Az energiafejlesztéssel kapcsolatos környezeti problémák. A hőenergetika környezeti problémái

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

SEROV FÉNYKÉSZSÉGI TECHNIKA

Esszé

a környezetgazdálkodás ökológiai alapelveiről

a témában:Az energiafejlesztéssel kapcsolatos környezeti problémák

BefejezveA: diák

levelező osztály

IVtanfolyam csoport TiTO

Szocsneva Natalya

Ellenőrizte: tanár

Chernysheva N.G.

Bevezetés

1. A hőenergia-technika környezeti problémái

2. A vízenergia környezeti problémái

3. Az atomenergia problémái

4. Néhány mód a modern energia problémáinak megoldására

Következtetés

Felhasznált irodalom jegyzéke

Bevezetés

Van egy átvitt kifejezés, hogy három „E” korszakát éljük: gazdaság, energia, ökológia. Ugyanakkor az ökológia, mint tudomány és gondolkodásmód egyre nagyobb figyelmet fordít az emberiségre.

Az ökológiát tudománynak és akadémiai diszciplínának tekintik, amelynek célja az élőlények és a környezet közötti kapcsolatok tanulmányozása azok sokféleségében. Ebben az esetben a környezet alatt nemcsak az élettelen természet világát értjük, hanem egyes élőlények vagy közösségeik más élőlényekre, közösségekre gyakorolt ​​hatását is. Az ökológiát néha csak az élőhely vagy a környezet tanulmányozásával társítják. Ez utóbbi alapvetően helytálló azzal a jelentős módosítással, hogy a környezet nem tekinthető az élőlényektől elszigetelten, akárcsak az élőhelyükön kívül élő szervezetek. Ezek egyetlen funkcionális egész összetevői, amit az ökológia, mint az élőlények és a környezet kapcsolatának tudományának fenti meghatározása is nyomatékosít.

Az energiaökológia a termelés egy olyan ága, amely példátlanul gyors ütemben fejlődik. Ha a népesség a modern demográfiai robbanás körülményei között 40-50 év alatt megduplázódik, akkor az energiatermelésben és -fogyasztásban ez 12-15 évente történik meg. A népesség és az energia növekedési ütemének ilyen aránya mellett az energia rendelkezésre állása exponenciálisan növekszik nemcsak összességében, hanem egy főre vetítve is.

Az energiaszükségletet jelenleg főként háromféle energiaforrás elégíti ki: szerves tüzelőanyag, víz és az atommag. A vízenergiát és az atomenergiát az ember használja fel elektromos energiává alakítása után. Ugyanakkor a szerves tüzelőanyagban található energia jelentős része hőenergia formájában hasznosul, és ennek csak egy része alakul át elektromos energiává. A szerves tüzelőanyagból származó energia felszabadulása azonban mindkét esetben annak elégetésével, tehát az égéstermékek környezetbe kerülésével jár együtt.

A munka célja a különböző energiafajták (hőenergia, vízenergia, atomenergia) környezeti hatásainak tanulmányozása, valamint az energetikai létesítményekből származó kibocsátás és szennyezés csökkentésének módjainak vizsgálata. Az esszé írásakor azt a feladatot tűztem ki magam elé, hogy megtaláljam az egyes figyelembe vett energiatípusok problémáinak megoldási módjait.

1. Ökológusokhőenergetikai műszaki problémák

A hőerőművek környezeti hatása nagymértékben függ az elégetett tüzelőanyag típusától (szilárd és folyékony).

Égéskor szilárd tüzelőanyag Az el nem égett tüzelőanyag részecskéivel, kén-dioxiddal és kénsav-anhidridekkel, nitrogén-oxidokkal, bizonyos mennyiségű fluorvegyülettel, valamint az üzemanyag tökéletlen égésének gáznemű termékeivel pernye kerül a légkörbe. Egyes esetekben a pernye a nem mérgező összetevők mellett több káros szennyeződést is tartalmaz. Így a donyecki antracitok hamu kis mennyiségben tartalmaz arzént, az Ekibastuz és néhány más lelőhely hamuja pedig szabad szilícium-dioxidot, a Kanszk-Achinsk-medence agyagpala és szén hamuja pedig szabad kalcium-oxidot tartalmaz.

szén - bolygónkon a legnagyobb mennyiségben előforduló fosszilis tüzelőanyag. A szakértők úgy vélik, hogy készletei 500 évre elegendőek. Ráadásul a szén egyenletesebben oszlik el a világon, és gazdaságosabb, mint az olaj. A szén felhasználható szintetikus folyékony tüzelőanyag előállítására. A szén feldolgozásával történő tüzelőanyag-szerzési módszer régóta ismert. Az ilyen termékek ára azonban túl magas volt. A folyamat nagy nyomáson megy végbe. Ennek az üzemanyagnak van egy tagadhatatlan előnye - magasabb az oktánszáma. Ez azt jelenti, hogy környezetbarátabb lesz.

Tőzeg. A tőzeg energetikai felhasználása számos negatív környezeti következménnyel jár, amelyek a nagy léptékű tőzegkitermelés eredményeként jelentkeznek. Ide tartozik különösen a vízrendszerek rendjének megzavarása, a tájkép és talajtakaró változása a tőzegbányászati ​​területeken, a helyi édesvízforrások minőségének romlása és a levegőszennyezés, valamint az állatok életkörülményeinek erőteljes romlása. Jelentős környezeti nehézségek merülnek fel a tőzeg szállításának és tárolásának szükségessége miatt is.

Égéskor folyékony üzemanyag(fűtőolaj) füstgázokkal a légköri levegőbe kerül: kén-dioxid és kénsav-anhidridek, nitrogén-oxidok, vanádiumvegyületek, nátriumsók, valamint a kazánok felületéről tisztítás során eltávolított anyagok. Környezetvédelmi szempontból a folyékony üzemanyag „higiénikusabb”. Ebben az esetben a hamulerakók problémája, amelyek nagy területeket foglalnak el, kizárják jótékony felhasználásukat, és állandó légszennyezés forrásai az állomás területén a hamu egy részének a széllel való átvitele miatt. . A folyékony tüzelőanyagok égéstermékeiben nincs pernye.

Földgáz. A földgáz elégetésekor a nitrogén-oxidok jelentős légszennyező anyagok. A nitrogén-oxidok kibocsátása azonban a földgáz hőerőművekben történő égetésekor átlagosan 20%-kal alacsonyabb, mint szénégetésnél. Ezt nem magának az üzemanyagnak a tulajdonságai magyarázzák, hanem az égési folyamatok jellemzői. A többletlevegő együttható szénégetésnél alacsonyabb, mint földgázégetésnél. Így a földgáz az égés során felszabaduló nitrogén-oxidok szempontjából a legkörnyezetbarátabb energiatüzelőanyag.

A hőenergia-ipari vállalkozások komplex hatását a bioszféra egészére a táblázat szemlélteti. 1.

Így a hőerőművek tüzelőanyaga szenet, olajat és olajtermékeket, földgázt, ritkábban fát és tőzeget használnak fel. Az éghető anyagok fő összetevői a szén, a hidrogén és az oxigén, kisebb mennyiségben tartalmaznak ként és nitrogént, valamint ezek vegyületeit (leggyakrabban oxidokat és szulfidokat);

A hőenergetika területén a hatalmas légköri kibocsátás és a nagyméretű szilárd hulladék forrása a hőerőművek, a vállalkozások és a gőzerőművek, azaz minden olyan vállalkozás, amelynek tevékenysége tüzelőanyag elégetésével jár.

A hőenergia-termelés a gáznemű kibocsátással együtt hatalmas mennyiségű szilárd hulladékot termel. Ezek közé tartozik a hamu és a salak.

A szénfeldolgozó üzemekből származó hulladék 55-60% SiO 2-t, 22-26% Al 2 O 3-at, 5-12% Fe 2 O 3-ot, 0,5-1% CaO-t, 4-4,5% K 2 O-t és Na 2 O-t tartalmaz. 5% C-ra. Lerakókba kerülnek, amelyek port, füstöt termelnek, és drámaian rontják a légkör és a környező területek állapotát.

Az élet a Földön redukáló atmoszféra körülményei között keletkezett, és csak jóval később, körülbelül 2 milliárd év elteltével a bioszféra fokozatosan átalakította a redukáló légkört oxidáló légkörré. Ugyanakkor az élő anyag korábban különféle anyagokat, különösen a szén-dioxidot távolította el a légkörből, hatalmas mészkő- és más széntartalmú vegyületeket képezve. Technogén civilizációnk mára a redukáló gázok erőteljes áramlását hozta létre, elsősorban a fosszilis tüzelőanyagok energiatermelés céljából történő elégetésének köszönhetően. 30 éven keresztül, 1970-től 2000-ig körülbelül 450 milliárd hordó olaj, 90 milliárd tonna szén, 11 billió. m 3 gáz (2. táblázat).

évi 1000 MW-os erőmű légi kibocsátása (tonna)

A kibocsátás fő része a szén-dioxid – körülbelül 1 millió tonna szén-dioxidra vonatkoztatva 1 Mt. Egy hőerőmű szennyvizével évente 66 tonna szerves anyagot, 82 tonna kénsavat, 26 tonna kloridot, 41 tonna foszfátot és közel 500 tonna lebegő részecskét távolítanak el. Az erőművekből származó hamu gyakran magas koncentrációban tartalmaz nehéz-, ritkaföldfém- és radioaktív anyagokat.

Egy széntüzelésű erőműhöz évente 3,6 millió tonna szén, 150 m 3 víz és mintegy 30 milliárd m 3 levegő szükséges. A fenti adatok nem veszik figyelembe a szénbányászattal és -szállítással kapcsolatos környezeti zavarokat.

Ha figyelembe vesszük, hogy egy ilyen erőmű több évtizede aktívan működik, akkor hatása egy vulkán hatásához hasonlítható. De ha az utóbbi általában nagy mennyiségben bocsát ki vulkáni termékeket egyszer, akkor az erőmű ezt folyamatosan teszi. A vulkáni tevékenység több tízezer év alatt nem tudott észrevehetően befolyásolni a légkör összetételét, de az emberi gazdasági tevékenység mintegy 100-200 év során ilyen változásokat okozott, elsősorban a kövületek elégetése miatt. üzemanyagok és az üvegházhatású gázok kibocsátása az elpusztult és deformált ökoszisztémákból.

Az erőművek hatásfoka továbbra is alacsony, 30-40%-ot tesz ki, a tüzelőanyag nagy részét hiába égetik el. A keletkező energiát így vagy úgy felhasználják, és végső soron hővé alakulnak, azaz a kémiai szennyezés mellett a hőszennyezés is bejut a bioszférába.

Az energetikai létesítményekből származó gáz-, folyékony- és szilárdfázisú szennyezés és hulladék két áramlatra oszlik: az egyik globális, a másik pedig regionális és lokális változásokat okoz. A helyzet a gazdaság más ágazataiban is hasonló, de továbbra is az energia és a fosszilis tüzelőanyagok elégetése a fő globális szennyező anyagok forrása. Bejutnak a légkörbe, és felhalmozódásuk miatt megváltozik a légkör nyomelemeinek, köztük az üvegházhatású gázoknak a koncentrációja. Olyan gázok jelentek meg a légkörben, amelyek korábban gyakorlatilag nem voltak benne - klór-fluor-szénhidrogének. Ezek olyan globális szennyező anyagok, amelyek nagy üvegházhatásúak, és egyben részt vesznek a sztratoszféra ózonrétegének pusztításában.

Ezért meg kell jegyezni, hogy a jelenlegi szakaszban a hőerőművek az összes veszélyes ipari hulladék mintegy 20%-át bocsátják ki a légkörbe. Jelentősen befolyásolják annak a területnek a környezetét, ahol elhelyezkednek, és a bioszféra egészének állapotát. A legkárosabbak az alacsony minőségű tüzelőanyaggal üzemelő kondenzációs erőművek. Így az állomáson 1 óra alatt 1060 tonna donyecki szén elégetésekor 34,5 tonna salakot távolítanak el a kazánkemencékből, 193,5 tonna hamut távolítanak el a 99%-ban gázokat tisztító elektromos leválasztók bunkereiből és 10 millió m3-t. csöveken keresztül füstgázok kerülnek a légkörbe. Ezek a gázok a nitrogén- és oxigénmaradványokon kívül 2350 tonna szén-dioxidot, 251 tonna vízgőzt, 34 tonna kén-dioxidot, 9,34 tonna nitrogén-oxidot (dioxidban kifejezve) és 2 tonna nem fogott pernyét tartalmaznak. ” elektromos porleválasztókkal.

A hőerőművekből származó szennyvíz és a területükről származó csapadékvíz, amely az erőművek technológiai ciklusaiból származó hulladékkal szennyezett, és vanádiumot, nikkelt, fluort, fenolokat és kőolajtermékeket tartalmaz a víztestekbe engedve, befolyásolhatja a víz és a vízi élőlények minőségét. Egyes anyagok kémiai összetételének megváltozása a tározóban kialakult életkörülmények megbomlásához vezet, és befolyásolja a vízi élőlények és baktériumok fajösszetételét és számát, és végső soron a tározók szennyezéstől való öntisztulási folyamatának megzavarásához vezethet. és egészségügyi állapotuk romlása miatt.

Veszélyt jelent a víztestek állapotának különféle megsértésével járó úgynevezett termikus szennyezése is. A hőerőművek fűtött gőzzel hajtott turbinákkal állítanak elő energiát. A turbinák működése során a kipufogó gőzt vízzel kell hűteni, így folyamatosan vízáram hagyja el az erőművet, általában 8-12 °C-kal felmelegítve egy tározóba engedi. A nagy hőerőművek nagy mennyiségű vizet igényelnek. Fűtött állapotban 80-90 m3/s vizet bocsátanak ki. Ez azt jelenti, hogy a Moszkva folyóval megközelítőleg azonos méretű meleg víz erőteljes áramlása folyamatosan belép a tározóba.

A meleg „folyó” összefolyásánál kialakított fűtési zóna a tározó egyfajta szakasza, amelyben a hőmérséklet a kiömlési ponton a legmagasabb, és az attól távolodva csökken. A nagy hőerőművek fűtési zónái több tíz négyzetkilométernyi területet fednek le. Télen a fűtési zónában (északi és középső szélességeken) polynyák alakulnak ki. A nyári hónapokban a fűtési zónák hőmérséklete a felvett víz természetes hőmérsékletétől függ. Ha a víz hőmérséklete a tározóban 20 °C, akkor a fűtési zónában elérheti a 28-32 °C-ot.

A tározók hőmérsékletének emelkedése és természetes hidrotermális rendszerük megsértése következtében a víz „virágzási” folyamatai felerősödnek, a gázok vízben való oldódási képessége csökken, a víz fizikai tulajdonságai megváltoznak, minden kémiai és felgyorsulnak a benne lejátszódó biológiai folyamatok stb. A fűtési zónában csökken a víz átlátszósága, nő a pH, és nő a könnyen oxidálódó anyagok bomlási sebessége. Az ilyen vízben a fotoszintézis sebessége észrevehetően csökken.

2. A vízenergia környezeti problémái

A vízenergia-források legfontosabb jellemzője az üzemanyag- és energiaforrásokhoz képest a folyamatos megújulásuk. A vízerőművek tüzelőanyag-szükségletének hiánya meghatározza a vízerőművek által termelt villamos energia alacsony költségét. Ezért a vízerőművek építése az 1 kW beépített kapacitásra vetített jelentős fajlagos tőkebefektetések és a hosszú építési időszakok ellenére is nagy jelentőséget kapott és kap, különösen akkor, ha ez a villamosenergia-intenzív iparágak elhelyezkedéséhez kapcsolódik.

A vízerőmű olyan szerkezetek és berendezések együttese, amelyen keresztül a vízáramlás energiája elektromos energiává alakul. A vízerőmű hidraulikus szerkezetek egymás utáni láncolatából áll, amelyek biztosítják a vízáramlás szükséges koncentrációját és a nyomás létrehozását, valamint az energetikai berendezéseket, amelyek a nyomás alatt mozgó víz energiáját mechanikus forgási energiává alakítják, ami viszont átalakul. elektromos energiává.

A vízerőforrásokból nyert energia relatív olcsósága ellenére arányuk az energiamérlegben fokozatosan csökken. Ennek oka egyrészt a legolcsóbb erőforrások kimerülése, másrészt a síkvidéki tározók nagy területi kapacitása. Úgy gondolják, hogy a jövőben a globális vízenergia-termelés nem haladja meg a teljes vízenergia-termelés 5%-át.

A vízerőművekből nyert energia részarányának csökkenésének egyik legfontosabb oka a hidraulikus építmények építésének és üzemeltetésének minden szakaszának erőteljes hatása a környezetre (3. táblázat).

Különböző tanulmányok szerint a vízenergia egyik legfontosabb környezeti hatása a termékeny (ártéri) területek jelentős területeinek elidegenedése a tározók számára. Oroszországban, ahol az elektromos energia legfeljebb 20%-át vízerőforrások felhasználásával állítják elő, legalább 6 millió hektárnyi területet elöntött a víz a vízerőművek építése során. Helyette a természetes ökoszisztémák pusztultak el.

A tározók közelében lévő jelentős területeket elönti a talajvízszint emelkedése. Ezek a területek általában vizes élőhelyekké válnak. Sík viszonyok között az elöntött területek az elöntöttek 10%-át vagy annál is többet tehetik ki. A szárazföldek és a hozzájuk tartozó ökoszisztémák pusztulása a partvonal kialakulása során bekövetkező víz általi pusztulás (abrázió) következtében is megtörténik. A kopásos folyamatok általában évtizedekig tartanak, és nagy tömegű talaj feldolgozását, vízszennyezést és a tározók feliszapolódását eredményezik. Így a tározók építése a folyók hidrológiai rendszerének, jellegzetes ökoszisztémáinak és a vízi élőlények fajösszetételének éles megbomlásával jár.

A tározókban a víz felmelegedése meredeken növekszik, ami fokozza az oxigénveszteséget és a hőszennyezés okozta egyéb folyamatokat. Ez utóbbi a tápanyagok felhalmozódásával együtt megteremti a feltételeket a víztestek túlszaporodásához és az algák – köztük a mérgező kékeszöldek – intenzív fejlődéséhez. Ezen okok miatt, valamint a víz lassú megújulása miatt öntisztulási képességük erősen csökken.

A vízminőség romlása sok lakos halálához vezet. Növekszik a halállományok megbetegedése, különösen a bélféregek előfordulása. A vízi környezet lakóinak ízminősége csökken.

A halak vonulási útvonalai megszakadnak, a táplálkozóhelyek, ívóhelyek stb. megsemmisülnek, miután vízerőművek kaszkádja épült rá.

Végül a tározók által elzárt folyórendszerek tranzitrendszerekből tranzit-akkumulatív rendszerekké alakulnak. A tápanyagokon kívül nehézfémek, radioaktív elemek és sok hosszú élettartamú mérgező vegyi anyag halmozódik fel itt. A felhalmozási termékek problémássá teszik a tározók által elfoglalt területek felhasználását azok felszámolása után.

A tározók jelentős hatással vannak a légköri folyamatokra. Például a száraz (száraz) régiókban a tározók felszínéről történő párolgás tízszeresével meghaladja az azonos szárazföldi felületről történő párolgást.

A megnövekedett párolgás a levegő hőmérsékletének csökkenésével és a ködös jelenségek növekedésével jár. A tározók és a szomszédos területek termikus egyensúlyának különbsége határozza meg a helyi szelek, például a szellő kialakulását. Ezek, valamint más jelenségek az ökoszisztémák megváltozását (nem mindig pozitív) és az időjárás változását eredményezik. Bizonyos esetekben a tározók területén meg kell változtatni a mezőgazdaság irányát. Például hazánk déli vidékein egyes hőkedvelő növények (dinnye) nem érnek be, nő a növénybetegségek előfordulása, romlik a termékek minősége.

A hidraulikus építés környezetvédelmi költségei észrevehetően alacsonyabbak a hegyvidéki területeken, ahol a tározók általában kis területűek. A földrengésnek kitett hegyvidéki területeken azonban a tározók földrengést okozhatnak. Növekszik a földcsuszamlások és a katasztrófák valószínűsége a gátak esetleges lerombolása következtében. Így 1960-ban Indiában (Gunjarat állam) egy gátszakadás következtében a víz 15 ezer emberéletet követelt.

A vízenergia felhasználási technológiájának sajátosságai miatt a vízenergia-létesítmények nagyon hosszú ideig alakítják át a természeti folyamatokat. Például egy vízierőmű-tározó (vagy vízerőmű-kaszkád esetében tározórendszer) több tíz vagy száz évig is létezhet, míg a természetes vízfolyás helyén mesterségesen előállított tárgy keletkezik a vízerőmű mesterséges szabályozásával. természetes folyamatok - természetes-technikai rendszer (NTS). Ebben az esetben a feladat egy olyan PTS kialakítása, amely biztosítja a komplexum megbízható és környezetbarát kialakítását. Ugyanakkor a PTS fő alrendszerei (technogén objektum és természeti környezet) közötti kapcsolat jelentősen eltérő lehet a kiválasztott prioritások - műszaki, környezetvédelmi, társadalmi-gazdasági stb. - függvényében, és a környezetbiztonság elve is változhat. megfogalmazva például a létrehozott PTS egy bizonyos stabil állapotának fenntartásaként.

A területek elárasztásának csökkentésének hatékony módja a vízerőművek számának kaszkádban történő növelése, minden nyomásfokozatot csökkentve, és ennek következtében a tározók felszínét.

A vízenergia másik környezeti problémája a vízi környezet minőségének értékeléséhez kapcsolódik. A meglévő vízszennyezést nem a vízerőművek villamosenergia-termelésének technológiai folyamatai okozzák (a vízerőművi szennyvízből származó szennyezés mennyisége a gazdasági komplexum összes szennyezett tömegének elenyésző részét teszi ki), hanem a rossz minőség. tározók létrehozása és a kezeletlen szennyvíz víztestekbe történő kibocsátása során.

A folyók által hozott tápanyagok nagy része a tározókban marad vissza. Meleg időben az algák tömegesen elszaporodhatnak egy tápanyagban dúsított, vagyis eutróf tározó felszíni rétegeiben. A fotoszintézis során az algák tápanyagokat fogyasztanak a tározóból, és nagy mennyiségű oxigént termelnek. Az elpusztult algák kellemetlen szagot és ízt adnak a víznek, vastag réteggel borítják be a víz alját, és megakadályozzák, hogy az emberek a tározók partján pihenjenek.

A tározó feltöltését követő első években sok lebomlott növényzet jelenik meg benne, és az „új” talaj erőteljesen csökkentheti a víz oxigénszintjét. A szerves anyagok bomlása hatalmas mennyiségű üvegházhatású gáz – metán és szén-dioxid – felszabadulásához vezethet.

A vízi erőművek környezetre gyakorolt ​​hatásának mérlegelésekor továbbra is figyelembe kell venni a vízerőművek életmentő funkcióját. Így minden milliárd kWh villamos energia termelése a hőerőművek helyett a vízerőművekben a népességhalálozás 100-226 fő/év csökkenéséhez vezet.

3. Az atomenergia problémái

Jelenleg az atomenergia tekinthető a legígéretesebbnek. Ez egyrészt a nukleáris üzemanyag viszonylag nagy készleteinek, másrészt a környezetre gyakorolt ​​enyhe hatásának köszönhető. Az előnyök közé tartozik az is, hogy az atomerőműveket erőforrás-lerakódások nélkül lehet építeni, mivel szállításuk a kis mennyiség miatt nem igényel jelentős költségeket. Elég megjegyezni, hogy 0,5 kg nukleáris fűtőanyag ugyanannyi energiát termel, mint 1000 tonna szén elégetése.

Ismeretes, hogy az atomerőművek energiatermelésének hátterében álló folyamatok - az atommagok hasadási reakciói - sokkal veszélyesebbek, mint például az égési folyamatok. Éppen ezért az atomenergia az ipari fejlődés történetében először az energiatermelés során a maximális biztonság elvét valósítja meg a lehető legnagyobb termelékenység mellett.

Az összes országban szerzett atomerőművek üzemeltetésében szerzett sokéves tapasztalat azt mutatja, hogy ezeknek nincs észrevehető környezeti hatása. 2000-re az atomerőművek átlagos üzemideje 20 év volt. Az atomerőművek megbízhatósága, biztonsága és gazdaságossága nemcsak az atomerőművek működési folyamatának szigorú szabályozásán múlik, hanem azon is, hogy az atomerőművek környezetre gyakorolt ​​hatását a minimumra csökkentsék.

táblázatban A 4. táblázat az egyenként 1000 MW teljesítményű atomerőművek és hőerőművek tüzelőanyag-fogyasztására és környezetszennyezésére vonatkozó összehasonlító adatokat mutatja be évente.

Üzemanyag-fogyasztás és környezetszennyezés

Az atomerőmű normál működése során a radioaktív elemek környezetbe történő kibocsátása rendkívül jelentéktelen. Átlagosan 2-4-szer kevesebbek, mint az azonos teljesítményű hőerőműveké.

1986 májusára a világon 400 üzemelő, több mint 17%-os villamosenergia-ellátást biztosító erőmű legfeljebb 0,02%-kal növelte a természetes háttérradioaktivitást. A csernobili katasztrófa előtt hazánkban egyetlen iparágban sem volt alacsonyabb a munkahelyi sérülések száma, mint az atomerőművekben. 30 évvel a tragédia előtt 17 ember halt meg balesetben, és nem sugárzási okok miatt. 1986 után az atomerőművek fő környezeti veszélyét a baleset lehetőségével kezdték összefüggésbe hozni. Bár a modern atomerőművekben kicsi a valószínűsége, ez nem zárható ki. A legnagyobb ilyen jellegű baleset a csernobili atomerőmű negyedik blokkjában történt baleset.

Különböző források szerint a reaktorban lévő hasadási termékek teljes kibocsátása 3,5% (63 kg) és 28% (50 tonna) között mozgott. Összehasonlításképpen meg kell jegyezni, hogy a Hirosimára ledobott bomba mindössze 740 g radioaktív anyagot termelt.

A csernobili atomerőműben történt baleset következtében több mint 2 ezer km-es körzetben, több mint 20 országot lefedő terület került radioaktív szennyeződésnek. A volt Szovjetunión belül 11 régiót érintettek, ahol 17 millió ember él. A szennyezett területek összterülete meghaladja a 8 millió hektárt, vagyis a 80 000 km 2 -t. Oroszországban a Bryansk, Kaluga, Tula és Oryol régiókat érintették a legjelentősebben. Szennyezési foltok vannak Belgorodban, Rjazanban, Szmolenszkben, Leningrádban és más régiókban. A baleset következtében 31-en haltak meg, és több mint 200-an kaptak sugárbetegséghez vezető sugárdózist. A legveszélyesebb (30 kilométeres) zónából közvetlenül a balesetet követően 115 ezer embert evakuáltak. Növekszik az áldozatok és a kitelepített lakosok száma, a szennyezettségi zóna bővül a radioaktív anyagok szél, tüzek, közlekedés stb. mozgása következtében. A baleset következményei több generáció életét érintik.

A csernobili baleset után sok országban lakossági kérésre átmenetileg leállították vagy lelassították az atomerőmű-építési programokat, de 32 országban tovább fejlődött az atomenergia.

Mára az atomenergia elfogadhatóságáról vagy elfogadhatatlanságáról szóló viták hanyatlásnak indultak, világossá vált, hogy a világ nem tud újra sötétségbe merülni, és nem tud belenyugodni a szén-dioxid és a fosszilis tüzelőanyagok más égéstermékeinek légkörre gyakorolt ​​rendkívül veszélyes hatásaiba. káros az emberre. Már 1990 folyamán 10 új atomerőművet kapcsoltak be az elektromos hálózatba. Az atomerőművek építése nem áll meg: 1999 végén 436 atomerőművi blokk működött a világon, szemben az 1998-ban regisztrált 434-gyel. (1 GW = 1000 MW = 10 9 W ). A működő atomerőművek a világ energiaszükségletének 7%-át fedezik, részesedésük a globális villamosenergia-termelésben 17%. Csak Nyugat-Európában az atomerőművek a villamos energia átlagosan körülbelül 50%-át állítják elő.

Ha most lecseréljük a világ összes működő atomerőművét termikusra, helyrehozhatatlan károkat okozna a világgazdaságnak, egész bolygónknak és minden embernek külön-külön. Ez a következtetés azon a tényen alapul, hogy az atomerőművek energiatermelése egyidejűleg megakadályozza, hogy évente akár 2300 millió tonna szén-dioxid, 80 millió tonna kén-dioxid és 35 millió tonna nitrogén-oxid kerüljön a Föld légkörébe azáltal, hogy csökkenti a légköri mennyiséget. hőerőművekben elégetett fosszilis tüzelőanyag. Ezenkívül a szerves tüzelőanyag (szén, olaj) égetésekor hatalmas mennyiségű, főleg rádium izotópokat tartalmazó, körülbelül 1600 éves felezési idejű radioaktív anyag kerül a légkörbe! Ebben az esetben nem lenne lehetséges mindezeket a veszélyes anyagokat eltávolítani a légkörből, és megvédeni a Föld lakosságát azok hatásaitól. Itt csak egy konkrét példa. A svédországi Barsebæk 1 atomerőmű bezárása oda vezetett, hogy Svédország 30 év után először importált villamos energiát Dániából. Ennek környezeti következményei a következők: további közel 350 ezer tonna Oroszországból és Lengyelországból származó szenet égettek el a dán széntüzelésű erőművekben, ami a szén-dioxid-kibocsátás évi 4 millió tonnával (!) való növekedéséhez vezetett, és egy jelentősen megnövekedett a savas esők mennyisége Svédország egész déli részén.

Az atomerőművek építését a nagyvárosoktól 30-35 km távolságra végzik. A területet jól szellőztetni kell, és árvíz idején nem szabad elönteni. Az atomerőmű körül egészségügyi védelmi zónát biztosítanak, amelyben tilos a lakóhely.

Az Orosz Föderációban jelenleg kilenc atomerőműben 29 erőmű üzemel, amelyek összteljesítménye 21,24 GW. 1995-2000 között Az oroszországi atomerőművek az ország teljes villamosenergia-termelésének több mint 13%-át termelték, jelenleg 14,4%. A teljes telepített atomenergia-kapacitás tekintetében Oroszország az ötödik helyen áll az USA, Franciaország, Japán és Németország után. Jelenleg az ország atomerőművi blokkjain megtermelt több mint 100 milliárd kWh jelentős és szükséges mértékben járul hozzá európai részének energiaellátásához - az összes megtermelt villamos energia 22%-a. Az atomerőművekben termelt villamos energia több mint 30%-kal olcsóbb, mint a fosszilis tüzelőanyagot használó hőerőművekben.

A működő atomerőművek biztonsága az orosz atomenergia-ipar egyik legfontosabb feladata. Az oroszországi atomerőművek építésére, rekonstrukciójára és korszerűsítésére vonatkozó összes tervet csak a modern követelmények és szabványok figyelembevételével hajtják végre. Az üzemelő orosz atomerőművek fő berendezéseinek állapotának tanulmányozása azt mutatta, hogy élettartamának meghosszabbítása még legalább 5-10 évvel lehetséges. Sőt, annak köszönhetően, hogy minden egyes tápegységhez megfelelő munkakészletet hajtottak végre, miközben megőrizték a magas szintű biztonságot.

Az oroszországi atomenergia további fejlesztésének biztosítása érdekében 1998-ban elfogadták az „Orosz Föderáció nukleáris energiájának fejlesztési programját 1998-2000-re”. és a 2010-ig tartó időszakra." Megjegyzi, hogy 1999-ben az orosz atomerőművek 16%-kal több energiát termeltek, mint 1998-ban. Ennyi energia hőerőművekben történő előállításához 36 milliárd m 3 gázra lenne szükség, exportáron 2,5 milliárd dollár értékben. Az ország energiafelhasználás-növekedésének 90%-át az atomerőművekben történő termelés jelentette.

A globális nukleáris energia fejlesztési kilátásait értékelve a globális üzemanyag- és energiaproblémák vizsgálatával foglalkozó tekintélyes nemzetközi szervezetek többsége azt feltételezi, hogy a 2010-2020. A világban ismét megnő az igény az atomerőművek széles körű építésére. A reális változat szerint az előrejelzések szerint a 21. század közepén. mintegy 50 országnak lesz atomenergiája. Ugyanakkor a világ atomerőműveinek teljes beépített elektromos kapacitása 2020-ra csaknem megduplázódik - eléri az 570 GW-ot, 2050-re pedig az 1100 GW-ot.

4. Néhány módszer a modern energia problémáinak megoldására

Kétségtelen, hogy a közeljövőben a hőenergia meghatározó marad a világ és az egyes országok energiamérlegében. Nagy a valószínűsége annak, hogy az energiatermelésben megnő a szén és más, kevésbé tiszta tüzelőanyagok részaránya. Ebben a tekintetben megvizsgálunk néhány olyan módot és módszert, amelyekkel jelentősen csökkenthető a környezetre gyakorolt ​​negatív hatás. Ezek a módszerek főként a tüzelőanyag-előkészítési és a veszélyes hulladékgyűjtési technológiák fejlesztésén alapulnak. Köztük a következők:

1. Tisztítóeszközök használata, fejlesztése. Jelenleg sok hőerőmű főként a szilárdanyag-kibocsátást rögzíti különféle típusú szűrőkkel. A legagresszívebb szennyezőanyagot, a kén-dioxidot sok hőerőmű nem, vagy korlátozott mennyiségben köti meg. Ugyanakkor vannak hőerőművek (USA, Japán), amelyek szinte teljes mértékben eltávolítják ezt a szennyező anyagot, valamint a nitrogén-oxidokat és más káros szennyező anyagokat. Erre a célra speciális kéntelenítő (kén-dioxid és trioxid leválasztására) és denitrifikációs (nitrogén-oxidok leválasztására) berendezéseket használnak. A kén- és nitrogén-oxidok legelterjedtebb leválasztását a füstgázok ammóniaoldaton való átvezetésével végzik. Ennek az eljárásnak a végterméke az ásványi műtrágyaként használt ammónium-nitrát vagy nátrium-szulfit oldat (vegyipari alapanyag). Az ilyen létesítmények a kén-oxidok 96%-át és a nitrogén-oxidok több mint 80%-át felfogják. Vannak más módszerek is a gázok tisztítására.

2. A kénvegyületek légkörbe jutásának csökkentése szén és egyéb tüzelőanyagok (olaj, gáz, olajpala) előzetes kéntelenítésével (kénmentesítésével) kémiai vagy fizikai módszerekkel. Ezek a módszerek lehetővé teszik a kén 50-70%-ának kinyerését az üzemanyagból az elégetés előtt.

3. Nagy és valós lehetőségek a környezetbe jutó szennyezőanyag-áramlás csökkentésére vagy stabilizálására energiamegtakarítással járnak. Az ilyen lehetőségek különösen nagyok a keletkező termékek energiaintenzitásának csökkenése miatt. Például az USA-ban átlagosan 2-szer kevesebb energiát fogyasztottak termékegységenként, mint a volt Szovjetunióban. Japánban háromszor kevesebb volt az ilyen fogyasztás. A termékek fémfogyasztásának csökkentésével, minőségének javításával és a termékek várható élettartamának növelésével megvalósuló energiamegtakarítás nem kevésbé valós. Ígéretes az energiamegtakarítás a számítógépek és más gyengeáramú eszközök használatához kapcsolódó csúcstechnológiás technológiákra való átállás révén.

4. Nem kevésbé jelentősek az energiamegtakarítási lehetőségek a mindennapi életben és a munkahelyen az épületek szigetelő tulajdonságainak javításával. Valódi energiamegtakarítást jelent, ha a körülbelül 5%-os hatásfokú izzólámpákat fénycsövekre cserélik, amelyek hatásfoka többszöröse. Rendkívül pazarló az elektromos energia felhasználása hőtermelésre. Fontos szem előtt tartani, hogy a villamosenergia-termelés a hőerőművekben a hőenergia körülbelül 60-65%-ának, az atomerőműveknél pedig az energia legalább 70%-ának elvesztésével jár. Energiaveszteség is megy végbe, ha vezetékeken keresztül nagy távolságra továbbítják. Ezért a tüzelőanyag közvetlen elégetése hő, különösen gáz előállítására sokkal ésszerűbb, mint elektromos árammá, majd vissza hővé alakítani.

5. A tüzelőanyag hatásfoka is érezhetően növekszik, ha hőerőművek helyett hőerőműveket használnak. Ez utóbbi esetben az energiatermelés tárgyai közelebb vannak a fogyasztás helyeihez, és ezáltal csökkennek a távolsági átvitelből származó veszteségek. A hőerőművek az elektromossággal együtt hőt is használnak, amelyet hűtőközegek kötnek le. Ugyanakkor észrevehetően csökken a vízi környezet hőszennyezésének valószínűsége. Az energiaszerzés leggazdaságosabb módja a kis létesítményekben, például hőerőművekben (iogenizálás) közvetlenül az épületekben. Ebben az esetben a hő- és villamosenergia-veszteség minimálisra csökken. Egyes országokban egyre gyakrabban alkalmaznak ilyen módszereket.

Következtetés

Ezért megpróbáltam lefedni egy olyan sürgető problémát, mint az „Energiafejlesztéssel kapcsolatos környezeti problémák”. Néhány dolgot már tudtam a bemutatott anyagból, de néhány dologgal először találkoztam.

Végezetül szeretném hozzátenni, hogy a környezeti problémák a globális világproblémák közé tartoznak. A politikai, gazdasági, ideológiai és katonai diktatúrákat egy kegyetlenebb és könyörtelenebb diktatúra váltotta fel – a korlátozott bioszféra-erőforrások diktatúrája. A határokat a megváltozott világban ma nem a politikusok, nem a határőrjáratok és nem a vámhatóságok határozzák meg, hanem a regionális környezeti minták.

VAL VELfelhasznált irodalom listája

1. Akimova T.A. Ökológia. - M.: „EGYSÉG”, 2000

2. Dyakov A.F. Az energiafejlesztés fő irányai Oroszországban. - M.: „Phoenix”, 2001

3. Kiselev G.V. Az atomenergia fejlesztésének problémája. - M.: „Tudás”, 1999.

4. Hwang T.A. Ipari ökológia. - M.: „Phoenix”, 2003

Hasonló dokumentumok

Az üzemanyag- és energiakomplexum felépítése: olaj-, szén-, gázipar, villamos energia. Az energia hatása a környezetre. A szennyezés főbb tényezői. Természetes tüzelőanyag-források. Alternatív energia felhasználása.

bemutató, hozzáadva 2013.10.26


A villamosenergia-termelés módszerei és a kapcsolódó környezeti problémák. Hő- és atomerőművek környezeti problémáinak megoldása. Alternatív energiaforrások: nap-, szél-, árapály-, geotermikus és biomassza-energia.

bemutató, hozzáadva 2015.03.31


Az atomenergetikai létesítmények hatása a környezetre. A víztestek termikus szennyezésének problémája. A zooplanktocenózisok éves környezeti modulációi a Novo-Voronyezsi Atomerőmű hűtőtavában. a vízi ökoszisztémák átfogó monitorozásának szükségessége.

absztrakt, hozzáadva: 2015.05.28


Az olaj és a gáz üledékes ásványok. A Hanti-Manszijszk Autonóm Körzet olajfinomító és gázfeldolgozó ipara. Az olaj- és gáztermeléssel kapcsolatos környezeti problémák a területen. A Hanti-Mansi Autonóm Okrug környezeti problémáinak megoldási módjai.

absztrakt, hozzáadva: 2007.10.17


Korunk lokális, regionális és globális környezeti problémáinak lényege. Az ipar mint környezeti hatástényező, hatása a különböző környezeti összetevőkre. A problémák megoldásának és a környezetgazdálkodás fejlesztésének módjai.

absztrakt, hozzáadva: 2009.12.17


Az üzemanyag- és energiakomplexum, valamint a hőerőművek környezetre gyakorolt ​​hatásával kapcsolatos környezeti problémák elemzése. A technogén hatás természete. A káros kibocsátások eloszlásának szintjei. A környezetbarát hőerőművekkel szemben támasztott követelmények.

absztrakt, hozzáadva: 2010.11.20


Emberi hatás a környezetre. A környezeti problémák alapjai. Üvegházhatás (globális felmelegedés): történelem, jelek, lehetséges környezeti következmények és a probléma megoldásának módjai. Savas csapadék. Az ózonréteg pusztulása.

tanfolyami munka, hozzáadva 2009.02.15


Korunk fő környezeti problémái. Az emberi gazdasági tevékenységek hatása a természeti környezetre. A környezeti problémák megoldásának módjai az államok régióiban. Az ózonréteg károsodása, üvegházhatás, környezetszennyezés.

absztrakt, hozzáadva: 2014.08.26


A város környezeti problémáinak megoldási módjai: környezeti problémák és a terület levegő-, talaj-, sugárzás-, vízszennyezése. Környezetvédelmi problémák megoldása: higiéniai előírások betartása, károsanyag-kibocsátás csökkentése, hulladékok újrahasznosítása.

absztrakt, hozzáadva: 2012.10.30


Növekvő regionális környezeti válságok az emberi társadalom fejlődésével. Korunk jellemző vonásai az emberi természeti környezetre gyakorolt ​​hatás felerősödése és globalizálódása. A litoszféra, a hidroszféra és a légkör szennyezése.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru/

Szövetségi Állami Költségvetési Szakmai Felsőoktatási Intézmény

"Yu.A. Gagarinról elnevezett Szaratovi Állami Műszaki Egyetem"

Pedagógiai Szakkollégium.

Absztrakt a témában: „A hőmotorok használatával kapcsolatos ökológiai problémák”

A munka befejeződött

a ZChS-912 csoport tanulója

Petrova Olesya

Bevezetés

5. A környezet védelme a hőkibocsátással szemben

Következtetés

termikus kipufogógáz atmoszféra tüzelőanyag

Bevezetés

A hő- és energiafogyasztás, valamint a környezetszennyezés biztosításának feltételei között elválaszthatatlan kapcsolat és egymásrautaltság áll fenn. Az emberi élet e két tényezőjének kölcsönhatása és a termelőerők fejlődése fokozatosan felhívja a figyelmet a hő- és energiatechnika, valamint a környezet kölcsönhatásának problémájára.

A hőenergia-technika fejlesztésének korai szakaszában ennek a figyelemnek a fő megnyilvánulása a hő- és villamosenergia-fogyasztás, valamint a vállalkozások és lakóépületek hő- és áramellátásának biztosításához szükséges erőforrások felkutatása volt a környezetben. Ezt követően a probléma határai a természeti erőforrások teljesebb kihasználásának lehetőségeit fedték le az eljárások és technológia feltárása és racionalizálása, a tüzelőanyag kitermelése és dúsítása, feldolgozása és elégetése, valamint a hőerőművek fejlesztése révén.

A blokkok, hőerőművek és hőerőművek egységteljesítményeinek, a hő- és energiafelhasználás fajlagos és összszintjének növekedésével felmerült a feladat a légmedencébe történő szennyezőanyag-kibocsátás korlátozása, valamint a természetes disszipatív kapacitásuk még teljesebb kihasználása.

A jelenlegi szakaszban a hőenergia-technika és a környezet kölcsönhatásának problémája új vonásokat kapott, és befolyását a Föld légkörének hatalmas térfogatára terjesztette ki.

A hő- és energiafelhasználás belátható időn belüli még jelentősebb fejlődése előrevetíti a különböző légköri hatások további intenzív növekedését.

A hőenergia-technika és a környezet kölcsönhatásának problémájában alapvetően új szempontok merültek fel az atomhőenergia-technika fejlesztése kapcsán.

A hőenergetika és a környezet közötti kölcsönhatás problémájának legfontosabb aspektusa új körülmények között a környezeti feltételek meghatározó szerepének egyre erősödő fordított befolyása a hőenergia-technika gyakorlati problémáinak megoldásában (a hőerőművek típusának megválasztásában, a vállalkozások elhelyezkedése, az elektromos berendezések egységkapacitásának kiválasztása és még sok más).

1. A hőenergetika általános jellemzői és kibocsátása

A hőenergetika az energia egyik fő összetevője, és magában foglalja a hőenergia előállításának, szállításának folyamatát, figyelembe veszi az energiatermelés alapvető feltételeit, valamint az ipar környezetre, emberi szervezetre és állatokra gyakorolt ​​mellékhatásait.

Amint azt Yu.V. Novikov szerint a káros anyagok légkörbe történő teljes kibocsátását tekintve a hőenergia az első helyen áll az ipari szektorok között.

Ha a gőzkazán az erőmű „szíve”, akkor a víz és a gőz a „vér”. Keringenek a berendezések belsejében, és forgatják a turbinalapátokat. Tehát ezt a „vért” úgy tették szuperkritikussá, hogy többször megnövelték a hőmérsékletét és a nyomását. Ennek köszönhetően jelentősen megnőtt az erőművek hatásfoka. A közönséges fémek nem tudtak túlélni ilyen szélsőséges körülmények között. Alapvetően új, úgynevezett szerkezeti anyagok létrehozására volt szükség szuperkritikus hőmérsékletekre.

A villamos energia oroszlánrészét a világon hő- és atomerőművekben állítják elő, ahol a munkaközeg vízgőz. A szuperkritikus paraméterekre (hőmérséklet és nyomás) való átállás lehetővé tette a hatásfok 25-ről 40%-ra történő növelését, ami hatalmas megtakarítást eredményezett a primer energiaforrásokban - olaj, szén, gáz -, és rövid időn belül jelentősen megnövelte az energia rendelkezésre állását. hazánké. Ez nagyrészt az A.E. alapkutatásainak köszönhetően valósággá vált. A vízgőz Sheindlin termofizikai tulajdonságai szuperkritikus állapotban. Ezzel párhuzamosan világszerte számos tudós végzett ilyen irányú fejlesztéseket, de a hazai energiaiparnak sikerült megoldást találnia. Olyan módszereket és kísérleti installációkat fejlesztett ki, amelyeknek a világon nem volt analógja. Számítási eredmények: A.E. A Sheindlin sok országban az erőművek építésének alapja lett. 1961-ben Sheindlin létrehozta a Magas Hőmérséklet Intézetet, amely az Orosz Tudományos Akadémia egyik vezető tudományos központjává vált.

A Globális Energiadíj Nemzetközi Bizottsága három díjazottat jelölt ki. A 2004-es bónuszalapot 900 ezer dollár értékben osztották fel közöttük. A „Fizikai és műszaki alapok fejlesztéséért és gyorsneutronos reaktorok létrehozásáért” díjat Fedor Nitenkov, az Orosz Tudományos Akadémia akadémikusa és Leonard J. Koch (USA) professzor kapta. A díjat „Az anyagok hőfizikai tulajdonságainak alapkutatásáért rendkívül magas hőmérsékleten az energiatermelésért” díjat Alekszandr Sheindlin, az Orosz Tudományos Akadémia akadémikusa kapta.

2. A légkörre gyakorolt ​​hatás szilárd tüzelőanyag használatakor

A szénipari vállalkozások jelentős negatív hatással vannak a víz- és földkészletekre. A káros anyagok légkörbe történő kibocsátásának fő forrásai az ipari, bányák és feldolgozó üzemek szellőző- és szívórendszerei stb.

A külszíni és földalatti szénbányászat, a kőszén szállítása és dúsítása során a levegőszennyezést a fúrási és robbantási műveletek, a belső égésű motorok és kazánházak működése, a szénraktárakból és a kőzetlerakókból származó por és egyéb források okozzák.

2002-ben az ipari vállalkozások légkörbe történő károsanyag-kibocsátásának volumene 30 százalékkal nőtt 1995-höz képest, elsősorban a bányák szellőztető és gáztalanító egységeinek újonnan figyelembe vett metánkibocsátása miatt.

A káros anyagok kibocsátásának mennyiségét tekintve a szénipar az Orosz Föderáció iparában a hatodik helyen áll (5%-os hozzájárulás). A szennyező anyagok megkötésének és semlegesítésének mértéke rendkívül alacsony (9,1%), míg a szénhidrogéneket és az illékony szerves vegyületeket nem kötik le.

2002-ben nőtt a szénhidrogén (45,5 ezer tonnával), a metán (40,6 ezer tonnával), a korom (1,7 ezer tonnával) és számos egyéb anyag kibocsátása; Csökkent a VOC (5,2 ezer tonnával), a kén-dioxid (2,8 ezer tonnával) és a szilárdanyag-kibocsátás (2,2 ezer tonnával).

Az egyéni beszállítóktól a hőerőműveknek szállított szén zónája meghaladja a 79%-ot (az Egyesült Királyságban törvény szerint 22%, az USA-ban 9%). A légkörbe jutó pernyekibocsátás növekedése pedig folytatódik. Eközben csak egy Semibratovsky-üzem gyárt elektromos porleválasztókat hamugyűjtéshez, amelyek éves igényét legfeljebb 5%-kal elégítik ki.

A szilárd tüzelőanyaggal üzemelő hőerőművek intenzíven bocsátanak ki szén- és palatermékeket a légkörbe, amelyek legfeljebb 50%-ban nem éghető tömeget és káros szennyeződéseket tartalmaznak. A hőerőművek részesedése az ország villamosenergia-mérlegében 79%. A kitermelt szilárd tüzelőanyag akár 25%-át fogyasztják, és több mint 15 millió tonna hamut, salakot és gáznemű anyagot bocsátanak ki az emberi környezetbe.

Az Egyesült Államokban továbbra is a szén az erőművek fő tüzelőanyaga. A század végére ott minden erőműnek környezetbaráttá kell válnia, a hatásfokot 50%-ra vagy még többre (jelenleg 35%-ra) kell emelni. A széntisztító technológiák elterjedésének felgyorsítása érdekében számos szén-, energia- és mérnöki vállalat a szövetségi kormány támogatásával 3,2 milliárd dolláros programot dolgozott ki. Csak az USA-ban 20 éven belül új technológiákat vezetnek be a meglévő 140 ezer MW összteljesítményű erőművekben és az új átalakított erőművekben, amelyek összteljesítménye 170 ezer kW.

Környezetitechnológiákatégőüzemanyag. A hagyományos diffúziós módszer még a jó minőségű szénhidrogén tüzelőanyagok elégetésére is a környező légkör főként nitrogén-oxidokkal és rákkeltő anyagokkal való szennyezéséhez vezet. Ebben a tekintetben környezetbarát technológiákra van szükség az ilyen típusú tüzelőanyagok elégetéséhez: kiváló minőségű porlasztással és levegővel keveréssel egészen az égési zónáig, valamint sovány, előre kevert üzemanyag-levegő keverék intenzív égetésével, optimális égéstérrel (CC) ) termokémiai szempontból biztosítania kell a tüzelőanyag előzetes elpárologtatását, gőzeinek levegővel való teljes és egyenletes keveredését, valamint a sovány éghető keverék stabil égését, minimális tartózkodási idővel az égési zónában.

Ebben a tekintetben a hibrid égetési módszer, amely egy diffúz zóna és egy csatorna kombinációja az üzemanyag előzetes elpárologtatására és levegővel való keverésére, sokkal hatékonyabb, mint a hagyományos diffúz hibrid égetési módszer.

Olyan technológiát fejlesztettek ki, amellyel keringető fluidágyas kazánokban szén égethető, ahol a környezetre veszélyes kénes szennyeződések megkötő hatását érik el. Ezt a technológiát a Shaturskaya, Cherepetskaya és Intinskaya GRES rekonstrukciója során vezették be. Ulan-Udéban modern kazánokkal felszerelt hőerőmű épül. A Teploelektroproekt Intézet kidolgozott egy technológiát a szénelgázosításra: nem magát a szenet égetik el, hanem a belőle kinyert gázt. Ez egy környezetbarát eljárás, de eddig, mint minden új technológia, drága. A jövőben még a kőolajkoksz-elgázosítási technológiákat is bevezetik.

A szenet fluidágyban égetve a kénvegyületek légkörbe történő kibocsátása 95%-kal, a nitrogén-oxidok kibocsátása 70%-kal csökken.

Füstgáz tisztítás. A füstgázok tisztítására kétlépcsős mész-katalitikus módszert alkalmaznak a gipsz előállítására, amely a mészkő szuszpenzió kén-dioxid abszorpcióján alapul, kétlépcsős érintkezésben. Az ilyen technológia – a nemzetközi tapasztalatok szerint – a legelterjedtebb azokban a hőerőművekben, amelyekben különböző kéntartalmú folyékony és szilárd tüzelőanyagokat égetnek el, és legalább 90-95%-os gáztisztítást biztosítanak a kén-oxidoktól. A hazai erőművek nagy része közepes és magas kéntartalmú tüzelőanyaggal üzemel, így ennek a módszernek el kell terjednie a hazai energiaszektorban. Hazánkban gyakorlatilag nem volt tapasztalat a füstgázok kén-dioxidból történő tisztítására nedves mészkő módszerrel.

A hőerőművek adják a légkörbe kerülő nitrogén-oxid-kibocsátás mintegy 70%-át. Az USA-ban és Japánban a füstgázok nitrogén-oxidoktól való tisztítására szolgáló módszerek széles körben elterjedtek, ezekben az országokban azonban több mint 100 létesítmény alkalmazza a nitrogén-oxidok szelektív katalitikus redukcióját ammóniával platina-vanádium katalizátoron; ezeknek a berendezéseknek a költsége nagyon magas, és az élettartam katalizátor - jelentéktelen.

Az elmúlt években az amerikai Genesis Research of Arizona cég kifejlesztett egy technológiát úgynevezett öntisztító szén előállítására. Az ilyen szén jobban ég, és használat közben 80%-kal kevesebb kén-dioxid van a füstgázokban, miközben a járulékos költségek csak töredéke a gázmosók beépítési költségeinek. Az öntisztító szén előállításának technológiája két szakaszból áll. Kezdetben a szennyeződéseket flotációval választják le a szénről, majd a szenet porrá őrlik és hozzáadják a szuszpenzióhoz, miközben a szén lebeg és a szennyeződések lesüllyednek. Az első szakaszban szinte az összes szervetlen ként eltávolítják, így szerves ként marad. A második szakaszban a porított szenet vegyszerekkel kombinálják, amelyek neve üzleti titok, majd szőlőszem nagyságú rögökké tömörítik. Égéskor ezek a vegyszerek reakcióba lépnek a szerves kénnel, és a kén megbízhatóan izolálódik, ami megakadályozza a légkörbe jutását. Az ilyen módosított széndarabok a szokásos szénhez hasonlóan szállíthatók, tárolhatók és felhasználhatók.

Gőzgáz rendszerek. A G.N Energy Institute-ban olyan hatékony integrált rendszert fejlesztettek ki, amely nemcsak a hőerőművek füstgázaiból köti meg a káros szennyeződéseket, hanem egyidejűleg mintegy 20%-kal csökkenti a villamosenergia-termelés fajlagos tüzelőanyag-fogyasztását. Krzhizhanovsky. Lényege, hogy a hőerőművek gőzkazánjainak kemencéjében történő égés előtt a szenet elgázosítják, megtisztítják a szilárd (káros anyagokat tartalmazó) szennyeződésektől, és gázturbinákba küldik, ahol 400-500 Celsius fokos égéstermékek távoznak. közönséges gőzkazánokba. Az ilyen kombinált ciklusú rendszereket számos ország energiamérnökei széles körben alkalmazzák a légkörbe történő kibocsátás csökkentésére.

A szén mély komplex feldolgozása. Külföldön intenzív munka folyik a szénelgázosítási technológiák és berendezések kifejlesztésén, hogy az ipart éghető gázokkal, szintézisgázzal és hidrogénnel teljes mértékben ellássa. Hollandiában üzembe helyezték a szén oxigénelgázosítására szolgáló demonstrációs egységet egy 250 MW teljesítményű erőműhöz. A tervek szerint Európában négy hasonló, 175-330 MW-os, az USA-ban tíz 100-500 MW-os, míg Japánban egy 400 MW-os hasonló létesítményt helyeznek üzembe. A magas hőmérsékleten és nyomáson végzett elgázosítási eljárások a szén széles körének feldolgozását teszik lehetővé. A nagy sebességű pirolízisről és a katalitikus gázosításról ismertek tanulmányok, amelyek megvalósítása óriási előnyökkel kecsegtet.

A szénfeldolgozás elmélyítésének szükségességét a hő- és villamosenergia-termelés korábbi fejlődése diktálja: a legjobb eredményeket a szén villamos energiává és hővé történő kombinált feldolgozásával érik el. A szénfelhasználás minőségi ugrása a rugalmas technológiák keretein belüli átfogó feldolgozásával jár. Ennek az összetett problémának a megoldásához új technológiai létesítményekre lesz szükség az energia-kémiai komplexumok számára, amelyek biztosítják a hőerőművek hatékonyságának növelését, az egységnyi tőkeköltség csökkentését és a környezetvédelmi kérdések alapvető megoldását.

3. A légkörre gyakorolt ​​hatás folyékony üzemanyag használatakor

Egy időben az olaj váltotta fel a szenet, és az első helyet foglalta el a világ energiamérlegében. Ez azonban tele van bizonyos környezeti problémákkal.

Így 2002-ben az iparban működő orosz vállalkozások 621 ezer tonna szennyezőanyagot (szilárd anyagok, kén-dioxid, szén-monoxid, nitrogén-oxidok stb.) bocsátottak ki a légkörbe. Szennyvíz 1302,6 millió köbméter mennyiségben kerül a felszíni víztestekbe és a terepre.

Folyékony tüzelőanyag (fűtőolaj) füstgázokkal, kén-dioxiddal és kén-anhidridekkel, nitrogén-oxidokkal, a tüzelőanyag tökéletlen égésének gáznemű és szilárd termékeivel, vanádiumvegyületekkel, nátriumsókkal, valamint a kazánok felületéről tisztítás során eltávolított anyagokkal éget , lépjen be a légköri levegőbe. Környezetvédelmi szempontból a folyékony tüzelőanyag „higiénikusabb” tulajdonságokkal rendelkezik: már nincs probléma a hamutárolókkal, amelyek nagy területeket foglalnak el, kizárják azok jótékony felhasználását, és a légkör és az állomásterület állandó szennyezésének forrásai. hogy a szelekkel elhordják a hamut. A folyékony tüzelőanyagok égéstermékeiben nincs pernye. A hagyományos egyzónás diffúziós égésterek helyett a kétüzemanyagú hibrid égésterek alkalmazása a szénhidrogén tüzelőanyag egy részének hidrogénnel történő részleges helyettesítésével (a szénhidrogén üzemanyag tömegének 6%-a) 17-20%-kal csökkenti az olajfogyasztást, a kibocsátást a koromrészecskék szintje egy nagyságrenddel, a benzopirén 10-15-ször, a nitrogén-oxidok - 5-ször).

A legtöbb országban tilos 0,5%-nál magasabb kéntartalmú kőolajat égetni, de Oroszországban a gázolaj fele nem felel meg ennek a szabványnak, és a kazántüzelőanyag kéntartalma eléri a 3%-ot.

Égess olajat, D.I. Mengyelejev, ez olyan, mint bankjegyekkel fűteni a tűzhelyet. Ezért az elmúlt években jelentősen csökkent a folyékony tüzelőanyag felhasználás aránya az energiaszektorban. A kibontakozó trend tovább erősödik a folyékony tüzelőanyagok felhasználásának jelentős bővülése miatt a nemzetgazdaság más területein: a közlekedésben, a vegyiparban, ezen belül a műanyagok, kenőanyagok, háztartási vegyszerek gyártásában stb. Sajnos az olajat nem a legjobb módon használják fel. 1984-ben 2750 millió tonna benzinből 600 millió tonna petróleumot és 210 millió tonna dízelüzemanyagot, 600 millió tonna fűtőolajat állítottak elő Japán, amely az ország olajimporttól való függőségét kívánja minimalizálni. Az elmúlt 20 évben óriási erőfeszítéseket tettek ennek a fontos gazdasági problémának a megoldására. Az energiatakarékos technológia kiemelt figyelmet kapott. Az elvégzett munka eredményeként pedig a mai japán bruttó nemzeti termék azonos mennyiségének előállításához feleannyi olajra van szükség, mint 1974-ben. Az innovációk kétségtelenül jótékony hatással voltak a környezeti helyzet javítására.

4. A légkörre gyakorolt ​​hatás földgáz használatakor

A környezetvédelmi szempontok szerint a földgáz a legoptimálisabb tüzelőanyag. Az égéstermékek nem tartalmaznak hamut, kormot és rákkeltő anyagokat, például benzopirént.

Gáz elégetésekor az egyetlen jelentős légszennyező anyag a nitrogén-oxidok. A nitrogén-oxidok kibocsátása azonban a földgáz hőerőművekben történő égetésekor átlagosan 20 százalékkal alacsonyabb, mint szénégetésnél. Ezt nem magának az üzemanyagnak a tulajdonságai magyarázzák, hanem az égési folyamataik sajátosságai. A többletlevegő együttható szénégetésnél alacsonyabb, mint földgázégetésnél. Így a földgáz az égés során felszabaduló nitrogén-oxidok szempontjából a legkörnyezetbarátabb energiatüzelőanyag.

A környezet változásai a gázszállítás során. A modern fővezeték komplex mérnöki berendezés, amely a lineáris részen (maga a csővezetéken) kívül magában foglalja az olaj vagy gáz előkészítésére szolgáló berendezéseket szivattyúzáshoz, szivattyú- és kompresszorállomásokhoz, tartályparkokhoz, kommunikációs vezetékekhez, elektrokémiai védelmi rendszerhez, utakhoz. útvonalon végigfutó, és ezek bejárata, valamint ideiglenes lakótelepek az üzemeltetők számára.

Például az oroszországi gázvezetékek teljes hossza körülbelül 140 ezer km. Például 13 fő vezeték halad át az Udmurt Köztársaság területén, amelyek kibocsátásának aránya meghaladja a köztársaság megfelelő mennyiségének 30%-át. A kibocsátások, elsősorban a metán, a gázvezetékek hosszában oszlanak meg, főként a lakott területeken kívül.

A légköri levegő jelentős szennyezésnek van kitéve a nagy és kis „lélegző” tartályokból, gázszivárgásból stb.

A gáz vészhelyzeti kibocsátása vagy a baleset során a felszínen különböző olaj- és kőolajtermékek elégetése következtében fellépő légköri szennyezés lényegesen rövidebb hatásidővel jellemezhető, és rövid távúnak minősíthető.

Szennyezett a légköri levegő a szivárgó csővezeték-csatlakozásokon keresztüli gázszivárgás, a tárolás és a be- és kirakodás során fellépő szivárgás és párolgás, a gáz-, olaj- és kőolajtermék-vezetékekben bekövetkező veszteségek, stb. Ennek eredményeként a növényzet növekedése visszaszorulhat, és a levegőben lévő koncentrációs határértékek emelkedhetnek.

5. A légkör védelme a hőkibocsátástól

A környezet hőenergiával foglalkozó vállalkozások káros hatásaival szembeni védelmének problémájának megoldása integrált megközelítést igényel.

Hőerőművek elhelyezése. Az építési hely kiválasztásakor számos korlátozást és műszaki követelményt a környezetvédelmi szempontok határoznak meg.

Először is az ún. háttérszennyezés, amely számos ipari vállalkozás, esetenként meglévő erőmű e területen végzett munkája kapcsán keletkezik. Ha a tervezett építkezés helyén a szennyezés mértéke már elérte a határértékeket, vagy azokhoz közel van, akkor pl. termálállomás elhelyezése nem engedélyezhető.

Másodszor, ha van egy bizonyos, de nem kellően magas szennyezettségi háttér, részletes felméréseket kell végezni, hogy a tervezett hőerőmű lehetséges kibocsátásának értékeit összevetjük a területen már meglévőkkel. Ebben az esetben figyelembe kell venni a különféle természetű és tartalmú tényezőket: a szél iránya, erőssége és gyakorisága ezen a területen, a csapadék valószínűsége, az állomás abszolút kibocsátása, amikor a tervezett üzemanyaggal működik, utasítások tüzelőberendezésekhez, tisztító és emisszió rögzítő rendszerek teljesítménye stb. Az így kapott összkibocsátás (a tervezett hőerőmű hatásának figyelembevételével) a maximálisan megengedett értékkel való összehasonlítása után végső következtetést kell levonni a hőerőmű létesítésének megvalósíthatóságáról.

Erőművek, különösen hőerőművek építésekor városokban vagy külvárosokban erdősávok kialakítását tervezik az állomás és a lakóterületek között. Csökkentik a zaj hatását a közeli területekre, és segítenek visszatartani a port a lakott területek felé irányuló széltől.

A hőerőművek tervezése és építése során szükséges a berendezések tervezése a hulladékok, szennyezőanyag-kibocsátások és -kibocsátások tisztításának és újrahasznosításának rendkívül hatékony eszközeivel, valamint környezetbarát tüzelőanyagok használatával.

Légmedence védelem. A légkör védelme a hőerőművek fő szennyezőforrásától - a kén-dioxidtól - elsősorban a légmedence magasabb rétegeiben való szétszóródása révén valósul meg. Erre a célra 180, 250, sőt 420 m magas kéményeket építenek A kén-dioxid-kibocsátás csökkentésének radikálisabb eszköze a kén elválasztása a tüzelőanyagtól, mielőtt a hőerőműveket elégetik.

A kén-dioxid-kibocsátás csökkentésének leghatékonyabb módja a mészkő kéngyűjtő üzemek építése a hőerőművekben, valamint a pirit-ként szénből történő kinyerésére szolgáló berendezések bevezetése a feldolgozó üzemekben.

A Fehérorosz Köztársaság területén a légkör hőkibocsátással szembeni védelmének egyik fontos dokumentuma a Fehérorosz Köztársaság „A légköri levegő védelméről szóló törvény”. A törvény hangsúlyozza, hogy a légköri levegő a környezet egyik fő létfontosságú eleme, amelynek kedvező állapota a köztársaság fenntartható társadalmi-gazdasági fejlődésének természetes alapja. A törvény célja a légköri levegő minőségének megőrzése, javítása, helyreállítása az emberi élet környezeti biztonsága érdekében, valamint a környezetkárosító hatások megelőzése. A törvény megteremti a légköri levegő felhasználása és védelme terén a gazdasági és egyéb tevékenységek normáinak jogi és szervezeti alapjait.

Következtetés

A hőenergetika fő veszélye a légkörre, hogy a széntartalmú tüzelőanyagok elégetése szén-dioxid CO2 megjelenéséhez vezet, amely a légkörbe kerül, és hozzájárul az üvegházhatás kialakulásához.

A kéntartalmú adalékok jelenléte az elégetett szénben kén-oxidok megjelenéséhez vezet, és a felhőkben lévő vízgőzzel reagálva kénsavat hoznak létre, amely csapadékkal a talajra esik. Így történik a kénsavas savas kicsapás.

A savas csapadék másik forrása a nitrogén-oxidok, amelyek a hőerőművek kemencéiben magas hőmérsékleten keletkeznek (normál hőmérsékleten a nitrogén nem lép kölcsönhatásba a légköri oxigénnel). Ezek az oxidok ezután belépnek a légkörbe, reakcióba lépnek a felhőkben lévő vízgőzzel, és salétromsavat hoznak létre, amely a csapadékkal együtt a földre esik. Így történik a savas kiválás salétromsavval.

Egy 1 GW = 10" W teljesítményű széntüzelésű hőerőmű évente 3 millió szenet fogyaszt, 7 millió tonna CO2-t, 120 ezer tonna kén-dioxidot, 20 ezer tonna nitrogén-oxidot NO2-t és 750 ezer tonna szenet. tonna szén-dioxid kerül a környezetbe.

A szén és a pernye jelentős mennyiségű radioaktív szennyeződést tartalmaz. Az 1 GW teljesítményű hőerőmű elhelyezkedésének helyén a légkörbe történő éves kibocsátás 10-20-szor nagyobb radioaktivitás felhalmozódását eredményezi a talajon, mint egy atomerőmű éves kibocsátásának radioaktivitása. azonos erejű.

Így a légkör termikus kibocsátásokkal szembeni védelmének a gázkibocsátások mennyiségének csökkentésére és azok tisztítására kell irányulnia, és a következő intézkedéseket kell tartalmaznia:

Környezeti megfigyelés;

Olyan módszerek, módszerek és eszközök alkalmazása, amelyek korlátozzák a gázkibocsátás mennyiségét és annak a terepi gázgyűjtő hálózatba való ellátását;

Fáklyák használata vészhelyzetben a kibocsátott gáz teljes elégetésének biztosítására;

A környezetvédelmi előírások betartásának biztosítása tervezett objektumokkal, építményekkel;

Az olajfinomítás során a folyamatok áramlását automatikus blokkoló rendszer alkalmazása, amely lehetővé teszi a veszélyes területek vészhelyzetekben történő lezárását és ennek a kapcsolatnak a fáklyarendszerbe történő kivezetését;

A hőerőművek tüzelőanyag-üzemmódjának lehető legnagyobb változtatása a környezetbarát tüzelőanyag-fajták javára és az annak csökkentésére szolgáló rezsimek;

A gázkibocsátás csökkentésének fő volumenének elérése az olajfinomításban a kapcsolódó és a hasznosítást biztosító kőolajgáz- és gázvezeték-rendszerek előkészítésére szolgáló létesítmények kiépítésével.

Az olajfinomítás során a káros kibocsátások mennyiségének csökkentése az olajfinomító termelés rekonstrukciójával és korszerűsítésével, valamint környezetvédelmi létesítmények építésével valósul meg.

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

Hasonló dokumentumok

A hőenergetika általános jellemzői és kibocsátása. A vállalkozások légkörre gyakorolt ​​hatása szilárd és folyékony tüzelőanyagok használatakor. Az üzemanyag égetésének ökológiai technológiái. A földgázhasználat hatása a légkörre. Környezetvédelem.

teszt, hozzáadva: 2008.11.06


Az ipari vállalkozás külső környezetének általános jellemzői. A környezeti kiadások statisztikái. A hőenergia-technika légkörre gyakorolt ​​hatásának problémái. Tüzelőanyag elégetésével keletkező légszennyező anyagok. Az emissziós források nyilvántartása.

tanfolyami munka, hozzáadva 2013.07.19


A hőerőművek légkörbe történő tisztítási kibocsátásának jelentősége. Mérgező anyagok az üzemanyagban és a füstgázokban. A hőerőművek káros kibocsátásának átalakítása a légköri levegőben. A hamugyűjtők típusai és jellemzői. Kéntartalmú tüzelőanyagok feldolgozása égetés előtt.

tanfolyami munka, hozzáadva 2014.01.05


Szilárd tüzelőanyag és fűtőolaj elégetésekor a kazánegységek füstgázaival a légkörbe kibocsátott pernye szilárd részecskék és az el nem égett tüzelőanyag kibocsátásának számítása. A megengedett legnagyobb kibocsátási érték kiszámításának elve. Veszélyes szélsebesség számítása.

teszt, hozzáadva: 2013.02.07


Hőmotorok negatív hatása, káros anyagok légkörbe történő kibocsátása, autógyártás. Repülés és hordozórakéta, gázturbinás hajtóművek alkalmazása. Hajók által okozott környezetszennyezés. A gázkibocsátás tisztításának módszerei.

absztrakt, hozzáadva: 2010.11.30


A légkörbe kerülő szennyezőanyag-kibocsátás számítása a technológiai telephelyeken és az üzemanyag-tároláson végzett mérések eredményei alapján. A vállalkozás veszélyességi kategóriájának meghatározása. A vállalkozás légkörbe történő károsanyag-kibocsátásának ellenőrzésére vonatkozó ütemterv kidolgozása.

absztrakt, hozzáadva: 2014.12.24


A légkört szennyező anyagok, összetételük. Fizetések a környezetszennyezésért. A légkörbe történő szennyezőanyag-kibocsátás számítási módszerei. A vállalkozás, mint légszennyező forrás jellemzői, kibocsátások számítása a Raduga gyógy- és wellness létesítmény példáján.

tanfolyami munka, hozzáadva 2009.10.19


A légkörbe kibocsátott fő komponensek, amikor különféle tüzelőanyagokat égetnek el az erőművekben. A teljes üzemanyag-fogyasztás és a kéménymagasság számítása. A káros szennyeződések koncentrációjának a kibocsátó forrás távolságától való függésének elemzése.

teszt, hozzáadva: 2011.10.04


Légkörszennyezés az erőművek tesztelése és üzemeltetése során. Az üzemanyag típusának hatása a légkörbe történő káros kibocsátások természetére. Atomerőművek és környezetvédelmi problémák működésük során. Környezetvédelmi intézkedések.

absztrakt, hozzáadva: 2010.04.03


Ígéretes levegővédelmi technológiák az energiaszektorban. A légkörbe jutó részecskék kibocsátásának csökkentése. Hatékony módszerek a hőerőművek gázolaj kazánjaiból a légkörbe kerülő nitrogén-oxidok kibocsátásának csökkentésére. Egyes anyagok szétszóródása és átalakulása a légkörben.

A tüzelőanyag égéstermékei döntően befolyásolják a különböző fűtőberendezések energetikai és környezeti teljesítményét. Az égés során azonban ezeken a termékeken kívül számos egyéb anyag is keletkezik, amelyeket kis mennyiségük miatt nem vesznek figyelembe az energiaszámításoknál, hanem meghatározzák a tűzterek, kemencék, hőgépek és egyéb berendezések környezeti teljesítményét. modern fűtéstechnika.

Mindenekelőtt a környezetre káros égéstermékek közé tartoznak az úgynevezett mérgező anyagok, amelyek negatív hatással vannak az emberi szervezetre és a környezetre. A fő mérgező anyagok a nitrogén-oxidok (NOx), a szén-monoxid (CO), a különféle szénhidrogének (CH), a korom és az ólomként tartalmazó vegyületek.

A nitrogén-oxidok a levegőben lévő nitrogén és oxigén kémiai kölcsönhatása következtében képződnek, ha a hőmérséklet meghaladja az 1500 K-t. A tüzelőanyagok elégetése során főként nitrogén-oxid NO képződik, amely a légkörben NO2-vé oxidálódik. A NO képződése a gázhőmérséklet és az oxigénkoncentráció növekedésével növekszik. A NO képződés hőmérséklettől való függősége bizonyos nehézségeket okoz a hőgép termikus hatásfokának növelése szempontjából. Például amikor a ciklus maximális hőmérséklete 2000 K-ről 3000 K-re emelkedik, a Carnot-ciklus termikus hatásfoka 1,5-szeresére nő, és eléri a 0,66 értéket, de az égéstermékek NO számított maximális koncentrációja 10-szeresére nő. alkalommal, és eléri az 1,1 térfogatszázalékot.

A légkörben lévő NO2 egy vörösesbarna gáz, amely nagy koncentrációban fullasztó, a szem nyálkahártyáját károsító szagú.

Szén-monoxid (CO) képződik az égés során, amikor oxigénhiány van. A szén-monoxid színtelen és szagtalan gáz. Levegővel együtt belélegezve intenzíven egyesül a vérben lévő hemoglobinnal, ami csökkenti a szervezet oxigénellátásának képességét. A szén-monoxid-mérgezés tünetei közé tartozik a fejfájás, szívdobogásérzés, légzési nehézség és hányinger.

A szénhidrogének (CH) eredeti vagy bomlott tüzelőanyag-molekulákból állnak, amelyek nem vettek részt az égésben. A szénhidrogének a belső égésű motorok kipufogógázaiban (EG) jelennek meg a láng kioltása miatt az égésláng viszonylag hideg falai közelében. A dízelmotorokban a szénhidrogének a keverék túldúsított zónáiban képződnek, ahol az üzemanyagmolekulák pirolízise megy végbe. Ha az expanziós folyamat során ezekbe a zónákba nem jut elegendő mennyiségű oxigén, akkor a CH a kipufogógázba kerül. A napfény hatására a szénhidrogének kölcsönhatásba léphetnek az NOx-szel, biológiailag aktív anyagokat képezve, amelyek irritálják a légutakat, és úgynevezett szmog megjelenését idézik elő.

A benzol, a toluol, a policiklusos szénhidrogének (PAH) és elsősorban a benzopirén kibocsátása különösen nagy hatással van. A PAH-ok úgynevezett rákkeltő anyagok közé tartoznak, amelyek nem ürülnek ki az emberi szervezetből, hanem idővel felhalmozódnak benne, hozzájárulva a rosszindulatú daganatok kialakulásához.

A korom szilárd termék, amely főleg szénből áll. A korom a szénen kívül 1-3 tömegszázalék hidrogént is tartalmaz. Korom képződik 1500 K feletti hőmérsékleten hőbomlás (pirolízis) eredményeként erős oxigénhiány mellett. A kipufogógázokban lévő korom fekete füstöt okoz a kimeneten.

A korom a garat és a tüdő mechanikai szennyezője. Nagy veszélyt jelent a korom azon tulajdonsága, hogy rákkeltő anyagokat halmoznak fel részecskéi felületén, és hordozóként szolgálnak.

Néhány mérgező anyag, miután égéstermékként a légkörbe kerül, további átalakuláson megy keresztül. Például szénhidrogének, nitrogén-oxidok és szén-monoxid jelenlétében a légkörben a nap intenzív ultraibolya sugárzásával ózon (O3) képződik, amely erős oxidálószer, és megfelelő koncentrációban az emberek kútjának romlását okozza. -lény.

Ha ülő és nedves légkörben magas az NO2, O3 és CH tartalom, barna köd jelenik meg, amelyet „szmognak” neveznek (az angol „smoke” - füst és „köd” - köd szóból). A szmog folyékony és gáznemű komponensek keveréke, irritálja a szemet és a nyálkahártyát, rontja a láthatóságot az utakon.

A mérgező égéstermékek kibocsátásának fő forrásai az autók, az ipar, a hő- és erőművek. Egyes városokban a légkör mérgező égéstermék-tartalma több tízszeresével meghaladja a megengedett legnagyobb koncentrációt.

E gonosz leküzdésére a világ legtöbb országa megfelelő törvényeket fogadott el, amelyek korlátozzák a légkörbe kibocsátott égéstermékek mérgező anyagok tartalmát.

A vonatkozó jogszabályokban előírt megengedett normál kibocsátás betartása a fűtéstechnika egyik központi feladatává vált. Az ipari fűtéstechnikai létesítmények működését sok esetben úgy szabályozzák, hogy biztosítva legyen a szükséges kompromisszum energia, gazdasági és környezetvédelmi teljesítményük között. Az így elért gazdasági teljesítmény szintje sok esetben meghaladja a modern szabványok által megengedettet. Ezért az égéstermékek semlegesítése és tisztítása a légkörbe való kibocsátásuk előtt nagy jelentőségűvé vált. Erre a célra különféle semlegesítőket és szűrőket használnak. Ezzel párhuzamosan javul a szénhidrogén üzemanyagok összetétele (csökken a gömb-, ólom-, aromás szénhidrogén-tartalom), bővül a gázüzemanyagok felhasználása. A jövőben a hidrogén tüzelőanyagként történő felhasználása teljesen megszünteti az égéstermékek CO, CH és egyéb mérgező széntartalmú komponenseinek tartalmát.

A hőgép olyan berendezés, amely képes a kapott hőmennyiséget mechanikai munkává alakítani. A hőmotorokban a mechanikai munkát a munkafolyadéknak nevezett anyag tágulásának folyamatában végzik. Munkaközegként általában gáznemű anyagokat (benzingőz, levegő, vízgőz) használnak. A munkafolyadék hőenergiát kap (vagy bocsát ki) a hőcsere során olyan testekkel, amelyek nagy belső energiával rendelkeznek.

ÖKOLÓGIAI VÁLSÁG, az ökoszisztémán belüli kapcsolatok felborulása vagy a bioszférában visszafordíthatatlan jelenségek, amelyeket antropogén tevékenységek okoznak, és veszélyeztetik az ember, mint faj létét. A természetes emberi élet és a társadalom fejlődése veszélyeztetettségének mértéke szerint megkülönböztetünk kedvezőtlen környezeti helyzetet, környezeti katasztrófát és környezeti katasztrófát.

Hőmotorok szennyezése:

1. Vegyi.

2. Radioaktív.

3. Termikus.

A hőmotor hatékonysága< 40%, в следствии чего больше 60% теплоты двигатель отдаёт холодильнику.

A tüzelőanyag elégetésekor a légkörből származó oxigént használják fel, aminek következtében a levegő oxigéntartalma fokozatosan csökken

Az üzemanyag elégetése szén-dioxid, nitrogén, kén és egyéb vegyületek légkörbe kerülésével jár.

Szennyezés-megelőzési intézkedések:

1. A káros kibocsátások csökkentése.

2. Kipufogógáz ellenőrzés, szűrő módosítás.

3. Különféle tüzelőanyagok hatásfokának és környezetbarát jellegének összehasonlítása, a szállítás átállása gázüzemanyagra.

Az autók fő mérgező kibocsátása a kipufogógázok, a forgattyúházgázok és az üzemanyaggőzök. A motor által kibocsátott kipufogógázok szén-monoxidot, szénhidrogéneket, nitrogén-oxidokat, benzopirént, aldehideket és kormot tartalmaznak Átlagosan, ha egy autó évente 15 ezer km-t fut, több mint 2 tonna üzemanyagot éget el, és körülbelül 30 tonna levegőt fogyaszt. Ezzel párhuzamosan mintegy 700 kg szén-monoxid (CO), 400 kg nitrogén-dioxid, 230 kg szénhidrogén és egyéb szennyező anyagok kerülnek a légkörbe, amelyek összmennyisége több mint 200 tétel. Évente körülbelül 1 millió tonna szennyezőanyag kerül a légköri levegőbe mobil forrásokból származó kipufogógázokkal.

Ezen anyagok egy része, például a nehézfémek és bizonyos szerves klórvegyületek, a környezetben tartósan megmaradó szerves szennyezők felhalmozódnak a természetes környezetben, és komoly veszélyt jelentenek a környezetre és az emberi egészségre egyaránt. Az autópark jelenlegi növekedési ütemének megőrzése esetén az előrejelzések szerint 2015-re a légköri levegőbe kerülő szennyezőanyag-kibocsátás mennyisége 10%-ra vagy még többre nő.

Egy elektromos autó radikálisan megoldhatja a közlekedésből származó légszennyezés problémáját. Ma az elektromos mozdonyokat leginkább a vasúti közlekedésben használják.

2. Környezetvédelmi szempontból az autók üzemanyagaként a hidrogén a legalkalmasabb, ami ráadásul a legfűtőbb.

3. Levegőt, alkoholt, bioüzemanyagot stb. használó motorokat próbálnak létrehozni, de sajnos egyelőre ezek a motorok inkább kísérleti modellnek nevezhetők. De a tudomány nem áll meg, reméljük, hogy a környezetbarát autó létrehozásának folyamata nem „a sarkon van”
A kipufogógázok által okozott levegőszennyezés okai
autók.

A légszennyezés fő oka az üzemanyag hiányos és egyenetlen elégése. Ennek mindössze 15%-át költik az autó mozgatására, és 85%-a „repül a szélnek”. Ezenkívül az autómotorok égésterei egyfajta vegyi reaktor, amely mérgező anyagokat szintetizál és bocsát ki a légkörbe. Még a légkörből származó ártatlan nitrogén is, amely az égéstérbe kerül, mérgező nitrogén-oxidokká alakul.
A belső égésű motorok (ICE) kipufogógázai több mint 170 káros összetevőt tartalmaznak, amelyek közül körülbelül 160 szénhidrogén származék, amelyet közvetlenül az üzemanyag tökéletlen égése okoz a motorban. A káros anyagok kipufogógázokban való jelenlétét végső soron az üzemanyag elégetésének típusa és körülményei határozzák meg.
Az antropogén eredetű légköri kibocsátások mintegy felét a kipufogógázok, az autók mechanikai alkatrészeinek és abroncsainak kopótermékei, valamint az útfelületek teszik ki. A legtöbbet vizsgált a motor és a forgattyúház károsanyag-kibocsátása. Ezek a kibocsátások a nitrogén, oxigén, szén-dioxid és víz mellett káros összetevőket is tartalmaznak, például oxidokat. 80-90 km/h átlagsebességgel haladva egy autó annyi oxigént alakít szén-dioxiddá, mint 300-350 ember. De nem csak a szén-dioxidról van szó. Egy autó éves kipufogógáza 800 kg szén-monoxid, 40 kg nitrogén-oxid és több mint 200 kg különféle szénhidrogén. A szén-monoxid nagyon alattomos ebben a készletben. Magas toxicitása miatt megengedett koncentrációja a légköri levegőben nem haladhatja meg az 1 mg/m3-t. Ismertek olyan tragikus haláleseteket, akik csukott garázsajtó mellett indították be az autómotorokat. Egy egyszemélyes garázsban az önindító bekapcsolása után 2-3 percen belül halálos szén-monoxid-koncentráció lép fel. A hideg évszakban, amikor éjszaka megállnak az út szélén, a tapasztalatlan sofőrök néha bekapcsolják a motort, hogy felfűtsék az autót. A szén-monoxid kabinba való behatolása miatt az ilyen éjszakai tartózkodás az utolsó lehet.
A nitrogén-oxidok mérgezőek az emberre, ráadásul irritáló hatásúak. A kipufogógázok különösen veszélyes összetevői a rákkeltő szénhidrogének, amelyek elsősorban a közlekedési lámpák közelében található kereszteződésekben találhatók (legfeljebb 6,4 μg/100 m3, ami 3-szor több, mint a negyedév közepén).
Ólmozott benzin használatakor az autómotorok ólomvegyületeket bocsátanak ki. Az ólom veszélyes, mert felhalmozódhat a külső környezetben és az emberi szervezetben is.
Az autópályák és autópálya-területek gázszennyezettségének mértéke függ a járműforgalom intenzitásától, az utca szélességétől és domborzatától, a szélsebességtől, a teherszállítás és az autóbuszok részarányától a teljes áramlásban és egyéb tényezőktől. Óránként 500 szállítási egység forgalmi intenzitás mellett a szén-monoxid koncentrációja az autópályától 30-40 m távolságra lévő nyílt területen 3-szorosára csökken, és eléri a normát. A szűk utcákon nehéz eloszlatni a járművek kibocsátását. Ennek következtében szinte minden városlakó tapasztalja a szennyezett levegő káros hatásait.
Az autók szilárdanyag-kibocsátását alkotó fémvegyületek közül a legtöbbet az ólomvegyületeket vizsgálták. Ennek az az oka, hogy az emberi szervezetbe és a melegvérű állatokba vízzel, levegővel és táplálékkal bekerülő ólomvegyületek hatnak rá a legkárosabb. A szervezetbe jutó napi ólombevitel akár 50%-a a levegőből származik, ennek jelentős hányada a járművek kipufogógázai.
A szénhidrogének nemcsak az autók működése során, hanem a benzin kiömlésekor is bejutnak a légköri levegőbe. Amerikai kutatók szerint naponta körülbelül 350 tonna benzin párolog a levegőbe Los Angelesben. És nem is annyira az autó a hibás ezért, hanem maga az ember. Kicsit kiömlöttek a tartályba benzin öntése közben, szállítás közben elfelejtették szorosan lezárni a fedelet, egy benzinkútnál tankolás közben a földre fröccsenték, és különféle szénhidrogének kerültek a levegőbe.
Minden autós tudja: szinte lehetetlen az összes benzint a tartályba önteni a „pisztoly” csövéből, elkerülhetetlenül a földre fröccsen. Egy kis. De hány autónk van ma? És évről évre nő a számuk, ami azt jelenti, hogy a légkörbe jutó káros füstök is növekedni fognak. Mindössze 300 g benzin ömlött ki egy autó tankolásakor 200 ezer köbméter levegőt szennyez. A probléma legegyszerűbb megoldása olyan új tervezésű tankológépek létrehozása, amelyek egyetlen csepp benzint sem engednek a földre ömleni.

Következtetés

Túlzás nélkül kijelenthető, hogy jelenleg a hőmotorok az üzemanyag fő átalakítói más típusú energiává, és nélkülük lehetetlen lenne előrelépés a modern civilizáció fejlődésében. Azonban minden típusú hőmotor környezetszennyező forrás. (Kosztryukov Denis)

BELSŐ ÉGÉSŰ MOTOROK ÉS ÖKOLÓGIA.

1.3. Alternatív üzemanyagok

1.5. Semlegesítés

Bibliográfia

BELSŐ ÉGÉSŰ MOTOROK ÉS ÖKOLÓGIA

1.1. A kipufogógázok káros kibocsátása és hatása a vadon élő állatokra

A szénhidrogének teljes elégetésekor a végtermék szén-dioxid és víz. A teljes égés azonban dugattyús belsőégésű motorokban műszakilag lehetetlen. Ma a nagyvárosok légkörébe kibocsátott káros anyagok teljes mennyiségének mintegy 60%-a a közúti közlekedésből származik.

A belső égésű motorok kipufogógázai több mint 200 különböző vegyszert tartalmaznak. Közöttük:

• tökéletlen égés termékei szén-monoxid, aldehidek, ketonok, szénhidrogének, hidrogén, peroxidvegyületek, korom formájában;
• a nitrogén és az oxigén termikus reakcióinak termékei - nitrogén-oxidok;
• szervetlen anyagok vegyületei, amelyek az üzemanyag részét képezik - ólom és más nehézfémek, kén-dioxid stb.;
• felesleges oxigén.

A kipufogógázok mennyiségét és összetételét a motorok tervezési jellemzői, működési módja, műszaki állapota, az útfelületek minősége és az időjárási viszonyok határozzák meg. ábrán. Az 1.1. ábra a kipufogógázok főbb anyagtartalmának függőségét mutatja.

táblázatban Az 1.1. táblázat a járművek városi mozgási ritmusának jellemzőit és a kibocsátások átlagos értékeit mutatja a teljes értékük százalékában a feltételes városi forgalom teljes ciklusára vonatkozóan.

Szén-monoxid (CO) képződik a motorokban a dúsított levegő-üzemanyag keverékek elégetésekor, valamint a szén-dioxid magas hőmérsékleten történő disszociációja következtében. Normál körülmények között a CO színtelen, szagtalan gáz. A CO toxikus hatása abban rejlik, hogy a vérben lévő hemoglobin egy részét karboxihemoglobinná alakítja, ami megzavarja a szöveti légzést. Emellett a CO közvetlen hatással van a szöveti biokémiai folyamatokra, ami a zsír- és szénhidrát-anyagcsere, a vitaminháztartás, stb. megzavarásához vezet. A CO toxikus hatása a központi idegrendszer sejtjeire gyakorolt ​​közvetlen hatásával is összefügg. Embernek kitéve a CO fejfájást, szédülést, fáradtságot, ingerlékenységet, álmosságot és fájdalmat okoz a szív területén. Akut mérgezésről akkor beszélünk, ha 1 órán keresztül 2,5 mg/l-nél nagyobb CO-koncentrációjú levegőt lélegzünk be.

1.1. táblázat

Az autók mozgásának városi ritmusának jellemzői

A kipufogógázokban lévő nitrogén-oxidok a nitrogén oxidációjának reverzibilis reakciója eredményeként keletkeznek a légköri oxigénnel, magas hőmérséklet és nyomás hatására. Ahogy a kipufogógázok lehűlnek és légköri oxigénnel hígulnak, a nitrogén-oxid dioxiddá alakul. A nitrogén-monoxid (NO) színtelen gáz, a nitrogén-dioxid (NO 2) jellegzetes szagú vörösbarna gáz. Amikor a nitrogén-oxidok belépnek az emberi szervezetbe, vízzel egyesülnek. Ugyanakkor salétromsav- és salétromsav-vegyületeket képeznek a légutakban. A nitrogén-oxidok irritálják a szem, az orr és a száj nyálkahártyáját. A NO 2 expozíció hozzájárul a tüdőbetegségek kialakulásához. A mérgezés tünetei csak 6 óra elteltével jelentkeznek köhögés, fulladás formájában, és fokozódó tüdőödéma lehetséges. Az NO X részt vesz a savas esők képződésében is.

A nitrogén-oxidok és a szénhidrogének nehezebbek a levegőnél, és felhalmozódhatnak az utak és utcák közelében. Különféle kémiai reakciók mennek végbe bennük a napfény hatására. A nitrogén-oxidok bomlása ózon (O 3) képződéséhez vezet. Normál körülmények között az ózon instabil és gyorsan bomlik, de szénhidrogének jelenlétében lelassul a bomlási folyamata. Aktívan reagál a nedvesség részecskéivel és más vegyületekkel, szmogot képezve. Ezenkívül az ózon korrodálja a szemet és a tüdőt.

Egyes CH-szénhidrogének (benzapirén) a legerősebb rákkeltő anyagok, amelyek hordozói a koromszemcsék lehetnek.

Amikor egy motor ólmozott benzinnel működik, a tetraetil-ólom bomlása következtében szilárd ólom-oxid részecskék képződnek. A kipufogógázokban apró, 1-5 mikron méretű részecskék formájában vannak jelen, amelyek hosszú ideig a légkörben maradnak. Az ólom jelenléte a levegőben súlyos károsodást okoz az emésztőszervekben, a központi és perifériás idegrendszerben. Az ólom vérre gyakorolt ​​hatása a hemoglobin mennyiségének csökkenésében és a vörösvértestek pusztulásában nyilvánul meg.

A dízelmotorok kipufogógázainak összetétele eltér a benzinmotorokétól (10.2. táblázat). A dízelmotorban az üzemanyag teljesebben ég el. Így kevesebb szén-monoxid és el nem égett szénhidrogén keletkezik. Ugyanakkor a dízelmotorban lévő felesleges levegő miatt nagyobb mennyiségű nitrogén-oxid képződik.

Ezenkívül a dízelmotorok működését bizonyos üzemmódokban füst jellemzi. A fekete füst tökéletlen égés terméke, és 0,1–0,3 mikron méretű szénrészecskékből (koromból) áll. A fehér füst, amely főként a motor alapjárata közben keletkezik, főként irritáló aldehidekből, az elpárolgott üzemanyag részecskéiből és vízcseppekből áll. Kék füst képződik, amikor a kipufogógázokat levegőben hűtik. Folyékony szénhidrogén cseppekből áll.

A dízelmotorok kipufogógázainak sajátossága a rákkeltő policiklusos aromás szénhidrogének tartalma, amelyek közül a legkárosabb a dioxin (ciklikus éter) és a benzopirén. Ez utóbbi az ólomhoz hasonlóan a veszélyes szennyező anyagok első osztályába tartozik. A dioxinok és rokon vegyületek sokszor mérgezőbbek, mint az olyan mérgek, mint a curare és a kálium-cianid.

1.2. táblázat

Mérgező komponensek mennyisége (g),

1 kg tüzelőanyag elégetése során keletkezik

Az akreolint a kipufogógázokban is találták (különösen dízelmotorok üzemeltetésekor). Égetett zsír illata van, és 0,004 mg/l feletti tartalomban a felső légúti irritációt, valamint a szem nyálkahártya gyulladását okozza.

A járművek kipufogógázaiban lévő anyagok progresszív károsodást okozhatnak a központi idegrendszerben, májban, vesében, agyban, nemi szervekben, letargiában, Parkinson-szindrómában, tüdőgyulladásban, endémiás ataxiában, köszvényben, hörgőrákban, bőrgyulladásban, mérgezésben, allergiában, légúti és egyéb betegségekben . A betegségek kialakulásának valószínűsége a káros anyagoknak való kitettség idejének és koncentrációjuk növekedésével nő.

1.2. A káros anyagok kibocsátására vonatkozó törvényi korlátozások

Az első lépések a kipufogógázokban lévő káros anyagok mennyiségének korlátozására az Egyesült Államokban történtek, ahol a nagyvárosok gázszennyezésének problémája a második világháború után vált a legégetőbbé. A 60-as évek végén, amikor Amerika és Japán nagyvárosai elkezdtek fulladozni a szmogtól, ezen országok kormánybizottságai kezdeményezték. Az új autók mérgező kibocsátásának csökkentését előíró jogszabályok arra kényszerítették a gyártókat, hogy javítsák a motorokat és dolgozzanak ki semlegesítő rendszereket.

1970-ben az Egyesült Államokban törvényt fogadtak el, amely szerint az 1975-ös modellév autóinak kipufogógázaiban a mérgező komponensek szintjének alacsonyabbnak kellett lennie, mint az 1960-as modellévben: CH - 87%-kal. , CO - 82%-kal és NOx - 24%-kal. Hasonló követelményeket legalizáltak Japánban és Európában.

Az ENSZ Európai Gazdasági Bizottsága (UNECE) keretein belül működő Belföldi Közlekedési Bizottság páneurópai szabályokat, előírásokat és szabványokat dolgoz ki a gépjárművek környezetvédelme terén. Az általa kiadott dokumentumokat UNECE-szabályoknak nevezik, és kötelezőek az 1958-as Genfi Megállapodásban részt vevő országokra, amelyekhez Oroszország is csatlakozott.

E szabályok szerint a megengedett károsanyag-kibocsátást 1993 óta korlátozzák: a szén-monoxid esetében 1991-ben 15 g/km-ről 1996-ban 2,2 g/km-re, a szénhidrogének és nitrogén-oxidok összegére pedig 1991-ben 5,1 g/km-re. 0,5 g/km-re 1996-ban. 2000-ben még szigorúbb szabványokat vezettek be (1.2. ábra). A tehergépkocsik dízelmotorjaira vonatkozóan is élesen szigorítják a szabványokat (1.3. ábra).

Rizs. 1.2. A kibocsátási korlátozások dinamikája

legfeljebb 3,5 tonna tömegű járművekhez (benzin)

Az autókra 1993-ban bevezetett szabványok EBPO-I, 1996-ban EURO-II, 2000-ben EURO-III nevet kaptak. Az ilyen szabványok bevezetése az európai szabályokat az amerikai szabványok szintjére hozta.

A szabványok mennyiségi szigorításával egyidejűleg azok minőségi változása következik be. A füst korlátozása helyett bevezették a szilárd részecskék szabványosítását, amelyek felületén az emberi egészségre veszélyes aromás szénhidrogének, különösen a benzopirén adszorbeálódnak.

A részecskekibocsátás szabványosítása sokkal nagyobb mértékben korlátozza a részecskék mennyiségét, mint a füstszabályozás, amely lehetővé teszi, hogy csak a kipufogógázokat láthatóvá tevő részecskék mennyiségét becsüljük meg.

Rizs. 1.3. A 3,5 tonnánál nagyobb össztömegű dízel teherautók káros kibocsátási határértékeinek dinamikája, az EGK által megállapított

A mérgező szénhidrogének kibocsátásának korlátozása érdekében szabványokat vezetnek be a kipufogógázok metánmentes szénhidrogén-tartalmára vonatkozóan. A tervek szerint korlátozzák a formaldehid-kibocsátást. Rendelkezésre áll a benzinmotoros járművek energiaellátó rendszeréből történő üzemanyag-párolgás korlátozása.

Mind az USA-ban, mind az ENSZ-EGB szabályai szabályozzák a járművek futásteljesítményét (80 ezer és 160 ezer km), amely során meg kell felelniük a megállapított toxicitási szabványoknak.

Oroszországban a gépjárművek károsanyag-kibocsátását korlátozó szabványokat a 70-es években kezdték bevezetni: GOST 21393-75 „Dízelmotoros autók. A kipufogógázok füstössége. Mérési normák és módszerek. Biztonsági követelmények” és GOST 17.2.1.02-76 „Természetvédelem. Légkör. Személygépkocsik, traktorok, önjáró mezőgazdasági és útépítő járművek motorjainak kibocsátása. Kifejezések és meghatározások".

A nyolcvanas években elfogadták a GOST 17.2.2.03-87 „Természetvédelem” szabványt. Légkör. A benzinmotoros autók kipufogógázainak szén-monoxid- és szénhidrogén-tartalmának mérésére vonatkozó szabványok és módszerek. Biztonsági követelmények” és GOST 17.2.2.01-84 „Természetvédelem. Légkör. Gépjármű dízelek. A kipufogógázok füstössége. Szabványok és mérési módszerek.”

A szabványok a flotta növekedésével és a hasonló ENSZ-EGB-szabályokhoz való orientációval összhangban fokozatosan szigorodtak. Azonban már a 90-es évek elejétől az orosz szabványok a merevség tekintetében jelentősen alacsonyabbak voltak az ENSZ-EGB által bevezetett szabványoknál.

A lemaradás oka az autóipari és traktortechnikai berendezések üzemeltetéséhez szükséges felkészületlen infrastruktúra. Az elektronikával és közömbösítő rendszerekkel felszerelt járművek megelőzéséhez, javításához és karbantartásához fejlett szervizhálózatra van szükség, képzett személyzettel, korszerű javítóberendezésekkel és mérőberendezésekkel, beleértve a helyszínt is.

Hatályos a GOST 2084-77, amely előírja az ólom-tetraetilént tartalmazó benzin Oroszországban történő gyártását. Az üzemanyag szállítása és tárolása nem garantálja, hogy az ólommentes benzinbe ólomtartalmú maradványok ne kerüljenek. Nincsenek olyan feltételek, amelyek mellett a közömbösítő rendszerrel felszerelt autók tulajdonosai garantáltan nem tankolhatnak ólom-adalékanyagot tartalmazó benzint.

Ennek ellenére folyik a munka a környezetvédelmi követelmények szigorításán. Az Orosz Föderáció Állami Szabványának 1998. április 1-jei 19. sz. határozata jóváhagyta a „Gépjárművek és pótkocsik tanúsítási rendszerében végzett munkák elvégzésének szabályait”, amelyek meghatározzák a 834. számú ENSZ-EGB-szabályok alkalmazásának ideiglenes eljárását. és Oroszországban a 495. sz.

1999. január 1-jén bevezették a GOST R 51105.97 „Belső égésű motorok üzemanyagai” szabványt. Ólommentes benzin. Műszaki feltételek”. 1999 májusában a Gosstandart határozatot fogadott el az autók szennyezőanyag-kibocsátását korlátozó állami szabványok bevezetéséről. A szabványok hiteles szöveget tartalmaznak a 49. és a 83. számú ENSZ-EGB előírással, és 2000. július 1-jén lépnek hatályba. Ugyanebben az évben a GOST R 51832-2001 „Belső égésű motorok kényszergyújtással, benzinnel, ill. gépjárművek” 3,5 tonnát meghaladó össztömegű, ezekkel a motorokkal felszerelve került elfogadásra. Káros anyagok kibocsátása. Műszaki követelmények és vizsgálati módszerek.” 2004. január 1-jén hatályba lépett a GOST R 52033-2003 „Benzines motorral felszerelt autók”. A kipufogógázok szennyezőanyag-kibocsátása. Szabványok és ellenőrzési módszerek a műszaki állapot felmérése során.”

Az egyre szigorúbb szennyezőanyag-kibocsátási szabványoknak való megfelelés érdekében az autógyártók fejlesztik az energia- és gyújtásrendszereket, alternatív üzemanyagokat használnak, semlegesítik a kipufogógázokat, és kombinált erőműveket fejlesztenek.

1.3. Alternatív üzemanyagok

Világszerte nagy figyelmet fordítanak a folyékony kőolaj-üzemanyagok cseppfolyósított szénhidrogén gázzal (propán-bután keverék) és sűrített földgázzal (metán), valamint alkoholtartalmú keverékekkel való helyettesítésére. táblázatban Az 1.3. táblázat a káros anyagok kibocsátásának összehasonlító mutatóit mutatja, amikor a belső égésű motorokat különféle üzemanyagokkal üzemeltetik.

1.3. táblázat

A gázüzemanyag előnyei a magas oktánszám és a semlegesítők alkalmazásának lehetősége. Használatuk során azonban csökken a motor teljesítménye, és az üzemanyag-berendezés nagy tömege és méretei csökkentik a jármű teljesítményét. A gáznemű tüzelőanyagok hátrányai közé tartozik az üzemanyag-berendezések beállítására való nagy érzékenység is. Ha a tüzelőanyag-berendezés gyártási minősége nem kielégítő és az üzemi kultúra rossz, a gázüzemanyaggal működő motor kipufogógázainak toxicitása meghaladhatja a benzines változat értékeit.

A forró éghajlatú országokban elterjedtek az alkoholos üzemanyaggal (metanollal és etanollal) működő motorral felszerelt autók. Az alkoholok használata 20-25%-kal csökkenti a káros anyagok kibocsátását. Az alkoholos üzemanyagok hátrányai közé tartozik a motor indítási teljesítményének jelentős romlása, valamint magának a metanolnak a nagy korrozivitása és toxicitása. Oroszországban jelenleg nem használnak alkoholos üzemanyagot autókhoz.

Hazánkban és külföldön egyaránt egyre nagyobb figyelmet fordítanak a hidrogén használatának gondolatára. Ennek az üzemanyagnak a kilátásait meghatározza környezetbarátsága (az ezzel az üzemanyaggal üzemelő gépkocsik esetében a szén-monoxid-kibocsátás 30-50-szeresére, a nitrogén-oxidok 3-5-szörösére, a szénhidrogén-kibocsátás 2-2,5-szeresére csökken), a korlátlan, ill. nyersanyagok megújuló jellege. A hidrogénüzemanyag bevezetését azonban hátráltatja az energiaigényes járművek hidrogéntároló rendszereinek kialakítása. A jelenleg használt fém-hidrid akkumulátorok, metanolbontó reaktorok és egyéb rendszerek nagyon bonyolultak és drágák. Figyelembe véve a hidrogén kompakt és biztonságos előállítása és gépkocsiban történő tárolásának követelményeivel kapcsolatos nehézségeket is, a hidrogénmotoros autóknak még nincs jelentős gyakorlati alkalmazása.

A belső égésű motorok alternatívájaként nagy érdeklődés övezi az elektrokémiai energiaforrásokat, akkumulátorokat és elektrokémiai generátorokat használó villamos erőműveket. Az elektromos járműveket a változó városi közlekedési feltételekhez való jó alkalmazkodóképességük, a könnyű karbantartásuk és a környezetbarátságuk jellemzi. Gyakorlati alkalmazásuk azonban továbbra is problematikus. Először is, nincsenek megbízható, könnyű és kellően energiaigényes elektrokémiai áramforrások. Másodszor, ha a járműparkot elektrokémiai akkumulátorokkal üzemeltetik, akkor az újratöltés során hatalmas mennyiségű energia fogyasztható. Ezt az energiát többnyire hőerőművekben állítják elő. Ugyanakkor a többszörös energiaátalakítás (kémiai - termikus - elektromos - kémiai - elektromos - mechanikai) miatt a rendszer általános hatásfoka nagyon alacsony, és az erőművek körüli területek környezetszennyezése többszöröse lesz, mint az aktuális értékeket.

1.4. A teljesítmény- és gyújtási rendszerek fejlesztése

A karburátoros energiarendszerek egyik hátránya az üzemanyag egyenetlen eloszlása ​​a motor hengerei között. Ez a belső égésű motor egyenetlen működését okozza, és lehetetlenné teszi a karburátor beállításainak lemerülését a keverék soványsága miatt, valamint egyes hengerekben az égés leállása (növekszik a CH), a többiben dúsított keverék (magas CO-tartalom a kipufogógázban). gázok). Ennek a hátránynak a kiküszöbölésére a hengerek működési sorrendjét 1–2–4–3-ról 1–3–4–2-re változtatták, és optimalizálták a szívócsövek alakját, például a szívócsonkban vevők használatát. . Ezen kívül a karburátorok alá különféle elválasztókat szereltek fel, áramlásvezetőket szereltek fel, fűtötték a szívóvezetéket. A Szovjetunióban autonóm alapjárati rendszert (IAC) fejlesztettek ki és vezettek be a tömeggyártásba. Ezek az intézkedések lehetővé tették a 20. rezsim követelményeinek teljesítését.

Mint fentebb említettük, a városi ciklus során az autó az esetek 40% -ában kényszerített alapjárati üzemmódban (FID) működik - motorfékezés. Ugyanakkor a fojtószelep alatt jóval nagyobb a vákuum, mint alapjárati üzemmódban, ami miatt a levegő-üzemanyag keverék túldúsult, leáll az égés a motor hengereiben, és megnő a káros kibocsátások mennyisége. Az IPH üzemmódok károsanyag-kibocsátásának csökkentése érdekében fojtószelep-csillapító rendszereket (nyitókat) és EPHH kényszerített alapjárati gazdaságosító rendszereket fejlesztettek ki. Az első rendszerek a fojtószelep enyhén nyitásával csökkentik az alatta lévő vákuumot, ezáltal megakadályozzák, hogy a keverék túldúsodjon. A második blokkolja az üzemanyag áramlását a motor hengereibe IPH üzemmódban. A PECH rendszerek akár 20%-kal csökkenthetik a káros kibocsátást, és akár 5%-kal növelhetik az üzemanyag-hatékonyságot városi üzemi körülmények között.

A nitrogén-oxidok NOx kibocsátását az éghető keverék égési hőmérsékletének csökkentésével csökkentették. Ennek érdekében mind a benzin-, mind a dízelmotorok energiarendszerét kipufogógáz-visszavezető berendezéssel látták el. A rendszer bizonyos motorüzemmódokban a kipufogógázok egy részét a kipufogórendszerből a szívócsonkba továbbította.

Az üzemanyag-adagoló rendszerek tehetetlensége nem teszi lehetővé olyan karburátor-konstrukció létrehozását, amely teljes mértékben megfelel az adagolási pontosságra vonatkozó összes követelménynek a motor minden üzemmódjában, különösen az átmenetieknél. A karburátor hátrányainak kiküszöbölésére úgynevezett „injekciós” energiarendszereket fejlesztettek ki.

Eleinte mechanikus rendszerek voltak, amelyek állandó üzemanyag-ellátást biztosítanak a szívószelep területére. Ezek a rendszerek lehetővé tették a kezdeti környezetvédelmi követelmények teljesítését. Jelenleg ezek elektronikus-mechanikus rendszerek frázisos befecskendezéssel és visszacsatolással.

A 70-es években a káros kibocsátás csökkentésének fő módja az egyre soványabb levegő-üzemanyag keverékek használata volt. Megszakítás nélküli gyújtásukhoz a gyújtórendszerek fejlesztésére volt szükség a szikraerő növelése érdekében. Ebben a visszatartó tényező a primer kör mechanikus megszakadása és a nagyfeszültségű energia mechanikus elosztása volt. Ennek a hátránynak a kiküszöbölésére kontakt-tranzisztoros és érintésmentes rendszereket fejlesztettek ki.

Napjainkban egyre elterjedtebbek az érintésmentes gyújtórendszerek, amelyek a nagyfeszültségű energia statikus elosztását egy elektronikus egység szabályozza, és amely egyszerre optimalizálja az üzemanyag-ellátást és a gyújtás időzítését.

A dízelmotoroknál az energiaellátó rendszer fejlesztésének fő iránya a befecskendezési nyomás növelése volt. Ma a norma körülbelül 120 MPa befecskendezési nyomás, az ígéretes motorok pedig 250 MPa-ig. Ez lehetővé teszi az üzemanyag teljesebb elégetését, csökkentve a kipufogógázok CH-tartalmát és részecske-tartalmát. A benzinmotorokhoz hasonlóan a dízelmotorokhoz is olyan elektronikus motorvezérlő rendszereket fejlesztettek ki, amelyek nem teszik lehetővé, hogy a motorok füstölési üzemmódba lépjenek.

Különféle kipufogógáz-semlegesítő rendszereket fejlesztenek ki. Például egy olyan rendszert fejlesztettek ki, amely a kipufogócsatornában egy szűrővel rendelkezik, amely visszatartja a kipufogógáz részecskéit. Egy bizonyos működési idő után az elektronikus egység parancsot ad az üzemanyag-ellátás növelésére. Ez a kipufogógázok hőmérsékletének növekedéséhez vezet, ami viszont koromégéshez és szűrőregenerálódáshoz vezet.

1.5. Semlegesítés

Ugyanebben a 70-es években világossá vált, hogy a toxicitás helyzetének jelentős javulása további eszközök használata nélkül lehetetlen, mivel az egyik paraméter csökkenése a többi paraméter növekedését vonja maga után. Ezért aktívan megkezdtük a kipufogógáz-utókezelő rendszerek fejlesztését.

A semlegesítő rendszereket korábban speciális körülmények között üzemelő gépjárművek esetében alkalmazták, például alagútépítésben és bányafejlesztésben.

A semlegesítők felépítésének két fő elve van: termikus és katalitikus.

Termikus semlegesítő egy égéskamra, amely a motor kipufogócsatornájában található az üzemanyag tökéletlen égéséből származó termékek - CH és CO - utóégetésére. Felszerelhető a kipufogócső helyére és elláthatja funkcióit. A CO és CH oxidációs reakciói meglehetősen gyorsan lezajlanak 830 °C feletti hőmérsékleten és a reakciózónában nem kötött oxigén jelenlétében. A hősemlegesítőket kényszergyújtású motorokon alkalmazzák, amelyekben a termikus oxidációs reakciók hatékony lezajlásához szükséges hőmérsékletet további üzemanyag-ellátás nélkül biztosítják. Ezen motorok kipufogógázainak eleve magas hőmérséklete megemelkedik a reakciózónában a CH és a CO egy részének utóégése következtében, amelyek koncentrációja jóval magasabb, mint a dízelmotoroké.

A termikus semlegesítő (1.4. ábra) egy házból áll, bemeneti (kimeneti) csövekkel és egy vagy két hőálló acéllemezből készült lángcső betéttel. A CH és CO oxidációjához szükséges járulékos levegő jó keveredése a kipufogógázokkal az intenzív örvényképződéssel és a gázok turbulizálásával érhető el, amikor a csövekben lévő lyukakon át áramlik, valamint mozgási irányuk válaszfalrendszerrel történő megváltoztatása következtében. . A CO és CH hatékony elégetése meglehetősen hosszú időt igényel, ezért a semlegesítőben a gázok sebességét alacsonyra állítják, aminek következtében a térfogata viszonylag nagy.

Rizs. 1.4. Termikus semlegesítő

A falakba történő hőátadás következtében a kipufogógázok hőmérséklet-csökkenésének megakadályozása érdekében a kipufogóvezetéket és az átalakítót hőszigeteléssel borítják, a kipufogócsatornákba hővédő pajzsokat helyeznek, és a konvertert a lehető legközelebb kell elhelyezni. a motort lehetőleg. Ennek ellenére a hőátalakító felmelegedése a motor beindítása után jelentős időt vesz igénybe. Ennek csökkentése érdekében a kipufogógázok hőmérsékletét növelik, amit az éghető keverék dúsításával és a gyújtási idő csökkentésével érnek el, bár mindkettő növeli az üzemanyag-fogyasztást. Ilyen intézkedéseket alkalmaznak a stabil láng fenntartása érdekében a motor átmeneti működési körülményei között. A hőbetét segít csökkenteni a CH és CO hatékony oxidációja előtti időt is.

Katalizátorok– reakciókat gyorsító anyagokat tartalmazó eszközök, – katalizátorok . A katalizátorok lehetnek „egyirányúak”, „kétirányúak” vagy „háromutasak”.

Az egy- és kétkomponensű oxidatív típusú semlegesítők elégetik (újraoxidálják) a CO-t (egykomponensű) és a CH-t (kétkomponensű).

2CO + O 2 = 2CO 2(250-300°C-on).

C m H n + (m + n/4) O 2 = mCO 2 + n/2H 2 O(400°C felett).

A semlegesítő egy rozsdamentes acél ház, amely a kipufogórendszerben található. A ház tartalmazza az aktív elemtartó blokkot. Az első semlegesítőket vékony katalizátorréteggel bevont fémgolyókkal töltöttük meg (lásd 1.5. ábra).

Rizs. 1.5. Katalizátoros készülék

A felhasznált hatóanyagok alumínium, réz, króm és nikkel voltak. Az első generációs semlegesítők fő hátrányai az alacsony hatásfok és a rövid élettartam volt. A kén, a szerves szilícium és más, a motorhengerben lévő üzemanyag és olaj égése során keletkező vegyületek „mérgező” hatásaival szemben a legellenállóbbak a nemesfém - platina és palládium - alapú katalizátorok bizonyultak.

Az ilyen semlegesítőkben a hatóanyag hordozója speciális kerámia - egy monolit sok hosszanti méhsejt sejttel. A méhsejt felületére egy speciális durva aljzatot visznek fel. Ez lehetővé teszi a bevonat effektív érintkezési felületét a kipufogógázokkal ~20 ezer m2-re növelni. Az aljzatra lerakódott nemesfémek mennyisége ezen a területen 2-3 gramm, ami lehetővé teszi a viszonylag olcsó termékek tömeggyártásának megszervezését.

A kerámiák 800-850 °C-ig ellenállnak. Az energiaellátó rendszer meghibásodásai (indítási nehézségek) és a túldúsított munkakeverék hosszan tartó működése azt a tényt eredményezi, hogy a felesleges üzemanyag a semlegesítőben ég. Ez a lépek megolvadásához és a semlegesítő meghibásodásához vezet. Manapság fém méhsejteket használnak a katalitikus réteg hordozójaként. Ez lehetővé teszi a munkafelület növelését, kisebb ellennyomás elérését, a konverter üzemi hőmérsékletre való felmelegedésének felgyorsítását és a hőmérsékleti tartomány 1000–1050 °C-ra történő kiterjesztését.

Katalizátorok csökkentő környezettel, vagy háromkomponensű semlegesítők, kipufogógáz-rendszerekben használják, mind a CO- és CH-kibocsátás, mind a nitrogén-oxid-kibocsátás csökkentésére. A semlegesítő katalitikus rétege platina és palládium mellett a ródium ritkaföldfém elemet is tartalmazza. A 600-800 °C-ra hevített katalizátor felületén végbemenő kémiai reakciók eredményeként a kipufogógázokban lévő CO, CH, Nox H2O, CO2, N2 alakul át:

2NO + 2CO = N 2 + 2CO 2.

2NO + 2H2 = N2 + 2H2O.

A háromkomponensű katalizátor hatásfoka valós üzemi körülmények között eléri a 90%-ot, de csak akkor, ha az éghető keverék összetétele legfeljebb 1%-kal tér el a sztöchiometrikustól.

A motor paramétereinek kopás, bizonytalan üzemmódban való működés és az energiaellátó rendszer beállításainak eltolódása miatti változása miatt az éghető keverék sztöchiometrikus összetételét nem lehet csak karburátorok vagy injektorok kialakításával fenntartani. Olyan visszajelzésekre van szükség, amelyek értékelik a motor hengereibe belépő levegő-üzemanyag keverék összetételét.

Ma a legelterjedtebb visszacsatolási rendszer az ún oxigén érzékelő(lambda szonda) ZrO 2 cirkónium kerámia alapú (1.6. ábra).

A lambda szonda érzékeny eleme egy cirkónium kupak 2 . A kupak belső és külső felülete vékony platina-ródium ötvözet réteggel van bevonva, amelyek külső 3 és belső 4 elektródák. Menetes résszel 1 Az érzékelő a kipufogócsatornába van beépítve. Ebben az esetben a külső elektródát feldolgozott gázokkal, a belső elektródát pedig légköri levegővel mossuk.

Rizs. 1.6. Oxigénérzékelő kialakítás

350°C feletti hőmérsékleten a cirkónium-dioxid elnyeri az elektrolit tulajdonságait, és az érzékelő galvanikus elemmé válik. Az érzékelő elektródáknál az EMF nagyságát az oxigén parciális nyomásának aránya határozza meg az érzékeny elem belső és külső oldalán. Szabad oxigén jelenlétében a kipufogógázokban az érzékelő 0,1 V nagyságrendű EMF-et generál. Ha a kipufogógázokban nincs szabad oxigén, az EMF gyakorlatilag 0,9 V-ra ugrik.

A keverék összetételét az érzékelő működési hőmérsékletre való felmelegedése után szabályozzák. A keverék összetételét úgy tartják fenn, hogy megváltoztatják a motor hengereibe szállított üzemanyag mennyiségét az EMF szonda alacsony feszültségről magas feszültségre történő átmenetének határán. Az üzemmód eléréséhez szükséges idő csökkentése érdekében elektromosan fűtött érzékelőket használnak.

A visszacsatolásos és háromkomponensű katalizátoros rendszerek fő hátrányai a következők: a motor képtelensége ólmozott üzemanyaggal üzemeltetni, a konverter és a lambda szonda meglehetősen alacsony élettartama (körülbelül 80 000 km) és a motor ellenállásának növekedése. kipufogórendszer.

Bibliográfia

1. Vyrubov D. N. Belső égésű motorok: dugattyús és kombinált motorok elmélete / D. N. Vyrubov et al.: Mashinostroenie, 1983.
2. Gépjármű- és traktormotorok. (Elmélet, energiarendszerek, tervek és számítások) / Szerk. I. M. Lenin. M.: Feljebb. iskola, 1969.
3. Gépjármű- és traktormotorok: 2 órában Motorok tervezése és számítása / Szerk. I. M. Lenin. 2. kiadás, add. és feldolgozva M.: Feljebb. iskola, 1976.
4. Belső égésű motorok: Dugattyús és kombinált motorok tervezése és működése / Szerk. A. S. Orlina, M. G. Kruglova. 3. kiadás, átdolgozva. és további M.: Gépészet, 1980.
5. Arkhangelsky V. M. Autómotorok / V. M. Arkhangelsky. M.: Gépészmérnök, 1973.
6. Kolchin A.I. Az autó- és traktormotorok számítása / A.I., V.P. M.: Feljebb. iskola, 1971.
7. Belső égésű motorok / Szerk. Dr. Tech. tudomány prof. V. N. Lukanina. M.: Feljebb. iskola, 1985.
8. Khachiyan A. S. Belső égésű motorok / A. S. Khachiyan et al.: Higher. iskola, 1985.
9. Ross Tweg. Benzinbefecskendező rendszerek. Építés, karbantartás, javítás: Praktikus. haszon / Ross Tweg. M.: „A volán mögött” kiadó, 1998.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete