hlađenjem u rashladnom tornju.

Generator je aktivne snage 100 MW pri cosφ=0,8 nominalnog napona sa istosmjernim uzbudnim strojem na osovini generatora. Hlađenje je sa zrakom,pri čemu su hladnjaci zraka van generatora. Generator je preko blok transformatora vezan sa postrojenjem za prijenos električne energije.

Napajanje kotla se vrši preko napojno otplinjačkog sistema tako što napojne pumpe vodu šalju u ekonomajzer odakle dalje ide u kotao, dok se snadbjevanje bloka sa sirovom dekarbonizovanom demineralizovanom vodom vrši sa jezera Modrac i HPV_e u termoelektrani.

U TE „ Tuzla ” je uspostavljen računarski sistem praćenja rada kondenzacione termoelektrane. Na sl.14 je dat prikaz računarskog praćenja rada kondenzacione TE „ Tuzla ” snage 100 MW.


28

Slika 14 Računarsko praćenje rada kondezacione termoelektrane snage 100 MW

3.5 Elementi bloka III -Parni kotao (Štaj Milerov kotao) 3 i 4, -Parna visokotlačna turbina tipa K –100 –90 –6, -Generator, -Kondenzator, -Kondenzaciona pumpa, -Niskotlačni zagrijač, -Napojno – otplinjački sistem, -Napojna pumpa, -Visokotlačni zagrijač, -Bubanj, -Elektrofilteri, -Dimnjak, -Rashladni toranj


29

3.5.1 Parni kotao

Parni kotao u izvornom značenju predstavlja objekat u kome se toplotna energija, dobijena sagorijevanjem organskih goriva, posredstvom grejnih površina prenosi na radni fluid koji u njemu isparava i čija se para pregrijava do određene temperature.Vremenom je parni kotao postojao sve složeniji, kako bi mogao da udovolji stalnim nastojanjima za što efikasnijom transformacijom hemijske energije goriva u u toplotnu energiju i njen racionalan prenos na radni fluid . U tom cilju parni kotao je opremljen sve većim brojem pomoćnih uređaja, a to su :

- Mehanizovana rešetka, - Mlin za ugalj, - Dozatori, - Dodavači, - Ventilator za vazduh, - Ventilator za dimne gasove i dr.

Ovako složen sklop različitih mašina i uređaja priključenih uz klasično ložište i razmjenjivače toplote često naziva kotlovskim postrojenjem. U TE „ Tuzla” na bloku III koriste se dva kotla sa prirodnom cirkulacijom kapaciteta oba po 50 MW . Na sl. 15 je prikazana konstruktiva šema strmocijevnog kotla.

1-napojna pumpa 2-zagrijač vode 3-kotlovski bubanj 4-spusne (hladne) cijevi 5-donji sabirnici radne vode 6-podizne (ekranske) cijevi 7-pregrijači pare 8-ložišni prostor 9-gorionici 10-zagrijač zraka za ložište 11-elektro-filter 12-ventilator

Slika 15 Konstruktivna šema strmocijevnog parnog kotla


30

Lignit, sušen i mljeven u mlinovima, uduvava se kroz gorionike u ložište gdje sagorjeva. Gasoviti produkti sagorjevanja prolaze kroz gasni trakt kotla u kome su postavljene grejne površine. Vazduh za sagorijevanje se zagrijava u regenerativnom zagrijaču koji je postavljen kao izlazna grejna površina po toku gasova, pa zatim se upućuje u kotlovski bubanj. Iz kotlovskog bubnja voda spusnim cijevima dolazi u donje sabirnike ložišnih ekrana. U ložišnim ekranima se vrši isparavanje vode i dvofazna mješavina dospjeva u bubanj u kome se iz nje izdvaja suhozasićena para. Para iz bubnja dolazi u prvi stupanj pregrijača pare iza koga je postavljen prvi hladnjak za regulisanje njene temperature. Iz hladnjaka para dolazi u lijevu polovinu drugog stupnja pregrijača, a zatim u takozvani bifluks u kome se njena toplota predaje naknadno pregrijanoj pari. Iz bifluksa para ide u drugi hladnjak, a zatim u treći stupanj pregrijača pare. Iza njega je postavljen treći hladnjak za konačno regulisanje temperature pregrijane pare, iz trećeg hladnjaka para dolazi u četvrti stupanj pregrijača iz koga se odvodi u u turbinu. Poslije ekspanzije u turbini visokog pritiska, para se ponovno dovodi u kotao na takozvano naknadno pregrijavanje. Ova para najprije struji kroz bifluks, zatim kroz prvi, pa drugi stupanj naknadnog pregrijača iz koga se odvodi na turbinu srednjeg i niskog pritiska. Na sl.16 je dat prikaz modela sagorijevanja u ozračenom kotlu za sagorijevanje lignita u letu.

a)


31

b)

Slika 16 a) i b) Prikaz sagorijevanje uglja u letu

KONSTRUKCIJSKI DJELOVI GENERATORA PARE

Sastoji se od: - sistema napojne vode - sistema pare - sistema goriva - sistema dimnih plinova


32

3.6 Parna turbina

Parna turbina tipa K-100-90 (VK100-6), proizvedena u LMZ je jednoosovinska,

dvocilindrična,kondenzaciona sa dva odvoda pare u kondenzator.

Tabela 3 Osnovni tehnički podaci turbine:

Normalna snaga 100MW Brzina okretanja rotora 3000 °/min Pritisak svježe pare 90ata Temperatura svježe pare pred automatskim zatvaračem turbine 535 °C Potrošnja svježe pare pri normalnom opterećenju 363 t/h Pritisak izrađene pare pri računskoj temperaturi rashladne vode + 10°C 0,035 ata Broj kondenzatora 2 Protok pare kroz kondenzator pri nominalnom opterećenju 255 t/h Broj regulisanih oduzimanja 8 Temperatura napojne vode 217°C Ukupna dužina turbine 14,700 mm

Svježa para dolazi na turbinu kroz dva parovoda po jedan cjevovod sa svakog kotla, kroz glavne parne ventile (GPV) sa obilaznim vodovima koji se nalaze u neposrednoj blizini stop – ventila. Poslje glavnog parnog ventila (GPV) para koja je prošla stop –ventil kroz četiri spojne cijevi dolazi na četiri regulaciona ventila i dalje prema mlaznicama cilindra visokog pritiska (CVP ). Turbina ima prekretni stroj za okretanje rotora brzinom 3,4o/min, koja služi za ravnomjerno zagrijavanje prilikom puštanja i ravnomjerno hlađenje prilikom zaustavljanja turbine. Posle kućišta visokog pritiska para se kroz dvije prestrujne cijevi usmjerava u dvostrujni cilindar niskog pritiska preko regulacionog ventila niskog pritiska koji su kod kondenzacionog režima otvoreni 100%, a kod toplifikacionog režima zauzimaju međupoložaj od 0 do 70% zavisno od vrijednosti toplotne snage i potrošnje svježe pare na turbini. Na turbinskom postrojenju imamo visokotlačnu i niskotlačnu turbinu, tako da na sljedećim slikama možemo vidjeti kako izgleda otvorena visokotlačna i niskotlačna turbina.


33

Slika 17 Prikaz otvorene visokotlačne turbine

Slika 18 Prikaz otvorene niskotlačne turbine


34

Para se iz kondenzacione linije otplinjača 6 bara odvodi u kolektor za brtvljenje, a iz njega u krajnja brtvljenja turbine. Pritisak u kolektorima se održava pomoću regulatora u granicama 1,15 do 1,20 bara. Pri tom pritisku pare u komorama krajnjih brtvljenja cilindara iznosi 1,01 do 1,03 bara. Iz krajnjih komora brtvljenja ejektor usisava parovazdušnu smješu u horizontalni vakumski hladnjak pare. Radna para ejektora uzima se iz krajnje kompenzacione linije otplinjača 6 bara ili sa redukciono rashladnog sistema 100/8 bara. U kolektoru prije hladnjaka brtvljenja održava se pritisak 0,91 do 0,93 bara , a u komorama za usis 0,95 do 0,97 bara.

Na sl. 19 može se vidjeti praćenje rada turboagregata putem računara.

Slika 19 Turboagregat

3.7 Kondenzaciono postrojenje

Kondenzacione mašine su mašine kod kojih para nakon izvršenog rada ne odlazi u atmosferu već se odvodi u naročitu napravu kondenzator, gdje se hlađenjem pretvara u vodu (kondenzat), u kondenzatoru vlada znatno manji pritisak od atmosferskog. Ove mašine omogućuju da se dobije znatno veći rad, jer je veća razlika u pritiscima odnosno u temperaturi pare. Predpostavimo da izrađenu paru iz parne turbine vodimo u jednu zatvorenu posudu i to bez vazduha te da tu paru hladimo rashladnom vodom tj. da uspijemo paru u posudi rashladiti na 40 °C. Tada će u posudi vladati pritisak od 1 bara. Temperatura od 40 °C će biti vrelište vode kod 1 bara. Tada para više neće izlaziti sa pritiskom od 1,2 bara već sa pritiskom od 1 bar. Ovakva posuda se naziva kondenzator. Tako nizak pritisak će biti u kondenzatu, sve dotle, dok se novodošla para stalno hladi rashladnom vodom. Hlađenjem pare nastaje kondenzat koga treba odvoditi iz kondezatora pomoću pumpi.


35

Slika 20 Šematski prikaz kondenzatora pare

U kondezaciono postrojenje TE „Tuzla ” bloka III spada sljedeća oprema : 1. Dva kondezatora. Proračunska potrošnja rashladne vode kroz svaki kondenzator iznosi 8000 ��/h pri temperaturi na ulazu 10 [ C . Najveći dozvoljeni pritisak unutar vodene površine kondenzatora iznosi 1,5 bara. 2. Dvije rashladne pumpe za dovod vode u kondenzatore i hladnjake ulja turbine. 3. Uređaj za izbacivanje vazduha iz kondenzatora turbine sastiji se iz dva glavna i jednog upusnog ejektora. Jedan od glavnih ejektora mora da obezbjedi normalan usis vazduha iz kondenzatora pri stacionarnim režimima rada turbine. 4. Tri centrifugalne kondenzacione pumpe. Od sve tri postavljene kondenzacione pumpe prepumpavanje cjelokupnog kondenzata turbine pri opterećenju od 100 MW vrše dvije pumpe dok treća služi kao rezerva. Tabela 4 Karakteristika kondenzatora

Kondenzatori tipa 100 KSC –4 V

Površine A = 600 ��

Broj cijevi i = 11600

Dužine l = 6650 mm

Otvora 25 x 1 mm

Legure marke 10 –70 –1

Proračunska potrošnja rashladne vode kroz svaki kondenzator 8000��/ /h

Temperatura na ulazu 10°C

Hidroulički otpor kad su cijevi čiste 3,6 m vodenog stuba

Najveći dozvoljeni pritisak 15 bara.


36

Tabela 5 Karakteristika cirkulacionih pumpi Broj pumpi 2 Tip 48 –D - 22 Kapacitet 10 000 ��/h Pritisak 18,5 bar Motorni pogon pumpi tipa DAD –170 / 34 –12 Snaga 820 KW Broj obrtaja 500 O/ min

Tabela 6 Karakteristika ejektora Radni pritisak 35 bar Temperatura 150 [ C Kapacitet ejektora 70 kg/h Potrošnja pare 700 kg/h

Tabela 7 Karakteristika centrifugalnih kondenz –pumpi Tip 10 KSD –5KZ Broj pumpi 3 Kapacitet 160 ��/h Pritisak 123 m . vod. St. Broj obrtaja n = 960 o/min Elektromotorni pogon pumpi tipa A –144 –6 Snaga motora 200 KW Br. obrtaja elektromotora n = 985 o/min

Na sl.21 može se vidjeti praćenje rada kondenzacionog postrojenja putem računara.

Slika 21 Praćenje kondenzacionog postrojenja bloka III


37

3.8 Generator

Tabela 8 Nominalni podaci osnovne opreme bloka

Tip generatora TBO-100 Nominalni napon namota statora 10.500 V

Nominalna struja namota statora pri temperaturi ulaznog plina 40°C i niže pri temperaturi ulaznog plina 30°C i niže

6.480 A 6.880 A Nominalna prividna snaga

pri temperaturi ulaznog plina 40°C i niže pri temperaturi ulaznog plina 30°C i niže 117,5 MVA 125 MVA

Nominalni faktor snage pri temperature ulaznog plina 40°C i niže pri temperature ulaznog plina 30°C i niže

0,85 0,8 Nominalna aktivna snaga

100MW

Struja uzbude pri nominalnom opterećenju 1550 A Napon uzbude pri nominalnom opterećenju 233 V Nominalni broj obrtaja 3000 o/min Budilica tipa BH-450-3000 Nominalna snaga 470 kW Snaga pri 30" preopterećenja 1380 kW Nominalna struja 1680 A Struja pri 30" preopterećenju 2880 A Nominalni napon 280 V Napon pri 30"preopterećenju 480 V Nominalni broj obrtaja 3000 o/min. Transformator tipa KFUM-1875/110- Simens – Šukert

Slika 22 Generator električne energije


38

4. SISTEM RASHLADNE VODE U PARNO-TURBINSKIM POSTROJENJIMA 4.1 Uopšteno o rashladnim sistemima

Rashladni sistemi vrše izmjenu topline između hladjenog tijela i sredstva za hladjenje kao i da bi olakšali ispuštanje neobnovljive topline u okoliš. Industrijski sistemi hlađenja mogu se kategorizirati prema dizajnu i glavnom rashladnom principu: upotrebi vode ili zraka, ili kombinaciji vode i zraka kao sredstva za hladjenje. Izmjena topline između procesnog medija i hladila pojačana je izmjenjivačima topline. Od izmjenjivača topline sredstva za hladjenje prenosi toplinu u okoliš. U zatvorenim sistemima, sredstva za hladjenje ili procesni medij cirkulira u cijevima ili zavojnicama i nije u dodiru s okolišem. Protočni sistemi obično se primjenjuju u postrojenjima velikog kapaciteta na lokacijama gdje su raspoložive dovoljne količine rashladne vode i prijemne površinske vode. Ukoliko pouzdani izvor nije dostupan, koriste se recirkulacijski sistemi (vodeni tornjevi). U recirkulacijski otvorenim tornjevima, rashladna voda se hladi u dodiru sa zračnom strujom. Tornjevi su opremljeni uređajima koji potiču kontakt zrak/voda. Protok zraka može se stvoriti mehaničkim propuhom uz pomoć ventilatora ili prirodno. Mehanički tornjevi za propuh u širokoj su primjeni, kako kod malih, tako i kod velikih kapaciteta. Tornjevi s prirodnim propuhom uglavnom se primjenjuju kod velikih kapaciteta (npr. U energetskoj industriji). U sistemima zatvorenog kruga, cijevi ili zavojnice u kojima cirkulira sredstvo za hladjenje ili procesni medij se hlade, hladeći potom tvar koju sadrže. U mokrim sistemima, cijevi ili zavojnice prskaju se vodom i protok zraka se hladi hlapljenjem. U suhim sistemima, protok zraka prolazi cijevima/zavojnicama a hlađenje se postiže konvekcijom. Kod obje ove izvedbe zavojnice mogu biti opremljene s perajama, povećavajući površinu hlađenja a time i učinak hlađenja. Mokri sistemi zatvorenog kruga u širokoj su primjeni u industriji manjeg kapaciteta. Princip hlađenja suhim zrakom može se naći u primjeni kod manjih industrija kao i kod velikih elektrana onda kada nije dostupna dovoljna količina vode ili je voda vrlo skupa. Otvoreni i zatvoreni hibridni sistemi hlađenja posebno su dizajnirani mehanički tornjevi koji omogućavaju istovremeno mokro i suho djelovanje radi smanjenja stvaranja vidljive maglice. Uz mogućnost upravljanja sistema (naročito malim staničnim jedinicama) kao suhim sistemima tokom razdoblja niskih temperatura okolnog zraka, može se postići smanjenje godišnje potrošnje vode i stvaranje vidljive maglice. Za hlađenje je važna lokalna klima budući da ona utiče na temperaturu krajnje rashladne vode i zraka. Lokalna klima obilježena je obrascem temperatura mokrog i suhog barometra. Općenito, sistemi se hlađenja projektiraju tako da udovolje potrebama hlađenja pod najnepovoljnijim lokalnim klimatskim uvjetima, tj. na najvišim temperaturama mokrog i suhog barometra. Izlazna temperatura procesnog medija koji nakon hlađenja napušta izmjenjivač topline zavisi o temperaturi hladila te o dizajnu sistema hlađenja. Voda ima veći specifični toplinski


39

kapacitet no zrak pa je, stoga, bolje hladilo. Temperatura rashladnog zraka ili vode zavisi o lokalnim temperaturama suhog i mokrog barometra. Što je temperatura barometra viša, teže je rashladiti do izlazne temperature postupka. Izlazna temperatura postupka jest zbir najniže ambijentalne temperature (temperature hladila) i najniže potrebne temperaturne razlike između hladila (koje ulazi u sistem hlađenja) i procesnog medija (koji napušta sistem hlađenja) putem izmjenjivača topline, a to se isto zove (termalno) primicanje. Tehnički gledano, primicanje može biti malo što se tiče dizajna, no troškovi su obrnuto proporcionalni veličini. Što je manje primicanje niža je i procesna izlazna temperatura. Svaki će izmjenjivač topline imati svoje primicanje a u slučaju dodatnih izmjenjivača topline, u nizu, sva se primicanja dodaju temperaturi hladila (koje ulazi u sistem hlađenja) radi izračuna ostvarive procesne temperature. Dodatni izmjenjivači topline koriste se u indirektnim sistemima hlađenja gdje se primjenjuje dodatni krug hlađenja. Sekundarni i primarni krug hlađenja povezani su s izmjenjivačem topline. Indirektni se sistemi hlađenja primjenjuju ondje gdje se isticanje procesne tvari u okoliš svakako mora izbjeći. Kod sistema hlađenja koji se uobičajeno primjenjuju u energetskoj industriji, minimalna primicanja i kapaciteti hlađenja su nešto drugačiji od onih koji se ne primjenjuju u energetskoj industriji zbog posebnih uslova postupka kondenzacije pare. Različita primicanja i odgovarajući kapaciteti proizvodnje energije sažeto su prikazani u tablici 9 u nastavku. Tabela 9: Primjeri kapaciteta i termodinamičkih svojstava različitih sistema hlađenja za primjenu u energetskoj industriji

Sistem hladjenja Primijenjena primicanja (K)

Kapacitet procesa proizvodnje energije

(M��) Otvoreni protočni sistemi 13-20 (krajnja razlika 3-5) <2700 Otvoreni toranj mokrog hladjenja

7-15 <2700

Otvoreni toranj hibridnog hladjenja

15-20 <2500

Suhi zrakom hladjeni kondenzator

15-25 <900

4.2 Voda u sistemu hladjenja

Voda je važna za mokri sistem hlađenja kao prevladavajuće sredstvo za hladjenje , ali i kao okolišni prijemnik za ispust rashladne vode. „Impingement“ (udari riba i većih vodenih organizama na zaštitne rešetke) i „entrainment“ (uticaj temperature, biocida, tlaka, itd. na manje vodene organizme povučene rashladnom vodom i vraćene putem efluenta natrag u vodeni okoliš) događaju se kod velikih zahvata vode. Ispusti velikih količina tople vode isto tako mogu utjecati na vodeni okoliš no uticaj se može nadzirati odabirom odgovarajuće lokacije zahvata i ispusta, kao i procjenom morskih kretanja ili protoka na ušću radi osiguranja odgovarajućeg miješanja i adjektivne disperzije tople vode. Potrošnja vode kreće se između 0,5 ��/h/MWth za otvoreni hibridni toranj i do 86 �� /h/MWth za otvoreni, protočni sistem. Smanjenje velikih zahvata vode potrebnih za protočne sisteme zahtijeva prijelaz na recirkulacijsko hlađenje što u isto vrijeme smanjuje ispuštanje velikih količina zagrijane rashladne vode, a moglo bi smanjiti i emisije hemikalija i otpada. Potrošnja vode recirkulacijskih sistema može se smanjiti povećanjem broja ciklusa,


40

poboljšanjem kvaliteta vode za nadopunu ili optimiziranjem iskorištenja otpadne vode dostupne na lokaciji ili izvan nje. Obje mogućnosti traže složeni program postupanja s rashladnom vodom. Hibridno hlađenje, koje dopušta suho hlađenje tokom nekih razdoblja u godini, može smanjiti potrošnju vode posebice za male jedinice staničnoga tipa. Dizajn i razmještaj zahvata i različitih uređaja (rešetaka, pregrada, svjetla, zvuka) igraju ulogu u smanjenju gore pomenutih utjecaja („entrainment“ i „impingement“) na vodene organizme. Učinak uređaja zavisi o vrsti organizma. Troškovi su veliki a mjere se radije primjenjuju na lokacijama na kojima se gradi iz temelja („greenfield“). Smanjivanje potrebnog kapaciteta hlađenja, ukoliko je moguće povećanjem upotrebe topline, može smanjiti emisije zagrijane rashladne vode u prirodni prijemnik, odnosno površinsku vodu. 4.2.1 Hemijska priprema rashladne vode

Obzirom da većina prirodnih voda pored ostalih soli sadrže hidrogen karbonate, može doći do poremećaja ravnoteže, Kreč-Ugljična kiselina usljed zagrijavanja, odzračivanja i zgušnjavanja vode kao i izdvajanja kalcijum karbonata (vodeni ili kotlovski kamenac). Naslage teško razgradivih karbonata spriječavaju prijelaz topline i prouzrokuju koroziju, koji mogu nastati i u prisustvu ugljen dioksida.Iz navedenih razloga u pravilu je uobičajeno kod kružno cirkulacionog hlađenja primjenjivati hemijski pripremljenu rashladnu vodu.

Najviše rašireni način pripreme je dekarbonizacija mehanički prečišćene sirove vode a koriste se sljedeće mogućnosti:

- dekarbonizacija ubrizgavanjem mineralnih kiselina - dekarbonizacija jonskim izmjenjivačima - dekarbonizacija sa krečom sa brzom dekarbonizacijom ili metoda “padanja pahuljica”

(spora ili dugotrajna dekarbonizacija)

4.2.1.1 Dekarbonizacija ubacivanjem mineralnih kiselina

Kod metode ubrizgavanje kiseline smanjuje se koncentracija jona hidrogenkarbonata i karbonata sirove vode.Uobičajeno je da se za ubrizgavanje koriste sone ili sumporne kiseline.

Kod ubrizgavanja mineralnih kiselina događa se slijedeće:

- Hidrogen-karbonatni joni, u zavisnosti od primjenjene mineralne kiseline, usljed hlorid ili

sulfat jona supstituiše se i oslobađa ekvivalentna količina ugljen dioksida,

- Ne mijenja se suma ekvivalentnih aniona,

- Nema smanjenja kalcijum i magnezijum jona, obzirom da tvrdi joni ostaju u vodi u obliku

hlorida ili sulfata

Sve dok dozvoljava koncentracija sumpora u kružnom toku rashladne vode obzirom na primjenjene minerale i sastavne materije, daje se prednost ubrizgavanju sumporne kiseline.


41

4.2.1.2 Dekarbonizacija sa jonskim izmjenjivačem

Za dekarbonizaciju sa jonskim izmjenjivačima primjenjuju se blago kiseli katjonski izmjenjivači.

Kod dekarbonizacije sa jonskim izmjenjivačima joni kalcijuma i magnezijuma (u određenim slučajevima natrijum, željezo i mangan-joni) se zadržavaju na katijonskim izmjenjivačima i mijenjaju sa jonima vodonika.Dakle odvija se jedno djelimično izdvajanje soli iz vode u tom obimu, koji odgovara dijelu hidrogenskih karbonata u ukupnom sadržaju soli.

Kao kod ubrizgavanja kiseline kod dekarbonizacije jonskim izmjenjivačima oslobađa se a po potrebi i mineralne kiseline ugljen dioksid.Ugljen dioksid nestaje u rashladnom tornju. Dijelovi postrojenja koji dolaze u dodir sa pripremljenom vodom moraju biti od materijala otpornih na koroziju ili presvučenim zaštitom.Ovaj metod je uostalom za pripremu dodatne rashladne vode kod rashladnih tornjeva malo rasprostranjen.

4.2.1.3 Dekarbonizacija sa krečom

Dekarbonizacija pomoću kreča zasniva se na tome, da kako suvišne tako i pripadajuće ugljenikove kiseline, koje hidrogenkarbonate zemljinih alkalnih metala, drži u rastvoru kao i da vezani hidrogenkarbonat usljed pretvaranja sa kalcijum hidroksidom i pri tome istovremeno teško topivi kalcijum karbonat i kod viška kreča, magnezijum hidroksid otpadaju.

Tehnički postupak dekarbonizacije sa krečom sprovodi se kroz brzu dekarbonizaciju ili metodom padanje-pahuljica.

4.2.3 Potrebne količine rashladne i pogonske vode u kondenzacionoj Termoelektrani Veća količina vode kod kondenzacione termoelektrane koristi se za hlađenje kondenzata turbine, dok je količina vode koja se troši za hlađenje generatora i ulja za ležajeve turboagregata, za hlađenje pomoćnih mehanizama (naročito napojnih pumpi, mlinova, ventilatora i sl.) za napajanje kotlova i za transport šljake i pepela , relativno mala. Relativna potrošnja vode za razne potrebe kondenzacione termoelektrane data je tabelarno:

Tabela 10: Potrošnja vode za potrebe kondenzacione termoelektrane

Namjena utroška vode Rashod vode (%) 1. Hladjenje kondenzata 100 2. Hladjenje ulja i vazduha 3-7 3. Hladjenje ležaja i pomoćnih mehanizama 0,5-1,0 4.Napajanje kotlova 0,2-0,4 5.Transport šljake i pepela 2-5 6. Ukupno od 1 do 5 105,7-113,4 7. Kod povratnog hladjenja za popunjavanje gubitaka u hladnjacima 4-6

Iz tabele se vidi da se 88 – 94 % od ukupne potrošnje vode u kondenzacionoj termoelektrani troši za hlađenje kondenzatora turbine, a tek 6 – 12 % za ostale potrebe elektrane i to pretežno za hlađenje ulja turboagregata, hlađenje generatora i za hidraulički transport šljake i pepela. Količina vode, potrebne za hlađenje kondenzatora turbina, može se odrediti iz jednačine


42

toplotnog bilansa kondenzatora:

�� (1)

��- toplota koja se predaje rashladnoj vodi,

�� !"#$% količina pare oborena u kondenzatu,

�� kg/s]-količina pare dovedena u kond. iz uređaja za odvodnjavanje,

�� [kg/s]-količina rashladne vode koja cirkuliše u kondenzatoru,

�� kJ/kg]-entalpija pare oborene u kondenzatoru,

�� kJ/kg]-entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora

�� &C]- temperatura rashladne vode na izlazu iz kondenzatora,

�� &C]- temperatura rashladne vode na ulazu u kondenzator,

�� kJ/kg] - specifična toplota vode

Količina rashladne vode na jedinicu pare oborene u kondenzatu je:

' � �()

�)*+� �),-�).

/(.-/(,�01(� 2)*+

�/(01( (2)

Pri tome treba primijetiti sljedeće :

1. temperatura rashladne vode na ulazu u kondenzator zavisi od doba godine i klimatskih uslova, a u našim prilikama se kreće od 5 do 26 °C. 2. temperatura rashladne vode na izlazu iz kondenzatora niža je od temperature kondenzovane pare a koja se može uzeti da je jednaka temperaturi oborenog kondenzata 4.3 Protočno hladjenje

Protočno hladnjenje kondenzatora (sl.23) sigurno je najpovoljnije, kako s obzirom na investicije, tako i vezano za stepen djelovanja. Voda samo jednom prolazi kroz kondenzator i zagrijana se vraća u vodotok. Mogućnosti hladjenja vodom iz rijeke su vrlo ograničene ili zbog nedovoljnih protoka ili zbog ograničenja dopuštenim porastom temperature. Takva se ograničenja javljaju i pri upotrebi jezerske vode. Za hladjenje morskom vodom nema ograničenja zbog porasta temperature na širem području, iako se se mogu javiti nedopuštenja zagrijavanja u blizini termoelekrane. Pri tome se rast temperature može spriječiti ako se voda za hladjenje uzima sa veće dubine, gdje je voda hladnija nego na površini, pa se nakon zagrijavanja u kondenzatoru i ne pojavljuje razlika izmedju temperature zagrijane rashladne vode na površini. Taj je postupak moguć i nekad pri hladjenju jezerskom vodom. Upotreba morske vode normalno zahtijeva veće investicije jer cijeli sistem mora biti otporan na koroziju i valja spriječiti rast algi i školjki. Zbog svega toga se sve češće izvodi povratno hladjenje kondenzata parne turbine.


43

Slika 23 Protočno hladjenje

4.4 Povratno hlađenje kondenzatora turbine termoelektrane

Ako blizu elektrane ne postoji vodotok potrebnog kapaciteta za protočno hlađenje turbina, mora se pribjeći vještačkom rashlađivanju vode, uz njenu stalnu cirkulaciju u ciklusu turbina –hladnjak – turbina, pri čemu se kao rashladni medij koristi vazduh (sl.24). Odavanje toplote, koju sadrži zagrijana voda , vazduhu vrši se djelimično na račun njenog isparavanja, a djelimično konvekcijom i to u vlažnim rashladnim tornjevima, sa prirodnim i prisilnim strujanjem, te zračnim kondenzatorima.

Slika 24 Povratno hlađenje


44

4.5 Kružno hlađenje

Kod ove vrste hlađenja (sl.25) rashladna voda se vodi kružno preko rashladnih uređaja (mokri rashladni toranj, kombinovani rashladni toranj i suhi rashladni toranj).Ovaj postupak se primjenjuje:

- kod suviše malog potencijala sabirnog kanala za preuzimanja topline - ukoliko se bazen rashladnog tornja koristi kao sabirni uređaj za prodor materijala

(posebno u hemijskoj industriji) Prednosti ove metode su:

- potreba za dodavanjem vode je samo za izjednačenje gubitaka vode usljed isparenja, rasipanja i prskanja,

- mali udio topline u sabirnom kanalu, - korištenje bazena rashladnog tornja kao rezervoara za gašenje.

Kod suhog hlađenja zbog zatvorenog sistema ne nastaju gubici vode.

Nedostaci se ogledaju kroz:

- dodatna voda se mora po pravilu pripremati i kondicionirati,

4.6 Kombinovano protočno, povratno i kružno hlađenje

Ova vrsta hlađenja (sl. 26) je kombinacija ranije opisanih metoda i može se primjeniti ukoliko djelimično nastupe ograničenja sabirnog kanala u vezi sa odvođenjem vode i/ili potencijalom zagrijevanja. Ekonomičnom načinu pogona korištenjem svježe vode za hlađenje u protoku stoje nasuprot povećanje investicija kroz dodatna uključenja i komponente.

Za ovaj metod hlađenja može pored mokrog rashladnog tornja u posebnim slučajevima doći u obzir kombinovani rashladni toranj. Često izbor opisanih metoda hlađenja zavisi od nadležne vlasti za izdavanje dozvola.

Slika 25 Kružno hlađenje


45

P H

K H

O H

Slika 26 Kombinovano protočno, optočno i kružno hlađenje (Mješovito hlađenje)

4.7 Metode hlađenja

4.7.1 Mokro hlađenje

Kod hlađenja sa mokrim hladnjacima (sl.27) prijelaz topline na zrak se vrši isparavanjem i u manjoj mjeri konvekcijom.

Rashladna voda se ravnomjerno raspodjeljuje preko kanala, korita i/ili cijevi preko rashladnog tornja poprečno i razljeva se preko prskališnih agregata na rashladne komponente kao npr. ploče , folije, rešetke i slično i dolazi u dodir sa podižućim zrakom.

Slika 27 Mokro hlađenje

PH – protočno hlađenje

OH – otočno hlađenje


46

4.7.2 Suho hlađenje

Kod suhog rashladnog tornja (sl.28) voda teče u zatvorenom sistemu kroz rashladne elemente.Odvođenje topline vrši se isključivo konvekcijom.Isparenje koje ovdje izostaje vodi značajnom povećanju temperature rashladne vode i time smanjuje stepen djelovanja nasuprot mokrom rashladnom tornju.

Kod suhog hlađenja moguće su dvije vrste uključivanja rashladne vode:

- kružno hlađenje sa suhim rashladnim tornjem kao neposredno hlađenje u vezi sa površinskim kondenzatorom i

- kružno hlađenje sa suhim rashladnim tornjem kao neposredno hlađenje u vezi sa ubrizgavajućim kondenzatorom

- Prednosti suhog hlađenja se izražavaju kao: - nema vidljivih obrazovanja otpadaka - jednostavno podešavanje i kontrola hemijskih parametara rashladne vode - nema potrebe za dodatnom vodom za vrijeme pogona, samo dopuna određenih gubitaka

Nedostaci u poređenju sa mokrim hlađenjem:

- značajno veći troškovi investicija i pogona - jača zavisnost vanjske temperature zraka na učinak hlađenja (ljeto/zima) - zimski uslovi zahtjevaju posebne mjere protiv smrzavanja za vrijeme stajanja - sklonost zaprljanju rashladnih elemenata zahtjeva sposobne stacionarne uređaje za

čišćenje

Slika 28 Suho hlađenje


47

4.7.3 Kombinovano hlađenje (hibridni tornjevi)

Kod kombinovanog hlađenja tj. kombinovano mokro-/suho hlađenje (sl.29) prijelaz topline na zrak vrši se u jednom suhom i jednom mokrom dijelu.

Od strane rashladne vode mogući su sljedeći načini strujanja:

- rashladna voda struji paralelno preko suhog- mokrog dijela ili

- rashladna voda struji jedno iza drugog preko suhog – mokrog dijela

Od strane zraka paralelno strujanje se pokazalo kao povoljnije. Preko zračnih regulacionih uređaja (npr. žaluzine, rolo-vrata) može se u okviru zadatih granica stanja vanjskog zraka smanjiti vidljivo stvaranje otparka.

Kombinovani rashladni toranj odlikuje:

- manje dimenzije nego kod suhog rashladnog tornja,

- smanjenje vidljivog otparka i

- manji zahtjevi za dodatnom vodom nasuprot mokrom rashladnom tornju

Nedostaci su:

- veći investicioni troškovi nasuprot suhom rashladnom tornju

Slika 29 Kombinovano hlađenje


48

Zavisno od načina dovođenja zraka, rashladni tornjevi mogu biti:

- s prirodnim strujanjem zraka (toranjska hiperbolična izvedba)

- s prisilnim strujanjem zraka (poprečno, protustrujno)

4.8 Rashladni tornjevi s prirodnim strujanjem zraka

Rashladni tornjevi sa prirodnim strujanjem vazduha koriste se za hlađenje velike količine vode, najčešće u termoelektranama. Imaju oblik hiperboloida visine do 150m, a prečnika u osnovi do 100 m. Voda se hladi najvećim dijelom u ispuni tornja, a manjim dijelom u zoni ispod ispune. Prema vrsti ispuna, tok vode u tornju može biti: kapljičasti, filmski ili filmsko-kapljičasti. U zavisnosti od materijala, ispune mogu biti: drvene, azbestno-cementne, plastične i dr. Hlađenje u hiperboloidnom rashladnom tornju zavisi od sljedećih uticajnih faktora – distribucije vode po poprečnom preseku tornja;

– protoka vazduha i otpora strujanju;

– kontaktne površine vode i vazduha;

– vrste ugrađenih ispuna.

Najizraženiji uticaj na hlađenje vode imaju ispune, ali se ni ostali faktori ne smiju zanemariti. Razvojem novih konstrukcija filmskih i filmsko-kapljičastih ispuna omogućeno je znatno poboljšanje hlađenja vode. 4.8.1 Sistemi za hlađenje vode sa hiperboloidnim rashladnim tornjem u termoelektrani

Na sl. 30 prikazana je opšta šema sistema za hlađenje termoelektrane velike snage sa vlažnim rashladnim tornjem. Iz bazena rashladne vode (1) hiperboličkog rashladnog tornja (7) cirkulaciona pumpa (2) potiskuje kroz cjevovod hladnu vodu kroz kondenzator (Kd), a zatim se topla voda vraća cjevovodom na rashladni toranj. Cjevovod je spojen na centralni dio (vodostan) preko koga se topla voda podiže na visinu kanala za raspodjelu vode. Preko sistema za raspršivanje vode (3) kapljice vode padaju na ispunu (4), gde se vrši hlađenje vode vazduhom koji ulazi po obodu tornja (5). Iznad sistema za raspodelu vode nalaze se eliminatori kapljica (6) koji služe za sprečavanje odnošenja kapljica vode na izlazu (8). U primarnom krugu postrojenja termoelektrane nalaze se kotao (K), turbina (T), generator (G) i pumpa kondenzatora (R).


49

Slika 30 Opšta šema sistema za hlađenje termoelektrane velike snage sa vlažnom rashladnom kulom; 1 – bazen rashladne vode, 2 – cirkulaciona pumpa, 3 – sistem za raspršivanje

vode, 4 – ispuna, 5 – ulaz vazduha kondenzatora, 6 – eliminatori kapljica, 7 – hiperbolična ljuska, 8 – izlaz vazduha, 9 – dopuna vode koja isparava, K – kotao,

T – turbina, Kd – kondenzator, G – generator, R – pumpa kondenzatora

4.9 Rashladni tornjevi s prisilnim strujanjem zraka

U ovim tornjevima (sl.31) hladjenje se provodi isto kao kod onih sa prirodnim strujanjem, ali se strujanje zraka osigurava pomoću ventilatora ( po jedan u svakom tornju). Visina tornja je oko 20 m. Za termoelektranu veće snage potrebno je više tornjeva. Oblak vodene pare je znatno niži, ali je bliži tlu što može nepovoljno djelovati stvarajući maglu i led. Teška je zaštita okoline od buke ventilatora. Uticaj na okolinu mnogo je manji, jer je manja visina tornjeva.


50

Slika 31 Šema rashladnog tornja s prisilnim poprečnim strujanjem zraka

Slika 32 Izvedbe tornjeva s prisilnim poprečnim strujanjem zraka


51

5. ANALIZA UTICAJA RASHLADNIH SISTEMA NA OKOLINU

5.1 Emisije topline u površinsku vodu

Zagađivanje vode, pored dejstva atmosferskih voda na deponije uglja i pepela, nastaje kao rezultat ispuštanja otpadnih voda. Otpadne vode mogu biti hemijski zagađene i zauljene. Količina otpadne toplote koja se iz ciklusa termoelektrana predaje okolini putem kondenzatora iznosi oko 45 do 50%. Uticaj otpadne toplote ogleda se u remećenju ekološke ravnoteže. Kao što je već napomenuto, emisije topline u površinsku vodu mogu imati uticaj na prirodni prijemnik. Faktori uticaja su na primjer: raspoloživi kapacitet hlađenja prijemne površinske vode, stvarna temperatura i ekološki status površinske vode. Emisije topline mogu dovesti do prekoračenja Standarda zaštite okoliša (EQS-a) za temperaturu tokom toplih ljetnih razdoblja, kao posljedicu ispuštanja topline iz rashladne vode u površinsku vodu. Za dva ekološka sistema (salmonidne vode i ciprinidne vode) termalni uslovi su propisani Direktivom 78/659/EEZ. Što se uticaja emisija topline na okoliš tiče, nije važna samo stvarna temperatura vode, već i povišenje temperature na granici zone miješanja, što je posljedica ispuštanja topline u vodu. Količina i razina topline ispuštene u površinsku vodu u odnosu na njenu veličinu, važne su u smislu razmjera utjecaja na okoliš. U situacijama kada se toplina ispušta u relativno male površinske vode a nakupljena količina vruće vode stigne do suprotne strane rijeke ili kanala, to može predstavljati prepreku migracijama salmonidnih vrsta. Osim ovih uticaja, visoka temperatura kao posljedica emisija topline može dovesti do povećane respiracije i biološke proizvodnje (eutrofikacije) koje, pak, mogu dovesti do snižene koncentracije kisika u vodi. 5.2 Emisije tvari u površinsku vodu

Emisije iz sistema hlađenja u površinsku vodu uzrokuju:

• aditivi i njihovi reaktanti primijenjeni u rashladnoj vodi,

• tvari nošene zrakom koje ulaze kroz rashladni toranj

• posljedice nastale korozijom opreme sistema hlađenja te

• isticanja hemikalija iz tehnološkog postupka i tvari nastalih njihovom reakcijom.

Ispravnost rada sistema hlađenja može zahtijevati obradu rashladne vode protiv korozije opreme, kamenca i mikro te makro onečišćenja. Obrada za protočni sistem razlikuje se od obrade za recirkulacijski sistem. Kod starijih, programi obrade rashladne vode mogu biti vrlo složeni a raspon korištenih hemikalija vrlo širok. Kao posljedica, razine emisija u 'blow-downu' ovih sistema također pokazuju promjenjivost pa je teško izvijestiti o reprezentativnim razinama emisija. Ponekad se 'blow-down' obrađuje prije ispuštanja. Emisije oksidirajućih biocida u otvorenim protočnim sistemima, mjereni kao slobodni oksidant (FO) na ispustu, kreću se između 0.1 [mg FO/l] i 0.5 [mg FO/l], ovisno o režimu i učestalosti doziranja.


52

Tabela 11 : Hemijske sastavnice obrade rashladne vode primijenjene u otvorenim i recirkulacijskim mokrim sistemima hlađenja Problematična područja Primjer korištenih hemikalija

Korozija Kamenac Bio-onečišćenja

Protočni sistemi

Recirkulacijski sistemi

Protočni sistemi


Protočni sistemi


Cink X Molibdati

X

Silikati X Fosfonati

X X

Polifosfonati

X

PolioLesteri

X

Organici X Polimeri X X Neoksidirajući biocidi

X X X

Oksidirajući biocidi

X

Odabir i primjena rashladne opreme koja je načinjena od materijala pogodnog za okruženje u kom će raditi mogu smanjiti isticanje i koroziju. To je okruženje definirano: • uslovima u procesu, kao što su temperatura, pritisak, brzina protoka,

• medijem koji se hladi te

• hemijskim karakteristikama rashladne vode.

Materijali koji se obično koriste za izmjenjivače topline, cjevovode, pumpe i navlake su ugljični čelik, bakar-nikal i nehrđajući čelik različitog kvaliteta, iako raste i primjena titanija.


53

5.3 Termičko opterećenje vodotoka

5.3.1 Uticaj zagrijavanja na fizikalno-hemijska svojstva vode

Poznati su pozitivne i negativne posljedice zagrijavanja vode.

U negativne posljedice zagrijavanja spadaju:

a) nedostatak kisika u zagrijanoj vodi zbog opadanja njegove topljivosti s porastom temperature, zbog ubrzanja procesa mineralizacije i procese u kojima se troši kisik;

b) porast korozivne moći vode zbog izlučivanja ugljeničnog dioksida i sumporovodonika;

c) pogoršanje kvaliteta vode, koja može postati nepovoljna za javnu i industrijsku upotrebu;

Zagrijavanje nekad ima i neke pozitivne posljedice:

a) manje trajanje ili potpuno sprječavanje zaledjenih vodotoka, što pozitivno djeluje na vegetaciju u vodi;

b) upotreba vodotoka za rekreaciju ljudi.

5.3.2 Uticaj zagrijavanja na mikrofloru vodotoka

Vodni organizmi (bakterije, aktinomicete, gljivice, alge) snažno utiču na osnovne biološke procese o kojima zavise životi biljaka i životinja u vodi. Zato se pri razmatranju uticaja porasta temperature vode posebno važno osvrnuti na mikrobiološki faktor. Na osnovu dosadašnjih istraživanja o uticaju vode zagrijane za vrijeme hladjenja u termoelektrani na mikrofloru , mogu se izvesti ovi zaključci: a) ispuštanjem u vodotok vode upotrijebljenje za hladjenje kondenzatora u termoelektrani i ugrijane više od 7°C (ponekad za više od 8 i 15°C) uništit će se bihemijska aktivnost lokalne psihrofilne mikroflore; b) voda zagrijana do temperature pod a) izazvat će osim toga što promjeni bilanse i fizikalno-hemijska svojstva vode u vodotoku, uzrokovati će poremećaj prirodne biocenotske ravnoteže; c) smatra se da primjećene hidromikrobiološke i hidrobiološke promjene nisu samo posljedica promjena temperature vode upotrijebljene za hladjenje vode u termoelektranama već da njih treba pripisati i učinku hemijskog sastava zagadjivača u vodi dospjelih u nju iz uzvodnih gradova i industrijskih postrojenja; Kod projektiranja sistema hlađenja, u obzir se moraju uzeti gore navedeni aspekti i mogućnosti za smanjenje topline raspršene u površinsku vodu. 5.3.3 Uticaj zagrijavanja na floru i faunu površinskih voda Prikaz porasta temeperature vode na floru i faunu, danas se ograničava na jezerske vode jer za njih ima najviše podataka. Zagrijavanje naime najviše utiče na zagrijavanje u ribnjacima. Osim toga, povećanje temperature vode u rijekama, kao posljedica vraćanja rashladne vode iz termoelektrana, ograničeno je samo na relativno kratak dio vodotoka jer se nizvodno uspostavlja prirodno stanje. Zato je i mnogo teže utvrditi uticaj porasta temperature.


54

Pojedine vrste riba različito reaguju na višu temperaturu vode, a njihova reakcija zavisi od temperature, stadija razvoja, o temperaturi na kojoj su adaptirane, a važan je i faktor godišnje doba.

Slika 33 Pomor ribe usljed termičkog opterećenja rijeke Karakteristična je posebno smrtonosna temperatura (letalna temeperatura), koja je najčešće definisana kao temperatura na kojoj ugiba 50% primjeraka posmatrane vrste. Ona medjutim nije jednoznačno odredjena jer zavisi od trajanja takvih temperatura (odredjuje se uz porast od 5 do 6 [C/h. Na smrtonosnu temperaturu utiče ona kojoj je riba prilagodjena. Na sl. 34 je predočena ta zavisnost. Taj dijagram se odnosi na veći broj vrsta, ali za svaku vrstu vrijedi više, ili manje veza izmedju te 2 temperature. Uz manji sadržaj kisika u vodi ta se temperatura snižava.

Slika 34 Područje smrtonosnih temperatura zavisno od temperature na kojoj je riba adaptirana


55

Fauna koja se razvija pri dnu čini osnovicu riblje hrane. Uočeno je da mnoge vrste ličinki mogu podnijeti veće promjene temperature nego ribe, i da su smrtonosne temperature za njih više. Iz toga bi se možda moglo zaključiti da nema opasnosti od nestašice hrane u granicama temperatura podnošljivih za život riba.

I biljke koje rastu na vodnoj površini brže napreduju u toplijim vodama. Ustanovljeno je produljenje vegetacijskog perioda, posebno ubrzanje vegetacije tokom proljeća. To povoljno utiče na razvoj beskičmenjaka i ishranu riba.

5.3.4 Propisi o ograničenju termičkog opterećenja vodotoka

Današnji propisi sadrže sva moguća ograničenja termičkog opterećanja vodotoka:

a) porast temperature vode u vodotoku nakon miješanja ne smije biti veći od određene temperaturne granice;

b) temperatura vode nakon miješanja ne smije premašiti maksimalnu dopuštenu temperaturu;

c) temperatura vode na bilo kom mjestu ne smije biti viša od maksimalno dopuštene temperature;

Propisi u pojedinim zemljama su različiti , što zavisi od klimatskih uslova.

U nekim zemljama odredjena je maksimalna temperatura nakon miješanja i to: 30 °C u Francuskoj, 25°C u Švicarskoj, 26°C u Poljskoj, od 25 do 28°C u Njemačkoj, u BIH 28°C.

Maksimalno dopuštene temperature na bilo kom mjestu propisane su u nekim zemljama: 30°C u Njemačkoj, 35 °C u Poljskoj.

Negdje su propisane i minimalne količine kisika u vodi: 3mg/l u Belgiji, 4mg/l u Francuskoj, 6mg/l u Njemačkoj.

5.4 Mogućnost iskorištenja otpadne topline

Najuspješnije se smanjuje otpadna toplina iz termoelektrana izgradnjom toplana u kojima para ekspandira do pritiska znatno većeg od onog u kondenzacionim turbinama. Kada bi se moglo ostvariti da potražnja električne i toplotne energije bude u odgovarajućem omjeru, ne bi ni bilo problema otpadne topline.

Iskorištavanje otpadne topline iz kondenzacionih termoelektrana vrlo je ograničeno jer je riječ o vodi koja je samo desetak °C toplija od temperature zraka. Voda tako niske temperature se ne može koristiti za grijanje prostorija i za tehnološke procese.

Najveće mogućnosti iskorištenja otpadne topline iz termoelektrana su u ribogojstvu i poljoprivredi. S porastom temperature vode u ribnjacima povećava se izmjena tvari u organizmu pojedinih riba što omogućava ubrzani razvoj.


56

Voda temperature do 30°C može se upotrijebiti za grijanje vrtlarskih kultura jer bi zagrijana voda mogla ubrzati razvoj nekih biljnih vrsta. Vodom se može zagrijavati tlo kada se žele zaštititi rane kulture, koje se uzgaju u staklenicima. Pomoću zagrijane vode može se produžiti vegetacijski period i na rane proljetne i kasne jesenske mjesece.

5.5 Uticaj rashladnih tornjeva na atmosferu

Ispušteni zrak iz rashladnih tornjeva suhog kruga obično se ne smatra važnim aspektom hlađenja. Onečišćenje može nastati ukoliko postoji istjecanje, no ispravnim se održavanjem to može spriječiti Kapljice u ispustu iz mokrih rashladnih tornjeva mogu bi onečišćene hemikalijama za obradu vode, mikrobima ili učincima korozije. Primjena eliminatora kapljica i programa optimizirane obrade vode smanjuje moguće rizike. Nastanak maglice se uzima u obzir ondje gdje dolazi do spajanja s horizontom ili gdje postoji rizik da se maglica spusti na tlo.

U zraku koji izlazi iz rashladnih tornjeva pojavljuje se voda u obliku sitnih kapljica i kao vodena para. U tornjevima sa prislinim strujanjem zraka kapljice su većih dimenzija (100-300 nm) nego u onim sa prirodnim strujanjem (rijetko prečnika većeg od 100 nm). Te kapljice zračna struja diže uvis i tamo se sudaraju i spajaju u veće kapi, te padaju na tlo u blizini tornja kao lokalne padavine. To zna biti veoma neugodno u vrijeme niskih temperatura (led na cestama). Da se onemogući prodor kapljica u atmosferu, u tornjevima se ugradjuju separatori, koji stvaraju prepreku za prodor kapljica u atmosferu, izvedeni u obliku mreže od tankih metalnih ili plastičnih niti.

U tornjevima s prirodnim strujanjem koji su opremljeni separatorima gubi se u obliku kapljica izmedju 0,003 i 0,13 % vode koja kruži u rashladnom sistemu. Ustanovljeno je da u području udaljenom 300 do 500 m od tornja to izaziva oborine od 0,01 mm/h, a na udaljenosti 2 km pada samo deseti dio toga. To su tako male oborine da ne mogu biti neugodne po okolinu.

Izgled i ponašanje oblaka pare koji izlazi iz tornja najneugodnija je pojava vezana za tu vrstu rashladnog sistema. Mjerenja pokazuju da se dužina oblaka vodene pare povećava s relativnom vlažnošću zraka. Ta mjerenja su dala ove rezultate:

a) kad je relativna vlažnost manja od 75% dužina oblaka kreće se od 300 m ( kratki oblak);

b) kad je relativna vlažnost izmedju 75 i 90%, u 40% slučajeva pojavljuju se kratki oblaci, a u daljih 40% obalci su srednje dužine (300-900m), a u ostalih 20 % oblaci su dugi više od 900 m (sl.36)

c) uz relativnu vlažnost veću od 90% nikad ne nastaju kratki oblaci vodene pare, samo u 20% slučajeva zapaženi su oblaci srednje dužine, a u 80% slučajeva veoma dugi oblaci (sl.35)


57

Slika 35 oblaci pare srednje dužine

Slika 36 veoma dugi oblaci pare

Oblaci vodene pare mogu se smanjiti prelaskom na suhe rashladne tornjeve ( ili na kombinaciju suhih i vlažnih tornjeva) , ili za vrijeme nepovoljnih klimatskih uticaja, ubrizgavanjem vrućih plinova u rashladni toranj, da bi se spriječila kondenzacija i povećalo raspršivanje vodene pare.

Oblak vodene pare sprječava prodor Sunčevih zraka do tla. Za vrijeme sunčanih dana sjena tog oblaka nema veći prečnik od 500 m i neka mjerenja otkrivaju da u takvim prilikama zasjenjenje traje od 2 do 5 min. Dugi oblaci vodene pare oblikuju se zimi ili ako je zrak gotov zasićen vlagom, dakle u razdobljima kad je oblačno, pa vlažni toranj ne utiče na zasjenjenje sunca. Visoka relativna vlažnost češća je noću nego danju.


58

Dosadašnja istraživanja otkrila su da vlažni tornjevi nisu uticali na klimu u svojoj neposrednoj blizini. Tako u okolini termoelektrane od 2000 MW u Velikoj Britaniji, nije ustanovljen porast ukupnih padavina, smanjenje insolacija ni porast jutarnjih magli. Opravdano je, medjutim, smatrati da u klimatskim područjima daleko od morske obale, mogu nastati osjetnije promjene zbog smanjenja insolacije, pojačane magle u dolinama i povećanje oborina. Istraživanja provedena u istočnom i sjeverozapadnom dijelu SAD. Te u Švicarskoj, pokazuju da vlažni tornjevi ne utiču osjetnije na mikroklimu. Konačno, opravdano je reći da stanovništvo u okolini vlažnih tornjeva, ne može očekivati poboljšanje klime, ali-osim u nepovoljnim prilikama-nema opasnosti da ona bude degradirana.

5.5.1 Buka Emisija buke lokalni je problem kod velikih rashladnih tornjeva s prirodnim propuhom te kod svih mehaničkih sitema hlađenja. Nesmanjena razina zvuka kreće se između 70 kod sistema s prirodnim propuhom i oko 120 [dB(A)] kod mehaničkih tornjeva. Kolebanja su uzrokovana razlikama u opremi i mjestom mjerenja budući da su ona različita u odnosu na ulaz i izlaz zraka. Glavni su izvori ventilatori, pumpe i voda koja pada. 5.6 Aspekti rizika Aspekti rizika sistema hlađenja odnose se na isticanje iz izmjenjivača topline, na skladištenje hemikalija i na mikrobiološko onečišćenje (kao što je legionarska bolest) mokrih sistema hlađenja. Preventivno održavanje i praćenje su mjere koje se primjenjuju radi sprječavanja isticanja, kao i mikrobiološkog onečišćenja. Ondje gdje isticanje može dovesti do ispuštanja velikih količina tvari štetnih po vodeni okoliš, u obzir se uzimaju indirektni sistemi hlađenja ili specijalne preventivne mjere. Za sprječavanje razvoja legionarske bolesti-Legionellae pneumophila (Lp), preporučava se odgovarajući program obrade vode. Nisu se mogle utvrditi gornje granične vrijednosti koncentracije za Lp, mjerene u jedinicama za formiranje kolonija [CFU po litri], ispod kojih se ne očekuje rizik. Na taj se rizik posebice treba obratiti pozornost tokom postupka održavanja. 5.7 Otpadne tvari nastale radom sistema hlađenja Malo se toga zna o ostacima ili otpadu. Mulj iz predpročišćavanja rashladne vode ili iz bazena rashladnih tornjeva mora se smatrati otpadom. Mulj se obrađuje i odlaže na različite načine, zavisno o mehaničkim svojstvima i hemijskom sastavu. Razine koncentracije različite su s obzirom na program obrade rashladne vode. Emisije u okoliš se dodatno smanjuju primjenom manje opasnih konzervacijskih metoda za opremu kao i odabirom materijala koji se može reciklirati nakon stavljanja izvan pogona ili izmjene opreme sistema hlađenja.


59

5.8 Razlika između novih i postojećih sistema hladjenja Svi ključni zaključci o NRT-u (najboljih raspoloživih tehnika) mogu se primijeniti na nove sisteme. Ondje gdje su uključene tehnološke promjene, primjena može biti ograničena na postojeće sisteme hlađenja. Kod malih rashladnih tornjeva koji se proizvode serijski, promjena se tehnologije smatra tehnički i ekonomski izvedivom. Tehnološke promjene za velike sisteme uglavnom podrazumijevaju velike troškove i zahtijevaju složenu tehničku i ekonomsku procjenu obuhvaćajući veliki broj faktora. Relativno male prilagodbe tih velikih sistema, u smislu izmjene dijela opreme, održive su u nekim slučajevima. Za opsežnije promjene tehnologije potrebno je detaljno razmatranje a možda i procjena uticaja na okoliš te procjena troškova. Općenito, ondje gdje je u središtu pažnje smanjenje uticaja na okoliš uz uslov poboljšanja rada sistema, NRT je isti i za nove i za postojeće sustave. To se odnosi na: - optimizaciju pročišćavanja rashladne vode kontroliranim doziranjem i odabirom aditiva za

rashladnu vodu, s ciljem smanjenja utjecaja na okoliš,

- redovno održavanje opreme i

- praćenje operativnih parametara poput stepena korozije na površini izmjenjivača topline,

hemije rashladne vode te stepena onečišćenja i istjecanja.

Primjeri tehnika koje se smatraju NRT-om za postojeće sustave hlađenje uključuju:

- primjena odgovarajuće ispune radi suzbijanja onečišćenja,

- zamjena rotirajuće opreme tišim uređajima,

- sprječavanje isticanja promatranjem cijevi izmjenjivača topline,

- biofiltracija,

- poboljšanje kvalitete vode za nadopunu i

- ciljano doziranje u protočnim sistemima


60

6. Zaključak

Iz dosadašnjeg razmatranja može se zaključiti da uticaj rashladnih sistema na okoliš i klimu nije značajan. To su tako mali uticaji da ne mogu biti neugodni po okolinu, osim toplinskog opterećenja vodotoka. Medjutim, potrebno je raditi na smanjenju tih emisija, ali one dolaze na red tek nakon suzbijanja mnogo opasnijih emisija kao što su: ugljen-dioksid CO2, metan CH4, azotni dioksid NO2, NOx, SO2, itd.

Postoje medote za smanjenje emisija iz rashladnih sistema, a neke od njih su:

Smanjenje potrošnje vode i smanjenje emisija topline u vodu

Smanjenje potrošnje vode i smanjenje emisija topline u vodu usko su povezani a vrijede i ista tehnološka rješenja. Količina vode potrebne za hlađenje povezana je s količinom topline koju treba raspršiti. Što je viša razina oporabe rashladne vode, to su potrebne manje količine rashladne vode. Recirkulacija rashladne vode primjenom otvorenog ili zatvorenog recirkulacijskog mokrog sustava je NRT kada je dostupnost vode nedovoljna ili nepouzdana. U recirkulacijskim sustavima, povećanje broja ciklusa može biti NRT, iako potreba za obradom rashladne vode može biti ograničavajući faktor. NRT-om se smatra i uporaba eliminatora kapljica radi smanjenja kapljica na manje od 0,01% ukupnog recirkulacijskog protoka. Smanjenje uticaja (povlačenjem) na manje vodene organizme Veliki je broj raznih tehnika osmišljen u svrhu sprječavanja povlačenja malih vodenih organizama vodom ili smanjenja štete uzrokovane istim. Uspjeh je bio promjenjiv i vezan za posebnost lokacije. Nisu utvrđene jasne NRT no naglasak je stavljen na analizu biotipa, budući da je uspjeh ili neuspjeh uvelike zavisi o aspektu ponašanja vrsta, kao i o ispravnom dizajnu i razmještaju zahvata. Smanjenje emisija hemijskih tvari u vodu

Pri primjeni mogućih tehnika smanjenja emisija u vodeni okoliš treba razmotriti sljedećim redoslijedom: 1. odabir konfiguracije hlađenja s nižom razinom emisije u površinsku vodu, 2. primjena materijala otpornijeg na koroziju za rashladnu opremu, 3. sprječavanje i smanjenje istjecanja tvari iz tehnološkog postupka u rashladni krug, 4. primjena alternativne (a ne hemijske) obrade rashladne vode, 5. odabir aditiva za rashladnu vodu s ciljem smanjenja utjecaja na okoliš te 6. optimizirana primjena (praćenje i doziranje) aditiva za rashladnu vodu.

NRT smanjuje potrebu kondicioniranja vode smanjenjem nastanka onečišćenja i korozije putem odgovarajućeg dizajna. U protočnim sustavima, odgovarajući dizajn podrazumijeva izbjegavanje zona stagnacije i turbulencije, kao i održavanje minimalne brzine vode (0,8 [m/s] za izmjenjivače topline, 1,5 [m/s] za kondenzatore).


61

NRT znači odabrati materijal za protočne sustave u visoko korozivnom okruženju uključujući titanij ili visoko kvalitetni nehrđajući čelik te druge materijale istog učinka ondje gdje je primjena titanija ograničena. U recirkulacijskim sistemima,osim mjera u pogledu dizajna, NRT znači utvrđivanje primijenjenih ciklusa koncentracije te korozivnost tvari iz tehnološkog postupka kako bi se omogućio odabir materijala dovoljno otpornog na koroziju. NRT za rashladne tornjeve znači primjenu odgovarajućih vrsta ispune uzimanjem u obzir kakvoće vode (sadržaj krutih tvari), očekivanog onečišćenja, temperatura i otpora na koroziju, a isto tako znači i odabir materijala za izgradnju koji ne treba kemijsku zaštitu. VCI koncept koji primjenjuje hemijska industrija usmjeren je ka smanjenju na najmanju mjeru rizika za vodeni okoliš u slučaju istjecanja tvari iz tehnološkog postupka. Koncept povezuje razinu uticaja na okoliš koga imaju tvari iz tehnološkog postupka odgovarajuće rashladne konfiguracije i potrebe praćenja. S većim potencijalnim rizicima za okoliš u slučaju isticanja, koncept dovodi do pojačane antikorozivnosti, neizravnog dizajna hlađenja i povećane razine praćenja rashladne vode. Smanjenje emisija optimiziranom obradom rashladne vode

Optimizacija primjene oksidirajućih biocida u protočnim sustavima temelji se na vremenu i učestalosti doziranja. NRT-om se smatra smanjenje unosa biocida ciljanim doziranjem u kombinaciji s praćenjem ponašanja makro onečiščujućih vrsta (npr. kretanja školjaka) i primjenom rezidentnog vremena rashladne vode u sustavu. Za sustave gdje se u ispustu miješaju različiti rashladni mlazovi, NRT preddstavlja hloriranje s promjenjivim pulsom a može čak i dodatno smanjiti koncentracije slobodnih oksidanta u ispuštenoj količini. Općenito, isprekidana obrada protočnih sustava dovoljna je za sprječavanje onečišćenja. Ovisno o vrstama organizama i temperaturi vode (iznad 10-12°C) neprekidna obrada na nižim razinama može biti nužna. Za morsku vodu, razine NRT-a za rezidualne slobodne oksidante (FRO) u ispuštenoj količini, a vezano za ovu praksu, promjenjive su s obzirom na primijenjeni režim doziranja (neprekidni i isprekidani), razinu dozirane koncentracije i konfiguraciju sistema hlađenja. Oni se kreću od ≤ 0.1 [mg/l] do 0.5 [mg/l], s vrijednošću od 0.2 [mg/l] kao 24- satni prosjek. Važan element u uvođenju pristupa obradi vode temeljenog na NRT-u, posebice u recirkulacijskim sistemima koji koriste neoksidirajuće biocide, jest donošenje odluke temeljene na saznanju koji je režim obrade vode u primjeni te kako ga nadzirati i pratiti. Odabir odgovarajućeg režima obrade složena je zadaća koja u obzir mora uzeti niz lokalnih i za lokaciju svojstvenih faktora te ih povezati sa svojstvima samih aditiva korištenih u obradi, kao i njihovim količinama i kombinacijama u kojima se primjenjuju. Smanjenje buke

Primarne mjere obuhvataju upotrebu opreme koja stvara manju buku. Povezane razine smanjenja su do 5 [dB(A)]. Sekundarne mjere na ulazu i izlazu mehaničkih rashladnih tornjeva donose razine smanjenja od minimalno 15 [dB(A)] ili više. Mora se naglasiti da smanjenje buke, posebno uz pomoć sekundarnih mjera, može dovesti do pada pritiska zbog čega je onda potreban dodatan unos energije radi nadoknade.


62

Smanjenje isticanja i mikrobiološkog rizika NRT sprječavaju isticanje putem izvedbenog rješenja, pravilnim radom unutar granica sustava i redovnim provjerama sustava hlađenja. Posebno što se tiče hemijske industrije, NRT-om se smatra primjena sigurnosnog koncepta VCI-ja, kako je već spomenuto u svezi smanjenja emisija u vodu. Pojava Legionella pneumophila ne može se spriječiti u potpunosti. NRT-om se smatra primjena mjere: - izbjegavanja zona stagnacije i održavanje dostatne brzine vode,

- optimiziranja obrade rashladne vode radi smanjenja onečišćenja, nastanka algi i ameba i

proliferacije,

- periodičnog čišćenja bazena rashladnog tornja te

- smanjenja respiratorne osjetljivosti operatera putem primjene sredstava zaštite protiv buke i

sredstava zaštite lica (usne šupljine) prilikom ulaska u pogonsku jedinicu ili visokotlačnog

čišćenja toranja.


63

Popis slika:

Slika1 Rafinerija nafte Slika 2 Vrste i načini transformacije neobnovljivih izvora energije Slika 3 Udio goriva u ukupnoj potrošnji Slika 4 Potrošnja energenata u svijetu Slika 5 Potrošnja energije u pojedinim regijama svijeta Slika 6 Naftne rezerve po regionima sveta Slika 7 Gasne rezerve u svijetu, 2005 Slika 8 Svjetske rezerve urana Slika 9 Najveći proizvođači urana u svijetu Slika 10 Termoenergetsko postrojenje Slika 11 Šematski prikaz procesa u kondenzacionoj parnoj termoelektrani Slika 12 Šematski prikaz procesa u termoelektrani-toplani s turbinom s oduzimanjem pare24 Slika 13 Princip rada TE na ugalj Slika 14 Računarsko praćenje rada kondezacione termoelektrane snage 100 MW Slika 15 Konstruktivna šema strmocijevnog parnog kotla Slika 16 Prikaz sagorijevanje uglja u letu Slika 17 Prikaz otvorene visokotlačne turbine Slika 18 Prikaz otvorene niskotlačne turbine Slika 19 Turboagregat Slika 20 Šematski prikaz kondenzatora pare Slika 21 Praćenje kondenzacionog postrojenja bloka III Slika 22 Generator električne energije Slika 23 Protočno hladjenje Slika 24 Povratno hlađenje Slika 25 Kružno hlađenje Slika 26 Kombinovano protočno, optočno i kružno hlađenje (Mješovito hlađenje) Slika 27 Mokro hlađenje Slika 28 Suho hlađenje Slika 29 Kombinovano hlađenje Slika 30 Opšta šema sistema za hlađenje termoelektrane velike snage sa vlažnom rashladnom Kulom Slika 31 Šema rashladnog tornja s prisilnim poprečnim strujanjem zraka Slika 32 Izvedbe tornjeva s prisilnim poprečnim strujanjem zraka Slika 33 Pomor ribe usljed termičkog opterećenja rijeke Slika 34 Područje smrtonosnih temperatura zavisno od temperature na kojoj je riba adaptirana Slika 35 Oblaci pare srednje dužine Slika 36 Veoma dugi oblaci pare Popis tabela:

Tabela 1: Svjetska proizvodnja uglja Tabela 2 : Svjetske rezerve nafte po zemljama, 2006 Tabela 3 Osnovni tehnički podaci turbine Tabela 4 Karakteristika kondenzatora Tabela 5 Karakteristika cirkulacionih pumpi Tabela 6 Karakteristika ejektora Tabela 7 Karakteristika centrifugalnih kondenz –pumpi Tabela 8 Nominalni podaci osnovne opreme bloka Tabela 9: Primjeri kapaciteta i termodinamičkih svojstava različitih sistema hlađenja za primjenu u energetskoj industriji Tabela 10: Potrošnja vode za potrebe kondenzacione termoelektrane Tabela 11 : Hemijske sastavnice obrade rashladne vode primijenjene u otvorenim i recirkulacijskim mokrim sistemima hlađenja


64

LITERATURA:

[01] H.Požar; ¸¸Osnove energetike I i II “, Školska knjiga, Zagreb, 1978

[02] M.Đonlagić; ¸¸Energija i okolina“, Print COM Tuzla, 2004.

[03] B. Indira, predavanja: AKTUELNA ENERGETSKA PROBLEMATIKA I PREDSTAVLJANJE ENERGETSKE SLIKE SVIJETA

[04] B. Indira, predavanja: ENERGETSKI RESURSI U SVIJETU

[05] Prof. dr. sc. Z. Prelec: ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 8 (Rashladni tornjevi)

[06] B. Indira,predavanja: Uticaj termoenergetskih postrojenja na okolinu [07] Dušan Golubovi ć: HLAĐENJE VODE U VLAŽNIM RASHLADNIM TORNJEVIMA SA ASPEKTA STRUJANJA VAZDUHA [08] Ahmetspahić Besim: DIPLOMSKI RAD:ANALIZA RADA KONDENZACIONE TERMOELEKTRANE [09] Prof.dr.sc. Sejid Tešnjak,Doc.dr.sc. Davor Grgić, Doc.dr.sc. Igor Kuzle:Termoelektrane [10] Aleksandra Boričić: ENERGIJA I OKOLINA Termoelektrane [11] M. Laković, S. Laković, M. Stojiljković, D. Mitrović, V. Stefanović: ŠIRINA ZONE HLAĐENJA VLAŽNOG RASHLADNOG TORNJA BLOKA A5 110MW TE ''KOLUBARA -A'' [12] VGB TEHNIČKO UDRUŽENJE VELIKIH TERMOELEKTRANA: VGB-Smjernice za planiranje rashladnih tornjeva, ELEKTRANA ŠOŠTANJ [13] Sustavi hlađenja, skripta

[14] Internet:

http://www.cts-cooling.com/en/cooling-tower-types.html

www.wetcoolings.com

http://www.wikipedia.org

http://www.cts-cooling.com/en/cooling-tower-types.html

http://www.wetcoolings.com/

Documents

Diplomski Analiza uticaja rashladnih sistema termoenergetskih postrojenja na okolinu