Ж. М. Адилов академик, доктор экономических наук, профессор

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
294 
ядерное  топливо,  а  также  использовать  энергию  воды.    Электроэнергия  наряду  с  продуктами 
переработки нефти, продолжает оставаться  наиболее распространенным из всех видов потребляемой 
в  современном  мире  энергии    (механической,  тепловой,  химической  и  др.).    Электроэнергия  легко 
превращается  в  любых  количествах  во  многие  другие,  широко  используемые  формы  энергии.  Без 
больших  потерь  она  практически  мгновенно  может    быть  передана  на  любое  расстояние. 
Производство  электроэнергии  можно  легко  концентрировать  на  электростанциях  любой  мощности. 
Вместе  с  тем,  ее  при  распределении    можно  делить  на  произвольные  порции  от  мегаватт  до 
микроватт.  Это  позволяет  осуществлять  питание  любых  по  мощности  потребителей,  в  том  числе 
рассредоточенных  на    больших  расстояниях.  Наконец,  электроэнергия  обладает  высокой 
экологической чистотой. В процессе  ее использования практически не происходит никаких вредных 
выбросов    в  природную  среду.    В  электроэнергию  преобразуется  около  15%  всех  используемых 
первичных  энергоресурсов  (остальные  85%о  потребляются  при  прямом  производстве  тепла  и 
транспортными    энергетическими  установками  -  двигателями  автомобилей,  тракторов,  тепловозов, 
судов,    самолетов  и  т.п.).  Доля  преобразования  в  электроэнергию  первичных  энергоресурсов  имеет 
устойчивую  тенденцию  к  увеличению  [1,2].    Невозобновляющиеся  органические  топлива,  в  силу 
универсальности  способов    своего  использования  и  возможности  транспортирования  могут 
использоваться  как  для    производства  электроэнергии,  так  и  в  тепловых  и  транспортных 
энергоустановках.  Напро-  тив,  возобновляющиеся  источники  энергии  в  силу  своей  жесткой 
привязанности  к  месту    происхождения  (за  исключением,  может  быть,  биомассы),  могут 
использоваться  в  основном  для  производства  электроэнергии,  которая  в  дальнейшем,  при 
необходимости может  транспортироваться на требуемые расстояния. Поэтому, когда мы говорим об 
использовании возобновляющихся  источников  энергии,  мы  практически  однозначно  подразумеваем  
под  этим  производство  электроэнергии.    Развитие  промышленности  и  урбанизация  индустриально 
развитых  стран  требовали  скорейшего  введения  новых  мощностей  дешевой  электроэнергии,  и 
поэтому  строились    мощные  тепловые  электростанции,  гигантские  гидроэлектростанции  и  крупные 
атомные  станции.  Локальное, региональное и глобальное влияние на окружающую среду всех этих  
электростанций  из-за  их  большой  мощности  и  широкого  распространения  оказалось  довольно 
сильным.  Это  влияние  определяется  типом  установки,  технологией  получения    энергии,  ее 
эффективностью и зависит от первичного источника энергии.  Основной поток загрязнений исходит 
от  производителей  и  потребителей  энергии,    главным  образом,  связанных  с  использованием 
органического  топлива.    Наибольший  объем  вырабатываемой  в  мире  электроэнергии  приходится  на 
тепловые электростанции. На ТЭС используется в качестве топлива - уголь, мазут и газ. Загрязнения 
атмосферы,  в  первую  очередь,  связаны  с  продуктами  сгорания  топлива  низкого    качества  -  угля  и 
мазута.  Продукты  сгорания,  выбрасываемые  в  атмосферу,  содержат  оксиды  азота,  углерода,  серы, 
углеводороды,  пары  воды  и  другие  вещества  в  твердом  и  жидком  состояниях  [3].    Наибольшую 
опасность  для  окружающей  среды  представляют  двуокись  серы  и    азота,  которые  в  атмосфере  в 
результате  взаимодействия  с  водяными  парами  превращаются  в  серную  и  азотную  кислоту, 
представляющие  опасность  для  людей  и  животных.  С    этими  кислотами  связано  разрушение 
строений, коррозия металла и гибель лесов.  Для того чтобы уменьшить опасность от этих выбросов, 
приходиться  для  рассеивания  паров,  содержащих  вредные  вещества,  возводить  дымовые  трубы 
высотой  от  180  до    320  м,  что  сильно  удорожает  строительство  ТЭС.    Однако  и  рассеянные  в 
атмосфере выбросы вместе с облаками способны перемещаться на далекие расстояния и выпадать на 
землю с кислотными дождями. По этой причине погибло 1,6% и повреждено 19% лесов в Германии, 
14  -  15%  лесов  в  Австрии  и  Швейцарии.  Из-за  изменения  кислотности  воды  лишились  рыбы  озера 
Скандинавии,  а  вслед  за    рыбой  исчезли  птицы  и  другие  обитатели  этих  мест  [4,5].  ТЭС  
выбрасывают естественные радионуклиды, в отходах ТЭС обнаруживаются следы мышьяка, свинца, 
ртути.  В  таблице  1  приведены  усредненные  показатели  загрязнения  атмосферы    ТЭС при  их  работе 
на  различных  видах  топлива  (по  данным  Международного  института    прикладного  системного 
анализа).  В  таблице  2  указаны  расходы  топлива  и  выбросы  ТЭС,    работающих  на  органическом 
топливе,  мощностью  1  ООО  МВт.    Приведенные  в  таблицах  1  и  2  данные  о  расходе  топлива  и 
выбросах  относятся  к    установившимся  режимам  работы  оборудования  [4].  Работа  оборудования  с 
переменным    режимом,  особенно  с  остановками  блоков,  приводит  к  существенному  увеличению 
расходов  топлива  и  суммарных  выбросов.    Удаляемые  из  топки  зола  и  шлак  образуют 
золошлакоотвалы  на поверхности  литосферы.  В  паропроводах  от  парогенератора  к  турбоагрегату,  в 
самом  турбоагрегате  происходит  передача  тепла  окружающему  воздуху.  В  конденсаторе,  а  также  в 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
295
системе  регенеративного  подогрева  питательной  воды,  теплота  конденсации  и  переохлаждения 
конденсата  воспринимается охлаждающей водой. Кроме конденсаторов турбоагрегатов потребителя- 
ми  охлаждающей  воды  являются  маслоохладители,  системы  смыва  и  другие  вспомогательные 
системы, выделяющие сливы на поверхность земли или в гидросферу.   
 
Таблица 1. Загрязнение атмосферы при работе ТЭС на разных видах топлива, г/кВтч   
 
Выброс 
Вид топлива 
Каменный уголь 
Бурый уголь 
Мазут 
Природный газ 
SO
2 
6,0 
7,7 
7,4 
0,002 
NO
2 
21,0 
3,4 
2,4 
1,9 
Твердые частицы 
1,4 
2,7 
0,7 
- 
Фтористые 
соединения 
0,05 
1,11 
0,004 
- 
 
Таблица 2. Выбросы и расход топлива ТЭС, млн. кг/год 
 
Выброс 
Вид топлива 
Газ, 1,910
9
 м
3 
Мазут
'
, 1,5710
6
 т 
Уголь
''
, 2,310
6
 т 
SO
2 
0,012 
52,66 
139,0 
NO
2 
12,08 
21,7 
20,88 
СО 
Незначительно  
0,08 
0,21 
Твердые частицы 
0,46 
0,73 
4,49 
Гидрокарбонаты  
Незначительно 
0,67 
0,52 
 
Примечание: '- содержание S
p
=1,6%, А
р
=0,05%; ''- содержание S
p
=3,5% (15% остается в золе), А
р
=9%; 
коэффициент золоулавливания 97,5%. 
 
Одним  из  факторов  воздействия  угольных  ТЭС  на  окружающую  среду  являются    выбросы 
систем  складирования  топлива,  его  транспортировки,  пылеприготовления  и  золоудаления.  При 
транспортировке  и  складировании  возможно  не  только  пылевое  загрязнение,  но  и  выделение 
продуктов окисления топлива. По-разному (в зависимости от принятой системы золошлакоудаления) 
воздействуют  на  окружающую  среду  способы  удаления  шлака  и  золы.    Распространение 
перечисленных выбросов в атмосферу зависит от рельефа местности, скорости ветра, перегрева их по 
отношению к температуре окружающей среды, высоты облачности, фазового состояния осадков и их 
интенсивности.  Так,  крупные  градирни    в  системе  охлаждения  конденсаторов  ТЭС  существенно 
увлажняют микроклимат в районе  станции, способствуют образованию низкой облачности, туманов, 
снижению солнечной  освещенности, вызывают моросящие дожди, а в зимнее время - иней и гололед. 
Взаимодействие  выбросов  с  туманом  приводит  к  образованию  устойчивого  сильно  загрязненного  
мелкодисперсного  облака  -  смога,  наиболее  плотного  у  поверхности  земли.  Одним  из  видов 
воздействия  ТЭС  на  атмосферу  является  все  возрастающее  потребление  воздуха,  необходимого  для 
сжигания  топлива.    Накопление  химических  веществ  в  атмосфере  только  от  потребителей 
органической  энергии  уже  таково,  что  в  силу  массовости  и  мобильности  этих  загрязнений  их 
действие  не  ограничивается  местным  уровнем,  а  проявляется  на  региональном  и  глобальном  
уровнях, так как емкости экосистем уже недостаточно, чтобы утилизировать загрязняющие вещества. 
Так,  если  в  прошлом  веке  в  ответ  на  увеличение  концентрации  углекислого    газа  в  атмосфере 
происходило  увеличение  наземной  и  водной  растительности,  то  теперь    это  равновесие  нарушено 
человеческой  деятельностью.  Единственная  возможность  выйти    из  состояния  экологического 
кризиса  -  это  сократить  выбросы  загрязняющих  веществ  и  увеличить  емкость  экосистем  (лесных, 
водных,  почвенных)  за  счет  сохранения  старовозрастных  лесов,  посадки  деревьев,  увеличения 
заповедных территорий, использования в  лесном хозяйстве прогрессивных технологий, отвечающих 
местным  условиям,  поддержания  санитарных  водоемов,  рекультивирования  поврежденных  почв  и 
сохранения  плодородия  обрабатываемых  земель  [4].    Основными  факторами  воздействия  ТЭС  на 
гидросферу  являются  выбросы  теплоты,  следствиями  которых  могут  быть:  постоянное  локальное 
повышение  температуры  в    водоеме;  временное  повышение  температуры;  изменение  условий 
ледостава,  зимнего  гидрологического  режима;  изменение 
условий  паводков;  изменение 

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
296 
распределения  осадков,    испарений,  туманов.  Наряду  с  нарушением  климата  тепловые  выбросы 
приводят к зарастанию водоемов водорослями, нарушению кислородного баланса, что создает угрозу 
для    жизни  обитателей  рек  и  озер.    Помимо  названных  отрицательных  качеств  ТЭС  необходимо 
учесть изъятие земли  из пользования при разработке угольных карьеров и при строительстве самой 
ТЭС, при  складировании твердых отходов.  Атомная энергетика к началу 1990-х годов насчитывала 
в  своем  арсенале  более    400  строящихся  и  действующих  атомных  станций.  В  Европе,  прежде  всего 
Франции  и    Швеции,  строили  политику  энергетической  независимости  за  счет  АЭС.  Во  Франции 
75%,  а в Швеции 50% энергии вырабатывается за счет  АЭС. В настоящее время пик строительства 
атомных  электростанций  переместился  в  Юго-Восточную  Азию.    В  США  задолго  до  1986  г.  по 
экономическим  соображениям  строительство  АЭС    было  прекращено  совсем,  а  в  России  после 
Чернобыля  оно  было  приостановлено.    Несмотря  на  то,  что  за  последнее  десятилетие  появились 
новые  технологии,  разработаны,  по  мнению  специалистов,  абсолютно  безопасные  реакторы,  у 
населения после  Чернобыльской катастрофы выработалось неприятие  к  АЭС.  Основные проблемы 
атомных  станций  связаны  с  долговременной  утилизацией  отходов  и  с  выведением  станции  из 
эксплуатации  через  25-30  лет  из-за  потери  прочности    материалов.  А  в  период  их  эксплуатации 
основными  факторами  загрязнения  выступают    радиация  от  охлаждающей  воды,  активизированные 
микрочастицы,  проникающая  радиация,  представляющие  серьезную  опасность  для  всего  живого. 
Есть  опасность,  что  долговременные  саркофаги  будут  разрушаться  и  тогда  радиоактивное 
загрязнение  может  по-  пасть  в  грунтовые  воды,  в  почву,  через  них  в  продукты  питания.    Тепловая, 
атомная  и  термоядерная  энергетика,  которая  в  настоящее  время  рассматривается  в  качестве 
перспективного,  крупномасштабного  источника  энергии,  являются    добавляющими    источниками 
энергии  сверх  солнечной,  способными  вызвать  тепловой  перегрев  окружающей  среды  с 
вытекающими 
отсюда 
отрицательными 
глобальными 
экологическими 
последствиями.  
Гидроэлектростанции,  использующие  экологически  чистый  возобновляющийся    источник  энергии, 
тем  не  менее,  также  наносят  ущерб  окружающей  среде,  изменяя  ландшафт,  био-  и  геоструктуру 
близлежащих  районов,  климат  и  структуру  речного  стока  [5].    Кроме  прямого  отрицательного 
воздействия, которое известно заранее (затопление  площадей, сокращение продуктивности заливных 
лугов  ниже  уровня  плотины,  вымирание    речной  флоры  и  фауны  и  т.д.),  через  некоторое  время, 
примерно  через  50  лет  после  пуска    прослеживается  изменение  теплового  баланса  прибрежных 
районов водохранилища и  водной поверхности, влияющее на знак и значение температуры воздуха 
по берегам реки.  Скорость ветра в теплое время года в прибрежной зоне выше, чем вне зоны влияния 
водохранилища.  В  результате,  при  сильном  обводнении  почв  на  берегах  некоторых    крупных 
водохранилищ  образуется  полоса  повала  леса,  ширина  которой  достигает  80-100    м  [6].  
Существенным  фактором  воздействия  на  окружающую  среду  является  также  затопление, 
ощелачивание  и  засоление  земель  в  районах  орошения.  По  данным  специальных    комиссий  ООН, 
ежегодно  из  мирового  сельскохозяйственного  производства  выпадает  до    трети  миллиона  гектаров 
орошаемых  земель  вследствие  засоления  при  заболачивании.    Мало  изученным  последствием 
строительства  высоких  плотин  пока  является  так    называемая  "наведенная  сейсмичность"  в  зоне 
расположения мощных гидроузлов и больших по объему водохранилищ. По существующей гипотезе, 
дополнительные  напряжения,    создаваемые  массой  воды  в  акватории  и  непосредственно  самой 
плотиной,  способны  нарушить  равновесное  состояние  земной  коры.    В  целом  воздействия  ГЭС  на 
окружающую  среду  многочисленны,  разнохарактерны    по  формам  и  непременно  должны 
учитываться  на  всех  этапах  создания  электростанций  -  от  выбора  площадки,  установленной 
мощности,  конструктивного  типа  сооружений  до    службы  наблюдения  за  состоянием  климата, 
флоры, фауны районов, прилегающих непосредственно к водохранилищу. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  Ион Д.С. Мировые энергетические ресурсы / Под ред. А.С. Астахова. -М.: Недра, 1984. – 368 с. 
2.  Мировая  энергетика.  Прогноз  развития  до  2020  года.  Пер.  с  англ.  /  Под  ред.  Ю.Н.Старшинова.  -М.: 
Энергия, 1980. – 255 с. 
3.  Электроэнергетика  и  природа  (экологические  проблемы  развития  электроэнергетики)  /  Под  ред.  Г.Н. 
Лялика, А.Ш. Резниковского. -М.: Энергоатомиздат, 1995. – 352 с. 
4.  Бретшнайдер Б., Курфюрст И. Охрана воздушного бассейна от загрязнений / Пер. с англ. Н.Г.Вашкевича; 
под ред. А.Ф.Туболкина. -Л.: Химия, 1989. – 287 с. 
 
 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
297
5.  Водохранилища и их воздействие  на окружающую  среду / А.Б.Авакян и др.; Под ред. Г.В.Воропаева, 
А.Б.Авакяна. -М.: Наука, 1986. – 367 с. 
6.  Хрисанов Н.И., Атрашенок В.П. Методические подходы к оценке воздействия энергетических объектов 
на ландшафт // Гидротехн. стр-во, 1993, №4. – С. 14-18. 
 
REFERENCES 
1. Ion D.S. Mirovye energeticheskie resursy / Pod red. A.S. Astahova. –M.: Nedra, 1984. – 368s. 
2.    Mirovaya  energetika.  Prognoz  razvitiya  do  2020  goda.  Per.  s  angl.  /  Pod  red.  Y.N.  Starshinova.                            
-М.: Energiya, 1980. – 255 s. 
3.    Elektroenergetika  i  priroda  (ekologicheskie  problem  razvitiya  elektroenergetiki).  /  Pod  red.  G.N.  Lyalika,      
A.S. Reznikovskogo. - М.: Energoatomizdat, 1995. – 255 s.  
4.  Bretshnaider B.. Kurfyurst I. Ohrana vozdushnogo basseina ot zagryazneniy. / Per. s angl. N.G. Vashkevicha; 
pod red. A.F. Tubolkina - L.: Himiya, 1989. – 287s. 
5. Vodohranilishcha I ih vozdeistvie na okruzhayushchuyu sredu. / A.B. Avakyan i dr.; pod red. G.V. Voropaeva, 
A.B. Avakyana  - M.: Nauka, 1986. – 367s. 
6.  Hrisanov N.I., Atrashenok V.P.. Metodicheskie podhody k otzenke vozdeistviya energeticheskih obektov na 
landshaft // Gidrotehn. str-vo, 1993, №4. – s.14-18. 
 
Есімханов С.Б., Сапа В.Ю., Бижанов Н.У. 
Дәстүрлі энергетиканың экологиялық мәселелері туралы 
 
Түйіндеме. Мақалада дәстүрлі энергетиканың экологиялық мәселелері қарастырылған. 
Негізгі  сөздер:  дәстүрлі  энергетика,  экология  мәселелері,  жаңғыртылмайтын  органикалық  отындар, 
атмосфераны ластау, қоршаған орта. 
  
Есимханов С.Б., Cапа В.Ю., Бижанов Н.У. 
Об экологических проблемах традиционной электроэнергетики 
 
Резюме. Рассматриваются экологические проблемы традиционной энергетики. 
Ключевые  слова:  традиционная  энергетика,  экологические  проблемы,  невозобновляющиеся 
органические топлива, загрязнение атмосферы, окружающая среда. 
 
Yessimkhanov S.B., Sapa V.Y.,  Bizhanov N.U. 
On environmental problems of the traditional power industry 
Summary. The article discusses environmental problems of traditional energy. 
Key  words:  traditional  energy,  environmental  issues,  nevozobnovlâûŝiesâ  organic  fuels,  atmospheric 
pollution, environment. 
 
 
УДК 699.841.(075.8) 
Байнатов Ж.Б., Турганбаев А.П. 
(Казахский национальный технический университет имени К.И Сатпаева. 
Алматы, Республика Казахстан) 
 
КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ СЕЙСМОУСИЛЕНИЯ ЛЕСТНИЧНОЙ КЛЕТКИ 
 
Аннотация. Исследование связано с разработкой конструкции и расчетной схемы лестничной клетки на 
сейсмическое  воздействия.  В  рассматриваемой  работе  усиление  обеспечивается  металлической  стойкой 
расположенной в щелях между лестничными маршами и к ней притягиваются продольные стены клетки. Таким 
образом, повышается несущая способность конструкции и изменяется расчетная схема.  
Ключевые  слова:  сейсмика,  жесткость,  усиление,  лестничная  клетка,  критическая  сила,  устойчивость, 
равновесия.   
 
Жесткость  здания  при  сейсмических  воздействиях  должна  обеспечить  его  работу,  в  первую 
очередь,  в  горизонтальном  направлении.  Эту  обязанность  выполняют,  в  основном,  вертикальные 
несущие  конструкции,  соединяющие  все  сосредоточенные  нагрузки  в  одну  систему.  В  пределах 
этажа  горизонтальная  жесткость  равна  сумме  горизонтальных  жесткостей  всех  вертикальных 
несущих элементов (стен, перегородок, колонн отсека и лестничные клетки). 
Одним  из  наиболее  уязвимых  мест  в  здании  при  землетрясении  (либо  при  сильной 
горизонтальной нагрузке) является лестничная клетка, поскольку сопряжения лестничных маршей и 
площадок  не  являются  жесткими  и  допускают  взаимные  перемещения.  Причем,  чем  выше  здание, 
тем  больше  опасность,  так  как  горизонтальные  перемещения  и  амплитуды  колебаний  возрастают. 

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
298 
Сильные динамические воздействия могут привести к разрушению площадок и падению лестничных 
маршей. 
Во  время  землетрясений  люди  рвутся  к  выходу  в  многоэтажных  зданиях  через  лестничные 
клетки.  Именно  на  лестничных  клетках  образуются  «живая»  пробка,  давка,  перегрузка  лестничных 
маршей.  Скоротечность  и  динамичность  стихийного  перемещения  людей  приводит  к  разрушению 
лестничных площадок и складированию лестничных маршей с трагическими последствиями. 
Во  избежание  этого,  предлагается  способ  усиления  лестничной  клетки  зданий  металлической 
стойкой,  которая  позволяет  увеличить  несущую  способность  всего  здания  и  объединить  элементы 
лестничной клетки в ядро жесткости. 
В  известных  решениях  [1]  в  щели  между  сборными  маршами  устанавливали  плоскую 
вертикальную раму с двумя стойками соединенные между собой раскосами, которые проложены под 
косоурами.  Стены  лестничной  клетки  стягивались  к  середине  длины  раскоса  фермы  анкерными 
тягами. 
Недостаткам  являются:  во-первых,  сложность  монтажа  рамы,  образующие  вертикальную 
ферму  с  треугольными  решетками,  во-вторых,  расположения  анкерных  тяг  к  середине  пролета 
раскоса  вызывает  нежелательные  деформации  в  расчетах,  что  в  целом  снижают  безопасности 
сейсмоусиления. 
В  предложенном  варианте  сейсмоусиления  перечисленные  недостатки  по  возможности 
устранены. 
Поставленная цель достигается тем, что между маршами в середине их длины устанавливается 
стойка  с  кронштейнами,  на  которые  опирается  косоуры  лестничных  маршей.  К  кронштейнам 
привариваются  один  конец  анкерных  тяг,  а  вторые  концы  шарнирно  защемляются  к  продольным 
стенам лестничной клетки (рис.1). 
 
 
Рис. 1. Сейсмоусиление лестничной клетки. 
а - фрагмент сборного лестничного марша с элементами усиления в аксонометрии; б - лестничная клетка с 
элементами усиления в плане (ступеньки не показаны); в - фрагмент общего вида соединительных элементов 
усиления; г – расчетная схема колонны на устойчивость; 1 - лестничная коробка; 2 - лестничный марш;  
3 - лестничная площадка; 4 - стойка усиления; 5 - кронштейн; 6 - анкерный тяг; 7 - часть стены зданий. 
 
Нижний  конец  стойки  устанавливается  на  отдельно  стоящим  фундаменте,  а  верхний  конец  – 
закрепляется к плиткам покрытия. 
Анкерные  тяги  (стержни  или  балка)  проходит  под  лестничным  маршем  в  середины  пролета. 
Таким  образом,  однопролетный  марш  становится  двух  пролетным.  Такой  способ  преобразования 
расчетной  схемы  повышает  несущую  способности  за  счет  перераспределения  усилий,  то  есть 
уменьшается величины изгибающих моментов. 
Расчетная  схема  стойки  со  связями  (кронштейн  и  косоуры)  представляет  собой  как 
многопролетная балка, работающая на продольные усилия. 

жүктеу/скачать 38,33 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: