CENTRALA TERMOELECTRICĂ –SURSĂ DE POLUARE

Producerea energiei electrice şi/sau termice se realizează în instalații grupate în spațiu, a căror caracteristică principală o constituie centralizarea, astfel încât se poate spune că producerea energiei (electrice şi/sau termice) are loc în centrale.O centrală termoelectrică este un ansamblu sistemic de echipamente şi instalații care realizează un lanț (o serie) de transformări energetice, în scopul obținerii energiei electrice şi termice. Criteriul principal de clasificare îl constituie felul energiei primare, care stă la baza lanțului de transformări. În tabelul 1 este prezentată această clasificare, cu indicarea notaţiilor convenționale adoptate în tara noastră pentru aceste centralele.

Tabelul 1 - Clasificarea centralelor termoelectrice după criteriul energiei primare

2.1. Fluxuri de masă şi de energiePrincipalele fluxuri masice şi de energie sunt, [1]:• F1 - fluxul de combustibil;• F2 - fluxul de aer necesar arderii;• F3 - fluxul de apă-abur;• F4 - fluxul de energie electrică spre sistemul electroenergetic;• F5 - fluxul de energie electrică pentru serviciile interne electrice;• F6 - fluxul de energie termică spre consumatorii externi;• F7 - fluxul apei de răcire;• F8 - fluxul apei de adaos;• F9 - fluxul de gaze de ardere;• F10 - fluxul de noxe solide şi lichide reţinute;• F11 - fluxul de noxe aeropurtate evacuate pe coş.

Principalele fluxuri de masă şi de energie dintr-o centrală termoelectrică clasică sunt redate în figura 1.

Fig.1 - Fluxurile de masă şi energie dintr-o centrală termoelectrică clasică

F1 - fluxul de combustibil este unul dintre cele mai importante fluxuri intrate. El este în esenţă un flux material care depinde de puterea centralei, calitatea combustibilului (prin puterea calorifică inferioară Hi), perfecţionarea centralei (prin consumul specific de combustibil), coeficientul de utilizare a puterii instalate anuale, Ku,an. Acest flux produce probleme de poluare legate de depozitarea combustibilului şi, în cazul utilizării cărbunelui, depozitarea zgurei şi cenuşei.F2 - fluxul de aer necesar arderii este un flux material şi de energie, fiind preluat din exteriorul sau din interiorul sălii cazanului şi este introdus la arzătoare cu ajutorul ventilatoarelor de aer, VA. Acest flux depinde de tipul combustibilului, de perfecţiunea arderii şi de consumul efectiv de combustibil.F3 - fluxul de apă - abur este fluxul fluidului de lucru, fiind caracterizat pe traseu de variaţii mari ale volumului specific. Acest flux este o cantitate de apă în evoluţie care primeşte o cantitate de energie la sursa caldă (căldura q1 primită în generatorul de abur, GA) pe care o cedează turbinei cu abur, TA (pentru a se transforma în energie mecanică) şi condensatorului, Cd (pentru a condensa, constituind sursa rece a ciclului). O anumită parte din căldură este recuperată prin regenerare şi cedată preîncălzitoarelor (de unde şi denumirea de preîncălzire regenerativă).

Apa este tratată chimic, fiind dedurizată şi demineralizată (practic apa distilată) pentru a nu conţine gaze necondensabile (în special oxigen) care să corodeze ţevile suprafeţelor de schimb de căldura din cazan.F4 - fluxul de energie electrică spre sistem este principalul flux de energie finală livrată de centrală, prin transformatorul principal, TRP, Sistemului Electroenergetic. Pentru ca acest flux să poată fi transportat la consumator este necesară existenţa liniilor electrice, ce constituie un element de bază, care determină locul de amplasare a centralei electrice în raport cu consumatorii. Acesta este în esenţă un flux de energie care depinde de puterea centralei.F5 - fluxul de energie electrică pentru servicii interne reprezintă fluxul de energie electrică necesar alimentării tuturor consumatorilor electrici interni ai centralei, preluat din fluxul primar de energie electrică produsă de generatorul electric, GE, prin transformatorul de servicii interne electrice (denumite uneori servicii proprii), TrSI. Valoarea acestui flux depinde de tipul centralei, tipul combustibilului, tipul răcirii etc.F6 - fluxul de energie termică către consumatorii externi este un flux specific centralelor de termoficare. Mărimea acestui flux depinde de cererea de energie termică a consumatorilor

externi corelat cu tipul turbinei cu abur, TA. Energia termica se poate livra consumatorilor industriali, TI, sub forma de abur sau apa fierbinte şi/sau consumatorilor urbani, TU, de regula sub forma de apa fierbinte sau apa calda. Transportul acestui flux necesita conducte de apa sau abur care leaga centrala de consumator, ca şi conducte de condensat sau apa calda prin care acest flux se întoarce de la consumator la centrala.F7 - fluxul apei de răcire este un flux de masă şi de energie şi se caracterizează prin debite de apă de răcire foarte mari. De menţionat că componenta energetică ( 0 6 , din energie primită lageneratorul de abur) a acestui flux conduce la poluarea termică a apei, din care cauză sunt necesare măsuri de limitare a temperaturii maxime a apei restituite. În cazul turnurilor de răcire apar probleme de poluare cu picăturile antrenate (smog).F8 - fluxul apei de adaos compensează pierderile de apă din circuitul termic (prin neetanseităţi, purjări, care sunt de ordinul 1 ÷ 3 % din debitul de abur viu), cât şi pierderile prin reţeaua de transport a fluxului F6, de energie termică către consumatorii externi (care poate atinge uneori, când nu se returnează condens, 30 ÷ 40 % din debitul de abur produs de cazan). Rezultă de aici că amplasarea instalaţiilor de tratare a apei de adaos (în special staţia de tratare a condensatului, STC) diferă de la o centrală la alta şi formează o grupă de instalaţii necesare şi importante.F9 - fluxul de gaze de ardere este un flux de masă şi energie evacuată în mediu. Debitul de gaze evacuat depinde de tipul combustibilului, puterea centralei, felul arderii. Debitele volumetrice mari necesită canale de evacuare cu secţiuni considerabile deoarece şi viteza de circulaţie este redusă ( de 0,8 ÷ 1,2 m/s). Aceste debite de gaze conţin o cantitate de căldură care constituie principala pierdere la un cazan. Temperatura gazelor evacuate este funcţie de conţinutul de sulf din combustibil, pentru a nu apărea fenomenul de rouă acidă (prin condensarea H2SO4), ajungând uneori 170 ÷ 180 0C.F10 - fluxul de noxe reţinute depinde în principal de calitatea combustibilului (prin conţinutul iniţial de anorganic, Ai, de sulf Si şi azot, Ni), de tipul focarului (prin gradul de reţinere a zgurii şi cenuşii în focar), de existent măsurilor primare sau finale de reţinere a noxelor. Acest flux este în esenţă un flux material.F11 - fluxul de noxe aeropurtate este un flux material de substanţe nocive (cenuşa, compuşi ai azotului cu oxigenul, NOx, compuşi ai sulfului cu oxigenul, SOx, acid clorhidric, HCl, hidrocarburi nearse, HC etc.) evacuate în atmosferă, o dată cu gazele arse. El depinde de perfecţionarea instalaţiilor care reţin fluxul F10 şi valoarea diverselor noxe emise este limitată prin norme severe de protecţie a atmosferei. Pentru o bună dispersie, care să reducă gradul de poluare la sol (numit grad de imisie), sunt necesare coşuri de fum cu înălţimi foarte mari (până la 300÷400 m). Acest flux influenţează alegerea zonei de amplasare prin limitările de protecţie a atmosferei.

2.2. Impactul CTE asupra mediului – reziduuri rezultate

Restricţiile ecologice şi de mediu impun un anumit regim de amplasare şi funcţionare a centralelor termoelectrice, astfel încât, [2]:

- nivelul poluării în zonă să nu depăşească limitele prescrise;- să existe o zonă de protecţie sanitară depinzând de noxele produse (având o rază de

până la 1 km, pentru CTE, şi de pâna la 10 km, pentru CNE);- construcţiile să nu producă dezechilibru în mediu şi să aibă un aspect urbanistic plăcut

(în special construcţiile şi liniile electrice aeriene).Reziduurile (denumite de multe ori şi deşeuri) produse datorită generării de energie electrică

şi termică depind de sursa primară de energie (tipul de combustibil utilizat sau energia regenerabilă) şi energia produsă de acestea.

Instalaţiile pe cărbune produc mari cantităţi de reziduuri care sunt, de obicei greu de controlat.

Centralele clasice cu turbine cu gaze produc reziduuri asociate arderii gazului şi provenite din întreţinerea şi reparaţia echipamentelor.

Centralele nuclearo-electrice produc şi alte tipuri de reziduuri periculoase, respectiv apa contaminată şi combustibil uzat, care nu pot pot fi reciclate, ci numai stocate pe termen lung.

Centralele cu turbine cu gaze sau motoare Diesel sunt, de obicei, folosite pentru generarea energiei în zone îndepărtate sau pentru a satisface cererea de vârf în zonele urbane. Generatoarele Diesel sunt, de asemenea, folosite ca echipament de rezervă când distribuţia obişnuită de electricitate este întreruptă şi se funcţioneaza insularizat. Un alt combustibil folosit pentru a produce energia necesară este gazul natural în zone care au resurse suficiente. Reziduurile produse de aceste instalaţii includ emisii poluante de aer şi cele produse în urma întreţinerii şi reparaţiei echipamentelor.

Din punctul de vedere al efectelor acestora asupra mediului şi sănătăţii reziduurile pot fi grupate în: reziduuri netoxice şi nepericuloase, reziduuri periculoase şi reziduuri ce produc deteriorări semnificative, [3].

Reziduurile netoxice şi nepericuloase sunt aşa numitele “reziduuri comune”, în care sunt incluse cele reutilizabile (majoritatea reziduurilor rezultate din înlocuirea echipamentelor din unităţile energetice) şi cele biodegradabile (menajere şi agricole).Un reziduu este periculos dacă prezintă una dintre următoarele caracteristici:inflamabilitate, corozivitate, reactivitate şi toxicitate. În categoria reziduurilor ce produc deteriorări semnificative sunt incluse majoritatea reziduurilor gazoase, ale căror efect nu se manifestă pe termen scurt asupra sănătăţii. Pe termen lung, acestea provoacă deteriorări semnificative al mediului înconjurător, cuantificate în cadrul următoarelor fenomene: ploi acide,încălzire globală, subţierea stratului de ozon etc. Pentru apele uzate, o mare atenţie este acordată scurgerilor în afara facilităţilor uzinale şi contactului apei pluviale cu structura de beton a instalaţiilor energetice.

Reziduuri lichide

La centralele termoelectrice (clasice şi nucleare) se produce un volum mare de reziduuri lichide, respectiv: ape uzate, apa de răcire, apa pentru spălare echipamente. Mai apar cantităţi relativ reduse de lubrifianţi şi alte fluide pe bază de petrol.

Apele uzate au un volum scăzut provenind din: demineralizarea apei, reţinerea şi transportul cenuşei, de la stivele de cărbune, puncte joase.Demineralizarea se realizează prin schimb de ioni şi se utilizează pentru producerea apei necesare alimentării cazanului. Periodic, schimbul de ioni este regenerat, folosind acid. Reziduurile provenite din regenerare sunt caracterizate printr-o mare aciditate sau alcalinitate şi concentraţii ridicate de solide dizolvate.Reziduurile mai cuprind ape folosite la clătire care sunt destul de curate. Apele de clătire pot fi reciclate şi folosite la turnurile de răcire sau tratate şi refolosite la cazan.În cadrul reţinerii şi transportului cenuşii se utilizează apa ca mijloc de îndepartare şi transport hidraulic al cenuşii. La transportul uscat al cenuşii, mijloacele de transport sunt spălate în zona de încărcare-descărcare pentru a îndepărta cenuşa acumulată. Aceste ape poluate conţin concentraţii foarte mari de solide în suspensie şi anumite metale conţinute în cenuşă. Apa poluată care transportă cenuşa depusă nu are un pH foarte ridicat şi contine o concentraţie maiscăzută de metale grele.

Apa de ploaie scursă de pe stivele de cărbune poate să conţină concentraţii ridicate de metale, în special fier şi să fie acidă, în funcţie de cantitatea de sulf din cărbune. Caracteristica curgerii depinde de tipul cărbunelui şi de configuraţia şi mărimea stivei de cărbune. Cu cât apa de ploaie este în contact mai îndelungat cu cărbunele, cu atât concentraţia apei care se scurge va fi mai mare. Acidul din apă care se scurge provine din oxidarea sulfului din cărbune la acid sulfuric.

Apele uzate „puncte joase” cuprind scurgeri neutilizabile energetic de la conducte şi echipamente (scăpări şi răciri tehnologice lagăre) şi de la spălarea podelelor. Reziduurile au concentraţii ridicate de solide în suspensie, de uleiuri şi unsori.La centralele termoelectrice nucleare apa grea (pentru moderare şi răcire), conţine tritiu, astfel ca tratarea acestora se face după metode specifice.

Apa de răcire este strict necesară realizării ciclului termic, respectiv a sursei reci. Apa trecută o dată prin condensator poate să conţină cloruri reziduale şi metale, mai ales cupru şi zinc provenite din coroziunea ţevilor condensatorului. Mai poate conţine cloruri şi alte chimicale adăugate pentru a controla şi inhiba creşterea biologică sau coroziunea din condensator.

Apa de spălare echipamente rezultă în urma folosirii apei la presiuni ridicate pentru spălarea cazanului, curăţirea încălzitoarelor de aer, arzătoarelor, răcitoarelor şi condensatoarelor. Aceasta este acidă şi conţine concentraţii ridicate de solide în suspensie şi metale grele. Unele echipamente sunt periodic curăţate cu acid pentru a îndepărta crusta formată. Agenţii de curăţire pot să conţină o varietate de acizi. Din aceste cauze reziduurile au o mare aciditate şi o concentraţie mărită de metale grele, ajungând uneori la o concentraţie de fie de 5000 ppm.

La utilizarea cărbunelui drept combustibil apare un consum de apă pentru a spăla cenușa depusă pe vatra cazanului, în electrofiltre şi pentru a transporta hidraulic cenuşa. Apa poluată care transportă cenuşa este acidă şi conţine o concentraţie ridicată de metale grele. Apa utilizată la spălări nu are un pH foarte ridicat şi conţine o concentraţie mai scăzută de metale grele.

Lubrifianţi şi alte fluide pe bază de petrol sunt constituite, în principal, din uleiul hidraulic, uleiul izolator, uleiul de frână sau de transmisii şi rezulta în urma procesului de întreţinere a echipamentului. Reziduurile din lubrifianţi şi unsori sunt generate atât de funcţionarea, cât şi de întreţinerea echipamentului. În majoritatea cazurilor, aceste reziduuri pot conţine poluanţi periculoşi precum metalele grele. O proporţie mică de reziduuri ale produselor petroliere poate fi contaminată cu solvenţi sau alte materiale.

Reziduuri solide

Activităţile generatoare de reziduuri solide din centralele termoelectrice sunt cele legate de distribuţia energiei, de întreţinerea căilor de acces, a terenurilor, a echipamentelor folosite, rezultate în urma reparaţiilor din centrala şi din staţiile de transformare. Activităţile de birou, lucrările de construcţii şi transportul/recepţia materialelor produc, de asemenea, reziduuri. Datorită numărului echipamentelor intermediare necesare şi lungimii reţelelor de distribuţie obişnuite, se poate acumula o cantitate mare de reziduuri, împrăştiate pe spaţii destul de întinse, [4,5].

Materiale care conţin azbest. Această categorie este formată din material izolante şi plăci care conţin azbest. Alte reziduuri care conţin azbest sunt material contaminate şi costumele de protecţie. Aceste reziduuri sunt generate în timpul renovării, demolării sau reparaţiilor. Muncitorii sunt obligaţi să separe aceste reziduuri şi sa le depoziteze în saci de culoare galbena sau de alta culoare marcați distinctiv. Aceste reziduuri sunt stocate în locuri de depozitare speciale pentru materialele care conțin azbest.

Cenușa zburătoare şi cea care se depune este produsă de centralele termoelectrice funcționând pe cărbune sau păcură, volumul fiind mai mare la cele pe cărbune. Cenușa zburătoare, rezultată de la gazele de coş, conține mici particule. Cenușa care se depune conține particule mai mari. Ambele categorii de cenuşi conțin metale grele. Cantitatea de cenușă rezultată din arderea cărbunelui depinde de conținutul în cenușă al acestuia. Componentele primare ale cenuşii sunt oxizii de siliciu, aluminiu, fier şi calciu.

Pulberi. Pentru a îndepărta rugina şi alte depuneri de pe echipamentele metalice, în timpul operațiunilor de întreținere şi preparare a suprafețelor înainte de vopsire, sunt produse pulberi (nisip şi alte materiale fine).

Reziduurile rezultate sunt de obicei nepericuloase dar, uneori, ele sunt considerate riscante, datorită nivelurilor ridicate de crom, plumb sau cadmiu.

Zgura din cazan este cenușa topită de pe fundul cazanului care s-a transformat în solid şi este recuperată din cazan. De obicei, zgura seamănă cu niște bulgări de roca.Cenușa şi zgura rezultată din arderea cărbunelui conține oxizi de siliciu, de aluminiu, de fier, oxizi de calciu, de magneziu şi bioxid de sulf. Temperatura medie de topire este de circa 1200÷1300 °C, iar temperatura de curgere este de circa 1250÷1500 °C.

Chimicale. Aceste fluxuri de reziduuri solide conțin reziduuri riscante şi reziduale şi sunt generate fie în laboratoarele din interior, ca rezultat al curăţirii chimicalelor expirate, fie în urma renunțării la anumite aparate de măsură sau a altor echipamente care conțin mercur. În funcție de tipul materialului aceste reziduuri sunt duse în zone special amenajate.

Resturi de la morile de cărbune. Resturile de la morile de cărbune cad la fundul morii şi sunt, sau scurse către un rezervor, sau depozitate sub forma uscată într-un bazin sau haldă. În timpul pulverizării cărbunelui, părţile din material care au un conținut ridicat de minerale sunt

separate, prin îndepărtarea părților grele şi evacuate. Aceste reziduuri reziduale sunt numite şi “pirite”, datorită conținutului ridicat de sulfați de fier.

Sedimentele provenite de la turnul de răcire. Acest flux de reziduuri este rezultatul circulației continue a apei uzate prin turnul de răcire, care generează sedimente. Metodele moderne de management prevăd îndepărtarea acestora pe perioada reparațiilor sau întreruperilor. Depozitarea se face uzual, prin deshidratare şi depunere într-o haldă.

Nămolul provenit de la desulfurarea gazelor de ardere. Pentru îndepărtarea dioxidului de sulf din gazele de ardere evacuate sunt utilizate preponderent scrubare umede. Pentru absorbția sulfului este utilizată, de regulă, o soluție apoasă, în care este dizolvat calcar sau hidroxid de sodiu. Nămolul produs este un compus primar de gips (sulfat de calciu) sau sulfat de sodiu, cu o concentrație scăzuta de cenuşă.

Reziduuri provenite de la vopsire şi curăţare. Acestea provin din vopsele precum şi din alte soluții cu rol similar (pe baza de latex sau ulei), rezultate în urma procesului de vopsire a unor echipamente sau din curățarea unui strat existent de vopsea. Chiar dacă nu sunt inflamabile sau toxice, ele sunt dăunătoare, devenind chiar şi în cantităţi mici, reziduuri reziduale. Cutiile goale de vopsea sunt uneori aruncate cu gunoiul obișnuit. Cârpele îmbibate cu lubrifianți şi unsori sunt generate de funcționarea cât şi de întreținerea echipamentului. În majoritatea cazurilor, aceste reziduuri pot conține poluanți periculoşi, precum metalele grele.O proporție mică de reziduuri ale produselor petroliere poate fi contaminată cu solvenți sau alte materiale. Similar reziduurilor petroliere sunt şi filtrele de ulei uzate, înlocuite în cadrul procesului de întreținere.

Reziduuri care conțin PCB. Aceste reziduuri conțin difenil policlorinat (PCB) lichid sau solid, cu concentrații cuprinse între 2 şi 50 ppm şi provin, în principal, din uleiuri şi alte lichide utilizate la răcirea transformatoarelor sau alte echipamente electrice. Aceste lichide sunt plasate în containere şi apoi duse în locuri de depozitare autorizate. În categoria solidelor care conțin PCB intră şi containerele în care se păstrează lichidele mai sus menționate, dar şi roci sau solulcontaminat. Reziduurile solide sunt, de asemenea, plasate în containere şi depozitate în locuri autorizate.

Pesticidele sunt reziduuri folosite pentru controlarea dezvoltării vegetației în zonele de acces sau lucru. Această practică produce reziduuri, printre care: recipiente golite, alte obiecte contaminate în timpul folosirii substanțelor şi materiale expirate care trebuie casate/aruncate. Deşi cantitatea acestui tip de reziduu nu este mare, natura lui necesită o grijă deosebită la manevrare şi eliminare.

Reziduurile provenite din procesarea fotografiilor, xerografiere şi monitorizarea convorbirilor în timpul avariilor. Aceste reziduuri includ cartușe de toner, fluide antistatice, lubrifianți, benzi de magnetofon şi substanțe rezultate în urma developării fotografiilor şi microfilmelor. Aceste reziduuri pot fi considerate periculoase, în funcție de echipamentul şi substanțele chimice utilizate.

Metalele. Reziduurile din fire de cupru, atât cele izolate cât şi neizolate, reprezintă o mare parte din gama de reziduuri metalice generate de unitățile energetice. Întreținerea şi reparația echipamentelor electrice produc mari cantităţi de reziduuri metalice printre care, reziduuri de aluminiu şi cupru, carcase metalice şi diferite metale feroase şi neferoase. Aceste reziduuri sunt golite de lichidele pe care le conțin şi sortate în funcție de tipul metalului.În urma lucrărilor de reparații sau înlocuire a echipamentelor electrice, apar rebuturi de aluminiu şi containere metalice, în cantitate mai mică. Înainte de casare, utilajele sunt deseori dezasamblate, iar fluidele pe care acestea le conțin sunt scurse şi colectate.În cazul în care aparatele electrice conțin fluide cu difenil policlorinat, carcasele metalice sunt considerate reziduu PCB.

Bateriile de acumulatoare sunt folosite la centrale pentru a asigura energia de funcționare în cazul unei avarii. Înlocuirea periodică a bateriilor consumate determină un tip de reziduu, care poate fi compus dintr-o gamă variată de acumulatoare: cu plumb-acid, plumb-antimoniu, plumb-calciu, potasiu sau nichel-cadmiu, sau cu pila uscată.

Corpurile de iluminat. Sursa acestui tip de reziduu o reprezintă înlocuirile corpurilor de iluminat care, în mod obișnuit, sunt cu sodiu la presiune mare, haloid metalic şi uneori, vapori de mercur (la instalații mai vechi). Corpurile de iluminat sunt înlocuite în funcție de necesități sau potrivit unui plan stabilit anterior. Becurile sunt păstrate separat de alte tipuri de reziduuri şi

apoi sunt eliminate în locuri speciale, în afara centralelor şi stațiilor de transformare. Există şi pericolul ca, uneori, becurile să conţină plumb.

Materiale radioactive. Acestea apar în urma iradierii la funcționarea în zona activă a reactorului. O categorie aparte o reprezintă combustibilul ars, care are elemente radioactive cu timp foarte mare de dezintegrare, astfel ca, depozitarea trebuie făcuta inițial în bazine pentru răcirea acestuia şi apoi definitiv în recipiente rezistente la coroziune şi în locuri special amenajate.

Reziduuri organice. În mod normal, cea mai mare cantitate de reziduuri organice generate la sistemele de distribuție rezultă din nevoia de a menține accesul la echipamentele de transformare şi de distribuție şi din necesitatea de a separa liniile electrice de vegetație.Curăţarea terenului şi ajustarea / tunderea copacilor pot produce o mare cantitate de reziduuri care, în majoritatea zonelor urbane şi în unele dintre cele rurale, trebuie transportate şi îngropate în locuri special amenajate.

Alte tipuri de reziduuri solide. Această categorie o formează reziduurile solide rezultate din materiale de împachetat sau transport, sau din activităţi administrative, lucrări de construcție şi întreținere.Hârtia de scris, de imprimantă şi diverse alte tipuri de hârtie au un volum de reziduuri solide destul de mic în comparație cu cantităţile produse de alte activităţi, însă cantitatea lor nu este de neglijat. Lucrul la construcții, demolări sau lucrările de întreținere, precum reparația utilajelor, produce reziduuri mixte de origine textila.

Reziduuri gazoaseArderea combustibililor fosili pentru producerea energiei electrice generează emisii

gazoase. Acestea sunt tipice oricărui proces de ardere, însa tipul de combustibil folosit are un efect important asupra calităţii emisiei. Prin urmare, unitățile energetice şi, în special, cele care produc energia pe seama arderii combustibililor fosili, produc reziduuri sub forma gazoasă, cunoscute sub denumirea de poluanţi atmosferici. Poluanții constituie o categorie aparte de reziduuri gazoase care se elimină de la centrală şi au efecte asupra unor zone întinse, pentru care sunt promulgate reglementări specifice. Pentru analiza unitară, mai jos, se definesc cei mai cunoscuți poluanți atmosferici.

Gazele sunt fluide care ocupa întregul spațiu al incintei în care se afla şi pot fi lichefiate numai prin efectul combinat al presiunii mărite şi al temperaturii scăzute. Heliul, hidrogenul, monoxidul de carbon, oxidul de etilenă, formaldehida, sulfura de hidrogen şi radonul sunt exemple de gaze.

Vaporii sunt produsul evaporării substanțelor care, la temperatura camerei sunt totodată şi lichide, cum ar fi benzenul, toluenul şi stirenul. Vaporii pot fi şi produsul sublimării (evaporarea direct dintr-un solid) la temperatura camerei, ca de exemplu iodul ce apare la centralele nucleare. O sursă importantă de vapori o constituie turnurile de răcire de la centralele termoelectrice cu condensare.

Un aerosol este un sistem care constă din particule solide sau lichide suspendate, dispersate într-un curent de aer, de obicei în atmosfera. Aerosolii sunt generați de arderea, eroziunea, sublimarea, condensarea şi abraziunea materialelor, substanțelor organice şi a altor substanțe anorganice. Clasificarea aerosolilor depinde de natura lor fizică, dimensiunile particulelor şi de metoda de generare.

Prafurile sunt generate din materiale anorganice sau organice solide, ale căror dimensiuni sunt reduse prin procese mecanice cum ar fi așchierea, sfărâmarea, măcinarea, pulverizarea şi alte acțiuni abrazive. Prafurile pot să provină din minerale anorganice ca azbestul, calcarul şi nisipul, din diverse metale, precum şi cel de șlam de canalizare. În amestec cu praful, mai ales cel cu baza organică, se găsesc deseori organisme microbiene. Cel mai adesea, particulele de praf au o formă oarecum sferică. Praful prezintă interes din punctul de vedere al acelor particule care au diametrul aerodinamic echivalent sub 10 mm, deoarece acestea rămân suspendate în atmosferă şi sunt respirabile. Diametrul aerodinamic echivalent este diametrul unei sfere ipotetice cu densitatea unitară, având aceeaşi viteză finală de sedimentare în aer ca şi particula în cauză, indiferent de dimensiunile geometrice, forma şi densitate reală.

Emisiile nocive sub formă de fum sunt produse prin reacții chimice şi prin procese ca distilarea, combustia, calcinarea, condensarea şi sublimarea.

Fumurile sunt solide atunci când rezultă prin condensarea substanței solide din starea de vapori. Ca exemple, se dau emisiile de la sudură, asfalt fierbinte şi hidrocarburile aromatice polinucleare volatilizate în cursul operațiilor de cocsificare. Când se evaporă un metal sau un material plastic, atomii sau moleculele se dispersează individual în aer şi formează un amestec gazos uniform. În aer, acestea se combină rapid cu oxigenul şi recondensează, formând particule foarte fine cu dimensiuni variind între 1.0 mm şi 0.0001 mm.

Gazele de eşapament de la automobile şi ceaţă de vopsitorie nu intră în categoria fumuri.

Fumurile sunt produsele combustiei incomplete a materialelor ce conțin carbon. Particulele de fum au în general dimensiuni cuprinse între 0.3 şi 0.5 mm în diametru şi sunt caracterizate prin densitate optică.

Ceţurile sunt picături lichide suspendate. Acestea sunt generate prin condensarea de la starea gazoasă la starea lichidă sau prin pulverizarea mecanică a unui lichid spre starea dispersă prin procesele de pulverizare, stropire, spumare sau "atomizare". Ca exemple, se dau ceaţa de ulei care se produce din fluidele de răcire în decursul prelucrării pieselor metalice şi ceaţa de solvent care se observă deasupra tancurilor de galvanizare. Unele cețuri pot avea şi o componentă de vapori. Atunci când este necesar să se facă deosebirea între componenta sub forma de picături şi cea sub formă de particule a unui aerosol, se folosește termenul colectiv de material sub formă de particule.

Fibrele sunt particule care au lungimea mai mare decât grosimea. Ele pot fi generate din minerale cum ar fi azbestul şi din surse artificiale, printre care fibra de sticlă prezentă în materialele izolante termic, dacă compoziția materialului se pretează dezintegrării care produce astfel de particule. În scopul clasificării, unor fibre li se atribuie un criteriu de dimensiune minimă, cunoscut şi ca raportul de aspect, de exemplu particulele de azbest trebuie să aibă lungimea de cel puţin trei ori mai mare decât grosimea, pentru a fi considerate fibre. Se consideră că, în plămâni, fibrele se comportă diferit de particulele de forma sferică.

Compușii organici volatili (COV) sunt definiți ca substanțe organice, excluzând metanul, conținând carbon şi hidrogen, care este substituit parțial sau total de alți atomi şi care se găsesc în stare gazoasă sau de vapori în condițiile funcționale din instalații. Proiectul de directivă europeană completează diferitele definiții care se referă la COV, adăugând ca aceștia se comportă asemenea compuşilor organici având o tensiune a vaporilor mai mare sau egală cu 10 Pa la 273.15 K.

Poluanţii organici persistenţi (POP) sunt o categorie aparte de reziduuri gazoase ce apar din combustia produşilor fosili la temperatura ridicată. La instalațiile energetice mai vechi izolația electrică a cablurilor este formată din materiale ce au în compoziția lor POP, precum hidrocarburi aromatice policiclice (HAP), policrorobifenil (PCB), dioxid de furan, tetracloretilenă etc.

Odorizanţii sunt reziduuri de natură gazoasă, fiind percepuți datorită senzației de miros neplăcut provocată de un compus chimic, ca de exemplu hidrogenul sulfurat, dioxidul de sulf etc.

2.3. Strategii de reducere a reziduurilor

Regula de bază în reducerea reziduurilor este reciclarea şi reutilizarea oricărui tip de reziduu, care poate fi folosit ca materie primă pentru un alt produs finit. O alternativă pentru unitățile energetice este stabilirea cu furnizorii a unor programe de recuperare a materiilor prime.

Reducerea reziduurilor lichideReducerea reziduurilor lichide (ape reziduale) are următoarele efecte pozitive:1) micșorarea costurilor de capital pentru noi sisteme de epurare sau pentru

modernizarea celor existente;2) scăderea cheltuielilor de funcționare şi întreținere;3) diminuarea cantităţii de materii poluante care intră în pânzele freatice de suprafață;4) minimizarea complexității sistemului de tratare.

Un efect deosebit asupra reducerii reziduurilor lichide îl au anumite măsuri de întreţinere locală şi, mai mult, modificări aduse echipamentelor sau proceselor de producţie.

Principalele măsuri de întreţinere locală, care conduc la reducerea reziduurilor lichide, sunt:

evitarea pătrunderii uleiului în sistemele de colectare a apei uzate, prin instalarea unor rigole sau structuri de colectare în jurul echipamentelor sau recipientelor, care ar putea avea scurgeri de ulei (de exemplu la transformatoare);

eliminarea sau blocarea scurgerilor, prin sifoane de pardoseală, care colectează apa uzată de la operațiile de spălare;

limitarea cantităţii de apă contaminată în cadrul proceselor, prin înlocuirea curățării prin spălare, prin operații mecanice, mai ales la colectarea cenuşii;

evitarea folosirii furtunelor lungi, de la instalațiile de stins incendii, deoarece acestea produc o cantitate de apă uzată, mult mai mare decât furtunele mici;

limitarea volumului de apă de ploaie contaminată la contactul cu zona de lucru, prin construirea de rigole sau sisteme de captare / colectare, în jurul ariilor afectate;

apa de ploaie necontaminată poate fi deversată fără a fi necesară tratarea; apa de ploaie contaminată poate fi apoi deversată spre un sistem de tratare, împreună

cu celelalte reziduuri; poate fi tratată separat sau tratată inițial, pentru înlăturarea unor cantităţi mari de cenușă sau ulei, apoi, combinată cu alte tipuri de reziduuri pentru tratare şi epurare;

reducerea volumului de apă reziduală din zonele de descărcare a cenuşii, cu conținut ridicat de solide, prin înlăturarea mecanică a reziduurilor.

Principalele modificări aduse echipamentelor sau procesului de producție, care conduc la reducerea reziduurilor lichide, sunt:

îmbunătățirea dispozitivelor de etanșare hidraulică; înlocuirea sistemelor de colectare şi transport hidropneumatic al cenuşii, cu cele

mecanice; reciclarea unei cantităţi cât mai mari de apă de proces; înlocuirea sistemele de răcire cu un singur circuit, cu răcirea intermediară (cu două

circuite) şi, în acest fel, se poate elimina pericolul contaminării apei cu ulei sau alte scurgeri;

minimizarea suprafeței utilizate pentru stocarea cărbunelui; trecerea de la un sistem deschis, la unul închis, în ceea ce privește spălarea cenuşii; utilizarea osmozei înainte de schimbul de ioni, pentru demineralizare şi reducerea

frecvenţei de regenerare; reducerea suprafeței folosite pentru depozitarea cărbunilor; asigurarea unui bun sistem de scurgere, în jurul depozitelor de cărbuni, pentru a reduce

contactul apei de ploaie cu cărbunele şi pentru a reduce formarea acidului sulfuric.Reducerea lubrifianților şi a altor fluide pe bază de petrol este realizată, în primul rând, prin

programe de reciclare. Reciclarea uleiurilor reprezintă o practică curentă în anumite zone, iar majoritatea lubrifianților pe baza de petrol produşi în unitățile energetice poate fi inclusă în acest proces, deoarece cantităţile de reziduuri realizate de industria energetică nu justifică o reciclare internă.

Alte fluide pe bază de petrol, precum lichidele de frână, transmisie sau izolante sunt utilizate în cantităţi mari, dar această utilizare nu este limitată la industria energetică. Programele de reciclare pentru aceste materiale sunt adesea dezvoltate pe plan intern, iar costurile acestora trebuie comparate cu cele reclamate de depozitarea şi înlocuirea uleiurilor. Reciclarea poate cuprinde doar filtrare şi amestecare cu uleiuri noi. La momentul extragerii uleiurilor de izolare din echipament, acestea au suferit deja șocuri termice importante, care le-au alterat calităţile şi, de aceea, depozitarea lor poate fi mai ieftină decât reprocesarea. Reducerea reziduurilor pe bază de petrol şi a altor fluide se realizează în primul rând prin programe de reciclare.

Reducerea reziduurilor solideÎn cazul reziduurilor solide, există mai multe opțiuni de reciclare. În mod normal, reducerea

volumului surselor de reziduuri solide nu este semnificativă, decât la schimbarea tipului de combustibil; de exemplu, o centrală care funcționează cu combustibil solid cărbune, trece la folosirea combustibilului lichid, păcură, sau pe gaze naturale.

Cenuşa zburătoare este dispusa în halde, iar, dacă este de calitate, poate fi şi reutilizată. Cea mai comună utilizare a cenuşii zburătoare este ca agregat în ciment. În conformitate cu

estimările actuale, 30 % din cenușa provenită din cărbuni poate fi reutilizată. Din cantitatea reutilizată, aproximativ 40 % este folosită pentru beton şi 4 % pentru plombe de asfalt. Principala îngrijorare generată de reutilizarea cenuşii de cărbune este legată de potențiala scurgere în mediu a metalelor grele conținute. Domeniile de utilizare a cenuşii zburătoare sunt: beton şi produse de ciment, construcția de drumuri, stabilizarea solului, materiale abrazive, deszăpeziri, plombe de asfalt. Dacă se dorește reutilizarea, cenușa zburătoare trebuie colectatăîn sisteme de transport uscate. Utilizarea cenuşii zburătoare ca substituent în ciment este cea mai comună reutilizare. Unitățile energetice generează cantităţi mari de reziduuri metalice: cupru, aluminiu, plumb şi metale feroase, titan, vanadiu. Sunt două metode primare prin care poate fi redus acest flux de reziduuri: utilizări interne şi reciclare. Cel mai mare potențial o are reciclarea chiar dacă cererea de pe piața diferitelor metale variază considerabil.

Fierul este obținut din cenușa bituminoasă, prin extracția de magnetită.Titanul este obținut prin tratare cu clor la temperaturi înalte. Procedeele de extracție a

altor componente, inclusiv siliciu, aluminiu, calciu şi magneziu se află de asemenea în cercetare.

Aluminiul şi cuprul sunt extrem de comercializabile în comparație cu metalele feroase, care au preţuri foarte mici.

Cenușa din termocentralele pe păcură poate conține concentrații mari de vanadiu, utilizat ca agent de întărire în producerea aliajelor de oţel. Cererea de vanadiu nu mai este însă la fel de mare ca în trecut, iar obținerea vanadiului din această cenușă a pierdut din interes.

Există şi probleme de altă natură: amplasare unităţilor energetice la distanţe mari faţă de locurile de recepție a metalelor, existenţa izolațiilor electrice, prezenţa metalelor în aliaje.Accesul reciclatorilor de metal la aceste reziduuri poate fi îmbunătăţit prin următoarele măsuri:

“nivelarea” valorilor metalelor prin includerea unor condiții de reciclare a metalelor ieftine, alături de metalele mai scumpe;

“nivelarea” valorii pe unitate, în arii geografice, prin obligativitatea de a recicla metale scumpe din zone îndepărtate, la acelaşi preț pe unitate;

procesarea internă a metalelor, incluzând sortarea şi curățirea metalelor reziduale, acolo unde valoarea astfel recuperată justifică efortul.

Nămolul, provenit din desulfurarea gazului de evacuare, se reutilizează. Gipsul, principalul component al nămolului, este utilizat pentru: panouri, ciment, umplutura structurală, ameliorator agronomic şi sursa pentru industria sulfului. Costul mare al preparării pentru reutilizare, face ca aceasta să devină uneori neeconomică. În plus, cererea de gips va fi depășită de marea cantitate produsă de instalațiile de desulfurare.

Reziduurile organice. Adoptarea unor practici alternative de eliminare a resturilor obținute prin tunderea pomilor, reziduuri rezultate în urma întreținerii zonelor de acces şi a tunderii tufișurilor, pot oferi soluții mai bune decât îngroparea lor. Uzinele angajează, de obicei, firme specializate pentru a îndeplini acest tip de muncă, iar deseori, aceste firme sunt obligate să se ocupe şi de eliminarea reziduurilor rezultate. Câteva metode de reducere a acestor reziduuri cuprind:

măcinarea resturilor, chiar la locul unde se lucrează şi folosirea lor pentru a acoperi terenul (în zonele de acces);

măcinarea resturilor şi transportarea lor la o unitate centrală de procesare, pentru distribuirea lor la public sau diferite organizații caritabile / fundaţii, pentru folosirea sau revânzarea lor;

dezvoltarea sau participarea în cadrul unor programe de compostare, în colaborare cu organizații municipale sau comunitare;

includerea în contractul cu firma angajată, a unor clauze, potrivit cărora, compostarea să fie inclusă în atribuțiile acesteia.

În plus, pot fi implementate programe de control a vegetației cuprinzând: selectarea speciilor poate fi utilizată pentru a descuraja creșterea copacilor problemă; erbicidele se pot folosi în zone potrivite din punct de vedere ecologic acest control

chimic se combină cu controlul fizic pentru a întârzia recreșterea şi a reduce frecvenţa programelor de întreținere;

folosirea unor zone ca spațiu cu alte destinații; în zonele urbane, se pot oferi informații publicului despre speciile potrivite de arbori

ornamentali, care pot fi plantați lângă liniile electrice, pentru a reduce viitoare probleme;

aceasta metoda poate include şi reduceri de preturi pentru clienții care cumpără pomii potriviți.

Adesea, cârpele folosite pentru curăţare pot fi spălate şi refolosite.Constrângeri cu privire la acest procedeu pot proveni, fie din cerințe de puritate, în cazul curăţirii echipamentelor sensibile, fie că sunt îmbibate cu o substanță greu de îndepărtat (ulei, vopsea). Cârpele pot fi spălate şi refolosite prin programe de returnare la producător (acesta spală cârpele sau le înlocuiește).

Uzinele electrice primesc adeseori echipamente şi resurse pe paleţi, dar rareori au nevoie de paleţi pentru a expedia material. Paleţii tind să se acumuleze şi, cel mai adesea, sunt depozitați pe câmp sau arşi. Refolosirea la nivel intern poate fi încurajată prin standardizarea mărimii acestora. Dacă mărimea standard este aceeaşi cu cea a furnizorilor externi, se poate găsi o piață pentru paleţii nedeteriorați. O altă opțiune este folosirea unor paleţi făcuți din materiale reciclabile.

Reciclarea filtrelor de ulei este disponibilă în multe zone. Filtrele de ulei sunt sparte, uleiul este recuperat şi reciclat, iar metalul de asemenea. Hârtia rezultată este, în general, incinerată. Unitățile de reciclare ale filtrelor de ulei pot fi suficient de rentabile, pentru a funcționa la nivel local. La unele filtre, se poate păstra carcasa metalică, înlocuindu-se doar componentul de hârtie.