Sažetak: Utjecaj motora s unutrašnjim sagorijevanjem i ekološka situacija. Ekološki problemi korištenja topline

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

SEROV METALURŠKA TEHNIKA

Esej

o ekološkim principima upravljanja životnom sredinom

na temu:Ekološki problemi povezani sa razvojem energetike

ZavršenoA: student

dopisni odjel

IVkurs grupa TiTO

Sochneva Natalya

Provjerio: nastavnik

Chernysheva N.G.

Uvod

1. Ekološki problemi termoenergetike

2. Ekološki problemi hidroenergetike

3. Problemi nuklearne energije

4. Neki načini rješavanja problema moderne energetike

Zaključak

Spisak korišćene literature

Uvod

Postoji figurativan izraz da živimo u eri tri „E“: ekonomije, energije, ekologije. Istovremeno, ekologija kao nauka i način razmišljanja sve više privlači veliku pažnjučovječanstvo.

Ekologija se smatra naukom i akademskom disciplinom koja je dizajnirana da proučava odnose između organizama i okoline u svoj njihovoj raznolikosti. U ovom slučaju, okolina se ne shvata samo kao svet nežive prirode, već i kao uticaj nekih organizama ili njihovih zajednica na druge organizme i zajednice. Ekologija se ponekad povezuje samo sa proučavanjem staništa ili životne sredine. Ovo posljednje je u osnovi tačno sa značajnom izmjenom da se okoliš ne može posmatrati odvojeno od organizama, baš kao i organizmi izvan njihovog staništa. To su komponente jedinstvene funkcionalne cjeline, što je naglašeno gornjom definicijom ekologije kao nauke o odnosu između organizama i okoline.

Energetska ekologija je grana proizvodnje koja se razvija neviđeno brzim tempom. Ako se stanovništvo udvostruči za 40-50 godina u uslovima savremene demografske eksplozije, onda se u proizvodnji i potrošnji energije to dešava svakih 12-15 godina. Sa takvim odnosom između stopa rasta stanovništva i energije, raspoloživost energije raste eksponencijalno ne samo u ukupnom smislu, već i po glavi stanovnika.

Trenutno energetske potrebe obezbjeđuju se uglavnom iz tri vrste energetskih resursa: organsko gorivo, voda i atomsko jezgro. Energiju vode i atomsku energiju čovjek koristi nakon što je pretvori u električnu energiju. Istovremeno, značajna količina energije sadržana u organskom gorivu koristi se u obliku toplinske energije, a samo dio se pretvara u električnu energiju. Međutim, u oba slučaja, oslobađanje energije iz organskog goriva povezano je s njegovim sagorijevanjem, a samim tim i ispuštanjem produkata izgaranja u okoliš.

Svrha ovog rada je proučavanje uticaja na životnu sredinu različitih vrsta energije (termoelektrana, hidroenergija, nuklearna energija) i razmatranje načina za smanjenje emisija i zagađenja od energetskih objekata. Prilikom pisanja ovog eseja, postavio sam sebi zadatak da identificiram načine rješavanja problema svake od razmatranih vrsta energije.

1. Ekolozitehnički problemi termoenergetike

Utjecaj termoelektrana na okoliš u velikoj mjeri ovisi o vrsti goriva koje se sagorijeva (čvrsto i tekuće).

Kada gori čvrsto gorivo Leteći pepeo sa česticama neizgorelog goriva, sumpordioksidom i sumpornim anhidridima, azotnim oksidima, određenom količinom fluoridnih jedinjenja, kao i gasoviti produkti nepotpunog sagorevanja goriva ulaze u atmosferu. U nekim slučajevima, elektrofilterski pepeo, osim netoksičnih komponenti, sadrži i više štetnih nečistoća. Tako pepeo donjeckih antracita sadrži arsen u malim količinama, a pepeo Ekibastuza i nekih drugih ležišta sadrži slobodni silicijum dioksid, a pepeo od škriljaca i uglja Kansko-Ačinskog basena sadrži slobodni kalcijum oksid.

ugalj - najzastupljenijeg fosilnog goriva na našoj planeti. Stručnjaci vjeruju da će njegove rezerve trajati 500 godina. Osim toga, ugalj je ravnomjernije raspoređen širom svijeta i ekonomičniji je od nafte. Ugalj se može koristiti za proizvodnju sintetičkog tekućeg goriva. Odavno je poznat način dobijanja goriva preradom uglja. Međutim, cijena takvih proizvoda bila je previsoka. Proces se odvija pod visokim pritiskom. Ovo gorivo ima jednu neospornu prednost - ima veći oktanski broj. To znači da će biti ekološki prihvatljiviji.

Treset. Kada se treset koristi za energiju, postoji niz negativnih posljedica po okoliš koje nastaju kao rezultat vađenja treseta u velikim razmjerima. To uključuje, posebno, poremećaj režima vodnih sistema, promjene pejzaža i pokrivača tla u područjima iskopavanja treseta, pogoršanje kvaliteta lokalnih izvora slatke vode i zagađenje zraka, te naglo pogoršanje uslova života životinja. Značajne ekološke poteškoće također nastaju zbog potrebe transporta i skladištenja treseta.

Kada gori tečno gorivo(lož ulje) sa dimnim gasovima atmosferski vazduh unose: sumpor-dioksid i sumporni anhidridi, oksidi azota, jedinjenja vanadijuma, natrijumove soli, kao i supstance koje se uklanjaju sa površine kotlova tokom čišćenja. WITH ekološke pozicije tečno gorivo je „higijenično“. U ovom slučaju potpuno nestaje problem deponija pepela, koje zauzimaju velike površine, isključuju njihovu korisnu upotrebu i predstavljaju izvor stalnog zagađenja zraka na području stanice zbog prenošenja dijela pepela vjetrovima. . U produktima sagorevanja tečnih goriva nema letećeg pepela.

Prirodni gas. Kada se prirodni plin sagorijeva, dušikovi oksidi su značajan zagađivač atmosfere. Međutim, emisija dušikovih oksida pri sagorijevanju prirodnog plina u termoelektranama je u prosjeku 20% manja nego pri sagorijevanju uglja. To se ne objašnjava svojstvima samog goriva, već karakteristikama procesa sagorijevanja. Koeficijent viška zraka pri sagorijevanju uglja je manji nego kod sagorijevanja prirodnog plina. Dakle, prirodni plin je ekološki najprihvatljiviji čist izgled energetsko gorivo i oslobađanje azotnih oksida tokom sagorevanja.

Složeni uticaj termoenergetskih preduzeća na biosferu u celini ilustrovan je u tabeli. 1.

Tako se kao gorivo u termoelektranama koriste ugalj, nafta i naftni proizvodi, prirodni plin i rjeđe drvo i treset. Glavne komponente zapaljivih materijala su ugljik, vodonik i kisik; manje količine sadrže sumpor i dušik; prisutni su i tragovi metala i njihovih spojeva (najčešće oksidi i sulfidi).

U termoenergetici izvor velikih atmosferskih emisija i krupnog čvrstog otpada su termoelektrane, preduzeća i termoelektrane, odnosno svaka preduzeća čiji rad uključuje sagorevanje goriva.

Zajedno sa gasovitim emisijama, proizvodnja toplotne energije proizvodi ogromne količine čvrstog otpada. To uključuje pepeo i šljaku.

Otpad iz postrojenja za pripremu uglja sadrži 55-60% SiO 2, 22-26% Al 2 O 3, 5-12% Fe 2 O 3, 0,5-1% CaO, 4-4,5% K 2 O i Na 2 O i više do 5% C. Završavaju na deponijama, koje stvaraju prašinu, dim i dramatično pogoršavaju stanje atmosfere i okolnih područja.

Život na Zemlji je nastao u uslovima redukujuće atmosfere, a tek mnogo kasnije, nakon oko 2 milijarde godina, biosfera je postepeno transformisala redukujuću atmosferu u oksidacionu. Gde živa materija prethodno uklonio razne tvari iz atmosfere, posebno ugljični dioksid, formirajući ogromne naslage krečnjaka i drugih spojeva koji sadrže ugljik. Sada je naša tehnogena civilizacija formirala snažan tok redukcijskih plinova, prvenstveno zbog sagorijevanja fosilnih goriva za proizvodnju energije. Za 30 godina, od 1970. do 2000. godine, oko 450 milijardi barela nafte, 90 milijardi tona uglja, 11 triliona. m 3 gasa (tabela 2).

Emisije u zrak iz elektrane od 1000 MW godišnje (tone)

Glavni dio emisije je ugljični dioksid - oko 1 milion tona u smislu ugljenika 1 Mt. Co otpadne vode termoelektrana godišnje ukloni 66 tona organske materije, 82 tone sumporne kiseline, 26 tona hlorida, 41 tonu fosfata i skoro 500 tona suspendovanih čestica. Pepeo iz elektrana često sadrži povišene koncentracije teških, rijetkih zemalja i radioaktivnih tvari.

Za elektranu na ugalj potrebno je 3,6 miliona tona uglja, 150 m 3 vode i oko 30 milijardi m 3 vazduha godišnje. Gore navedene brojke ne uzimaju u obzir ekološke poremećaje povezane s rudarstvom i transportom uglja.

Ako uzmemo u obzir da takva elektrana aktivno radi nekoliko decenija, njen uticaj se može uporediti sa efektom vulkana. Ali ako potonji obično ispušta vulkanske proizvode u velikim količinama jednokratno, tada elektrana to čini stalno. Desecima hiljada godina vulkanska aktivnost nije mogla imati bilo kakav primjetni uticaj na sastav atmosfere, ali je ljudska ekonomska aktivnost tokom nekih 100-200 godina izazvala takve promjene, uglavnom zbog sagorijevanja fosila. goriva i emisije gasova staklene bašte iz uništenih i deformisanih ekosistema.

Koeficijent korisna akcija elektrana je još uvijek mali i iznosi 30-40%, većina goriva se sagorijeva uzalud. Dobivena energija se koristi na ovaj ili onaj način i na kraju se pretvara u toplinu, odnosno, pored hemijskog zagađenja, u biosferu ulazi i toplotno zagađenje.

Zagađenje i otpad iz energetskih objekata u obliku plina, tekućine i čvrste faze podijeljeni su u dva toka: jedan uzrokuje globalne promjene, a drugi regionalne i lokalne. Ista situacija je iu drugim sektorima privrede, ali energija i sagorevanje fosilnih goriva i dalje ostaju izvor glavnih globalnih zagađivača. Oni ulaze u atmosferu, a zbog njihove akumulacije mijenja se koncentracija plinskih komponenti u tragovima u atmosferi, uključujući i stakleničke plinove. U atmosferi su se pojavili plinovi koji su u njoj prije praktički odsutni - hlorofluorougljici. Riječ je o globalnim zagađivačima koji imaju visok efekat staklene bašte, a istovremeno učestvuju u uništavanju ozonskog omotača stratosfere.

Stoga, treba napomenuti da na moderna pozornica termoelektrane emituju u atmosferu oko 20% ukupne količine cjelokupnog opasnog industrijskog otpada. Oni značajno utiču na životnu sredinu područja na kojem se nalaze i stanje biosfere u celini. Najštetnije su kondenzacijske elektrane koje rade na niskokvalitetna goriva. Tako se pri sagorevanju 1060 tona donjeckog uglja na stanici za 1 sat iz kotlovskih peći ukloni 34,5 tona šljake, 193,5 tona pepela iz bunkera elektrofiltera koji prečišćavaju gasove za 99% i 10 miliona m3 ispuštaju se kroz cijevi u atmosferu.dimni plinovi. Ovi gasovi, pored ostataka azota i kiseonika, sadrže 2350 tona ugljen-dioksida, 251 tonu vodene pare, 34 tone sumpor-dioksida, 9,34 tone azotnih oksida (u smislu dioksida) i 2 tone letećeg pepela koji nije „uhvaćen”. ” električnim filterima.

Otpadne vode iz termoelektrana i atmosferske vode sa njihovog područja, onečišćene otpadom iz tehnoloških ciklusa elektrana i koje sadrže vanadijum, nikl, fluor, fenole i naftne derivate, prilikom ispuštanja u vodna tijela mogu uticati na kvalitet vode i vodenih organizama. Promjena hemijskog sastava pojedinih supstanci dovodi do narušavanja uspostavljenih uslova života u akumulaciji i utiče na sastav vrsta i brojnost vodenih organizama i bakterija te u konačnici može dovesti do poremećaja u procesima samopročišćavanja rezervoara od zagađenja. i do pogoršanja njihovog sanitarnog stanja.

Opasnost predstavlja i takozvano termičko zagađenje vodnih tijela s različitim kršenjima njihovog stanja. Termoelektrane proizvode energiju pomoću turbina koje pokreće zagrijana para. Kada turbine rade, potrebno je izduvnu paru hladiti vodom, tako da iz elektrane kontinuirano napušta mlaz vode, obično zagrijan za 8-12 °C i ispušten u rezervoar. Velike termoelektrane zahtijevaju velike količine vode. Ispuštaju 80-90 m3/s vode u zagrijanom stanju. To znači da snažan tok tople vode, približno iste veličine kao rijeka Moskva, kontinuirano ulazi u rezervoar.

Zona grijanja, formirana na ušću tople "rijeke", je svojevrsni dio akumulacije u kojoj je temperatura maksimalna na mjestu izlijevanja i opada s udaljenosti od njega. Grejne zone velikih termoelektrana pokrivaju površinu od nekoliko desetina kvadratnih kilometara. Zimi se polynyas formiraju u zoni grijanja (u sjevernim i srednjim geografskim širinama). Tokom ljetnih mjeseci, temperature u zonama grijanja zavise od prirodne temperature vode koja se uzima. Ako je temperatura vode u rezervoaru 20 °C, onda u zoni grijanja može doseći 28-32 °C.

Kao rezultat povećanja temperature u akumulaciji i kršenja njihovog prirodnog hidrotermalnog režima, intenziviraju se procesi "cvjetanja" vode, smanjuje se sposobnost rastvaranja plinova u vodi, mijenjaju se fizička svojstva vode, a sve kemijske i biološki procesi teče u njoj, itd. U zoni grijanja, prozirnost vode se smanjuje, pH se povećava, a brzina razgradnje lako oksidiranih tvari raste. Brzina fotosinteze u takvoj vodi primjetno se smanjuje.

2. Ekološki problemi hidroenergetike

Najvažnija karakteristika hidroenergetskih resursa u odnosu na izvore goriva i energije je njihova kontinuirana obnovljivost. Odsustvo potrebe za gorivom za hidroelektrane određuje nisku cijenu električne energije koju proizvode hidroelektrane. Stoga je izgradnji hidroelektrana, uprkos značajnim specifičnim kapitalnim ulaganjima po 1 kW instalisane snage i dugim rokovima izgradnje, pridavao i dobija veliki značaj, posebno kada je povezana sa lokacijom elektrointenzivnih industrija.

Hidroelektrana je kompleks objekata i opreme kroz koje se energija protoka vode pretvara u električnu energiju. Hidroelektrana se sastoji od serijskog kola hidraulične konstrukcije, koji osigurava potrebnu koncentraciju protoka vode i stvara pritisak, te energetsku opremu koja pretvara energiju vode koja se kreće pod pritiskom u mehaničku rotaciju, koja se, zauzvrat, pretvara u električnu energiju.

Uprkos relativnoj jeftinosti energije dobijene iz hidro resursa, njihovo učešće u energetskom bilansu se postepeno smanjuje. To je zbog iscrpljivanja najjeftinijih resursa i zbog velikog teritorijalnog kapaciteta nizinskih akumulacija. Vjeruje se da u budućnosti globalna proizvodnja hidroelektrične energije neće prelaziti 5% ukupne.

Jedan od najvažnijih razloga za smanjenje udjela energije dobivene iz hidroelektrana je snažan utjecaj svih faza izgradnje i eksploatacije hidrauličnih objekata na okoliš (tablica 3).

Prema različitim studijama, jedan od najvažnijih uticaja hidroenergije na životnu sredinu je otuđenje značajnih površina plodnog (plavnog) zemljišta za akumulacije. U Rusiji, gde se korišćenjem hidro resursa ne proizvodi više od 20% električne energije, tokom izgradnje hidroelektrana poplavljeno je najmanje 6 miliona hektara zemljišta. Na njihovom mjestu uništeni su prirodni ekosistemi.

Značajne površine zemljišta u blizini rezervoara doživljavaju poplave kao rezultat porasta nivoa podzemnih voda. Ova zemljišta, po pravilu, postaju močvarna. U ravničarskim uslovima, poplavljena zemljišta mogu činiti 10% ili više poplavljenih. Uništavanje zemljišta i njihovih inherentnih ekosistema takođe nastaje kao rezultat njihovog uništavanja vodom (abrazija) tokom formiranja obale. Procesi abrazije obično traju decenijama i rezultiraju preradom velikih masa tla, zagađenjem vode i zamuljavanjem akumulacija. Dakle, izgradnja akumulacija je povezana s oštrim poremećajem hidrološkog režima rijeka, njihovih karakterističnih ekosistema i sastava vrsta vodenih organizama.

U rezervoarima se zagrijavanje vode naglo povećava, što pojačava gubitak kisika i druge procese uzrokovane termičkim zagađenjem. Ovo posljednje, zajedno s akumulacijom hranjivih tvari, stvara uvjete za zarastanje vodenih tijela i intenzivan razvoj algi, uključujući otrovne plavo-zelene. Iz tih razloga, kao i zbog sporog obnavljanja vode, njihova sposobnost samopročišćavanja je naglo smanjena.

Pogoršanje kvaliteta vode dovodi do smrti mnogih njenih stanovnika. Učestalost bolesti u ribljim fondovima je u porastu, posebno incidencija helminta. Okusne kvalitete stanovnika vodenog okoliša se smanjuju.

Narušavaju se migracioni putevi riba, uništavaju se hranilišta, mrijestilišta itd. Volga je u velikoj mjeri izgubila na značaju mrijestilišta kaspijske jesetre nakon izgradnje kaskade hidroelektrana na njoj.

Na kraju, riječni sistemi blokirani akumulacijama pretvaraju se iz tranzitnih u tranzitno-akumulativne. Osim nutrijenata, ovdje se nakupljaju teški metali, radioaktivni elementi i mnoge otrovne kemikalije s dugim vijekom trajanja. Proizvodi akumulacije čine problematičnim korištenje teritorija koje su zauzele akumulacije nakon njihove likvidacije.

Rezervoari imaju značajan uticaj na atmosferske procese. Na primjer, u aridnim (aridnim) regijama, isparavanje sa površine akumulacija premašuje isparavanje sa jednake kopnene površine za desetine puta.

Povećano isparavanje povezano je sa smanjenjem temperature zraka i povećanjem pojava magle. Razlika u toplotnim bilansima akumulacija i susjednog zemljišta određuje formiranje lokalnih vjetrova kao što je povjetarac. Ove, kao i druge pojave, rezultiraju promjenom ekosistema (ne uvijek pozitivnim) i promjenom vremena. U nekim slučajevima, u području akumulacija potrebno je promijeniti smjer poljoprivrede. Na primjer, u južnim regijama naše zemlje neki usjevi koji vole toplinu (dinje) nemaju vremena za sazrijevanje, povećava se učestalost biljnih bolesti, a kvaliteta proizvoda se pogoršava.

Ekološki troškovi hidraulične izgradnje su znatno niži u planinskim područjima, gdje su akumulacije obično male površine. Međutim, u planinskim područjima sklonim potresima, akumulacije mogu izazvati zemljotrese. Povećava se vjerovatnoća odrona i vjerovatnoća katastrofa kao posljedica mogućeg uništenja brana. Tako je 1960. godine u Indiji (država Gunjarat) voda odnijela 15 hiljada života kao rezultat kvara brane.

Zbog specifičnosti tehnologije korišćenja vodene energije, hidroenergetski objekti transformišu prirodne procese na veoma duge periode. Na primjer, akumulacija hidroelektrane (ili sistem akumulacija u slučaju kaskade hidroelektrane) može postojati desetinama ili stotinama godina, dok se umjesto prirodnog vodotoka pojavljuje umjetno uređen objekat koji je napravio čovjek. prirodni procesi- prirodno-tehnički sistem (PTS). U ovom slučaju, zadatak se svodi na formiranje PTS-a koji bi osigurao pouzdano i ekološki prihvatljivo formiranje kompleksa. Istovremeno, odnos između glavnih podsistema PTS-a (tehnogenog objekta i prirodnog okruženja) može biti značajno različit u zavisnosti od odabranih prioriteta – tehničkih, ekoloških, socio-ekonomskih itd., a princip ekološke sigurnosti može biti formulisana, na primjer, kao održavanje određenog stabilnog stanja stvorenog PTS-a.

Efikasan način da se smanji plavljenje teritorija je povećanje broja hidroelektrana u kaskadi sa smanjenjem u svakoj fazi pritiska i, posljedično, površine rezervoara.

Drugi ekološki problem hidroenergetike vezan je za procjenu kvaliteta vodne sredine. Postojeće zagađenje vode uzrokovano je netehnološkim procesima proizvodnje električne energije u hidroelektranama (količine zagađenja koje dolaze iz otpadnih voda hidroelektrane čine zanemariv udio u ukupna masa zagađenje privrednog kompleksa), te nizak kvalitet sanitarnih radova prilikom stvaranja rezervoara i ispuštanja neprečišćenih otpadnih voda u vodna tijela.

Većina nutrijenata koje donose rijeke zadržavaju se u akumulacijama. Za toplog vremena, alge se mogu masovno razmnožavati u površinskim slojevima rezervoara obogaćenog nutrijentima ili eutrofnog rezervoara. Tokom fotosinteze, alge troše hranljive materije iz rezervoara i proizvode velike količine kiseonika. Mrtve alge daju vodi neprijatan miris i ukus, prekrivaju dno debelim slojem i sprečavaju ljude da se odmaraju na obalama rezervoara.

U prvim godinama nakon što se rezervoar napuni, u njemu se pojavljuje mnogo raspadnute vegetacije, a „novo“ tlo može naglo smanjiti nivo kiseonika u vodi. Truljenje organska materija može dovesti do oslobađanja ogromnih količina stakleničkih plinova – metana i ugljičnog dioksida.

Kada se razmatra uticaj hidroelektrana na životnu sredinu, ipak treba imati u vidu spasonosnu funkciju hidroelektrana. Dakle, proizvodnja svake milijarde kWh električne energije u hidroelektranama umjesto u termoelektranama dovodi do smanjenja smrtnosti stanovništva za 100-226 ljudi godišnje.

3. Problemi nuklearne energije

Nuklearna energija se trenutno može smatrati najperspektivnijom. To je zbog relativno velikih rezervi nuklearnog goriva i njegovog blagog utjecaja na okoliš. Prednosti uključuju i mogućnost izgradnje nuklearnih elektrana bez vezivanja za ležišta resursa, jer njihov transport ne zahtijeva značajne troškove zbog malih količina. Dovoljno je napomenuti da 0,5 kg nuklearnog goriva proizvodi istu količinu energije kao sagorijevanje 1000 tona uglja.

Poznato je da su procesi koji su u osnovi proizvodnje energije u nuklearnim elektranama reakcije fisije atomska jezgra- mnogo opasnije od, na primjer, procesa sagorijevanja. Zato nuklearna energija, po prvi put u istoriji industrijskog razvoja, pri proizvodnji energije primenjuje princip maksimalne bezbednosti uz najveću moguću produktivnost.

Dugogodišnje iskustvo u radu nuklearnih elektrana u svim zemljama pokazuje da one nemaju primjetan uticaj na životnu sredinu. Do 2000. godine prosječno vrijeme rada nuklearnih elektrana bilo je 20 godina. Pouzdanost, sigurnost i ekonomska efikasnost nuklearnih elektrana zasnivaju se ne samo na striktnoj regulaciji procesa rada nuklearnih elektrana, već i na minimiziranju uticaja nuklearnih elektrana na životnu sredinu na apsolutni minimum.

U tabeli U tabeli 4 prikazani su uporedni podaci iz nuklearnih elektrana i termoelektrana o potrošnji goriva i zagađenju okoliša godišnje snage 1000 MW.

Potrošnja goriva i zagađenje

Tokom normalnog rada nuklearne elektrane, emisije radioaktivnih elemenata u okoliš su izuzetno neznatne. U prosjeku su 2-4 puta manje nego kod termoelektrana iste snage.

Do maja 1986. godine, 400 energetskih jedinica koje su radile u svijetu i davale su više od 17% električne energije povećale su prirodnu pozadinu radioaktivnosti za najviše 0,02%. Prije katastrofe u Černobilju u našoj zemlji nijedna industrija nije imala niži stepen ozljeda na radu od nuklearnih elektrana. 30 godina prije tragedije, 17 ljudi je poginulo u nesrećama, a ne zbog radijacije. Nakon 1986. godine, glavna ekološka opasnost od nuklearnih elektrana počela se povezivati s mogućnošću nesreće. Iako je njihova vjerovatnoća u modernim nuklearnim elektranama mala, ne može se isključiti. Najveća nesreća ove vrste je nesreća koja se dogodila na četvrtom bloku nuklearne elektrane u Černobilju.

Prema različitim izvorima, ukupno oslobađanje produkata fisije sadržanih u reaktoru kretalo se od 3,5% (63 kg) do 28% (50 tona). Poređenja radi, treba napomenuti da je bomba bačena na Hirošimu proizvela samo 740 g radioaktivnog materijala.

Kao rezultat nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil, područje u radijusu od više od 2 hiljade km, koje pokriva više od 20 zemalja, bilo je izloženo radioaktivnoj kontaminaciji. Unutar bivšeg SSSR-a pogođeno je 11 regija u kojima živi 17 miliona ljudi. Ukupna površina kontaminiranih teritorija prelazi 8 miliona hektara, odnosno 80.000 km 2. U Rusiji su najviše pogođene regije Bryansk, Kaluga, Tula i Oryol. Mrlje zagađenja postoje u Belgorodu, Rjazanju, Smolensku, Lenjingradu i drugim regijama. U nesreći je umrla 31 osoba, a više od 200 osoba dobilo je dozu zračenja koja je dovela do radijacijske bolesti. Iz najopasnije (30-kilometarske) zone odmah nakon nesreće evakuisano je 115 hiljada ljudi. Povećava se broj žrtava i broj evakuisanih stanovnika, širi se zona kontaminacije kao rezultat kretanja radioaktivnih materija vjetrom, požara, transporta itd. Posljedice nesreće će uticati na živote nekoliko generacija.

Nakon nesreće u Černobilju, programi izgradnje nuklearnih elektrana privremeno su obustavljeni ili obustavljeni u mnogim zemljama na zahtjev javnosti, ali je nuklearna energija nastavila da se razvija u 32 zemlje.

Sada su rasprave o prihvatljivosti ili neprihvatljivosti nuklearne energije počele da opadaju, postalo je jasno da svijet ne može ponovo uroniti u mrak niti se pomiriti s izuzetno opasnim utjecajem na atmosferu ugljičnog dioksida i drugih produkata sagorijevanja fosilnih goriva štetno za ljude. Već tokom 1990. godine na električnu mrežu priključeno je 10 novih nuklearnih elektrana. Izgradnja nuklearnih elektrana ne prestaje: krajem 1999. godine u svijetu je radilo 436 nuklearnih elektrana, u odnosu na 434 registrovane 1998. godine. Ukupni električni kapacitet elektrana koje rade u svijetu je oko 335 GW (1 GW = 1000 MW = 10 9 W). Nuklearne elektrane koje rade pokrivaju 7% svjetskih energetskih potreba, a njihov udio u globalnoj proizvodnji električne energije iznosi 17%. Samo u zapadnoj Evropi nuklearne elektrane proizvode u prosjeku oko 50% sve električne energije.

Ako sada sve nuklearne elektrane koje rade u svijetu zamijenimo termoelektranama, nanijela bi se nepopravljiva šteta svjetskoj ekonomiji, cijeloj našoj planeti i svakom čovjeku ponaosob. Ovaj zaključak se temelji na činjenici da proizvodnja energije iz nuklearnih elektrana istovremeno sprečava godišnje oslobađanje do 2.300 miliona tona ugljen-dioksida, 80 miliona tona sumpor-dioksida i 35 miliona tona azotnih oksida u Zemljinu atmosferu smanjenjem količine fosilnih goriva sagorijenih u termoelektranama. Osim toga, pri sagorijevanju organsko gorivo (ugalj, nafta) ispušta u atmosferu ogromnu količinu radioaktivnih tvari koje sadrže uglavnom izotope radijuma s vremenom poluraspada od oko 1600 godina! U tom slučaju ne bi bilo moguće ukloniti sve te opasne tvari iz atmosfere i zaštititi stanovništvo Zemlje od njihovog djelovanja. Evo samo jednog konkretnog primjera. Zatvaranje nuklearne elektrane Barsebæk 1 u Švedskoj dovelo je do toga da Švedska uvozi električnu energiju iz Danske prvi put u 30 godina. Ekološke posljedice ovoga su sljedeće: dodatnih skoro 350 hiljada tona uglja iz Rusije i Poljske spaljeno je u elektranama na ugalj u Danskoj, što je dovelo do povećanja emisije ugljičnog dioksida za 4 miliona tona (!) godišnje i značajno povećanje količine kiselih kiša koje padaju u cijelom južnom dijelu Švedske.

Izgradnja nuklearnih elektrana odvija se na udaljenosti od 30-35 km od velikih gradova. Prostor treba da bude dobro provetren i da ne bude poplavljen tokom poplava. Oko nuklearne elektrane predviđeno je mjesto za sanitarnu zaštitnu zonu u kojoj je zabranjeno stanovanje.

U Ruskoj Federaciji trenutno radi 29 elektrana u devet nuklearnih elektrana ukupne instalisane električne snage 21,24 GW. U 1995-2000 Nuklearne elektrane u Rusiji proizvele su više od 13% ukupne proizvodnje električne energije u zemlji, sada je 14,4%. Po ukupnom instaliranom kapacitetu nuklearne energije, Rusija je na petom mjestu nakon SAD-a, Francuske, Japana i Njemačke. Trenutno, više od 100 milijardi kWh proizvedenih u nuklearnim jedinicama zemlje daje značajan i neophodan doprinos energetskom snabdijevanju njenog evropskog dijela – 22% ukupne proizvedene električne energije. Električna energija proizvedena u nuklearnim elektranama je za više od 30% jeftinija nego u termoelektranama na fosilna goriva.

Sigurnost rada nuklearnih elektrana jedan je od najvažnijih zadataka ruske industrije nuklearne energije. Svi planovi za izgradnju, rekonstrukciju i modernizaciju nuklearnih elektrana u Rusiji provode se samo uzimajući u obzir savremene zahtjeve i standarde. Proučavanje stanja glavne opreme operativnih ruskih nuklearnih elektrana pokazalo je da je produljenje njenog vijeka trajanja za najmanje još 5-10 godina sasvim moguće. Štaviše, zahvaljujući implementaciji odgovarajućeg skupa radova za svaku energetsku jedinicu, uz održavanje visokog nivoa sigurnosti.

Kako bi se osigurao dalji razvoj nuklearne energije u Rusiji, 1998. godine usvojen je „Program razvoja nuklearne energije Ruske Federacije za 1998-2000. i za period do 2010. Napominje da su 1999. godine ruske nuklearne elektrane proizvele 16% više energije nego 1998. Za proizvodnju ove količine energije u termoelektranama bilo bi potrebno 36 milijardi m 3 gasa, u vrijednosti od 2,5 milijardi dolara u izvoznim cijenama. 90% povećanja potrošnje energije u zemlji ostvareno je njenom proizvodnjom u nuklearnim elektranama.

Procjena perspektiva razvoja globalne nuklearne energije, najmjerodavnija međunarodne organizacije, vezano za proučavanje globalnih problema goriva i energije, sugerira da nakon 2010-2020. U svijetu će se ponovo povećati potreba za masovnom izgradnjom nuklearnih elektrana. Prema realnoj verziji, predviđa se da će sredinom 21.st. oko 50 zemalja imaće nuklearnu energiju. Istovremeno, ukupni instalirani električni kapaciteti nuklearnih elektrana u svijetu će se skoro udvostručiti do 2020. godine - dostići 570 GW, a do 2050. godine - 1100 GW.

4. Neki načini rješavanja problema moderne energetike

Nema sumnje da će u bliskoj budućnosti toplotna energija ostati dominantna u energetskom bilansu svijeta i pojedinih zemalja. Postoji velika vjerovatnoća povećanja udjela uglja i drugih vrsta manje čistih goriva u proizvodnji energije. S tim u vezi razmotrićemo neke načine i metode njihove upotrebe koji mogu značajno smanjiti negativan uticaj na životnu sredinu. Ove metode se uglavnom zasnivaju na poboljšanju tehnologija za pripremu goriva i prikupljanje opasnog otpada. Među njima su sljedeće:

1. Upotreba i unapređenje uređaja za čišćenje. Trenutno mnoge termoelektrane uglavnom hvataju čvrste emisije koristeći različite vrste filtera. Najagresivniji zagađivač, sumpor-dioksid, ne hvata se u mnogim termoelektranama ili se hvata u ograničenim količinama. Istovremeno, postoje termoelektrane (SAD, Japan) koje obavljaju gotovo potpuno uklanjanje ovog zagađivača, kao i dušikovih oksida i drugih štetnih zagađivača. U tu svrhu koriste se specijalne instalacije za odsumporavanje (za hvatanje sumpordioksida i trioksida) i denitrifikaciju (za hvatanje dušikovih oksida). Najrasprostranjenije hvatanje oksida sumpora i dušika provodi se propuštanjem dimnih plinova kroz otopinu amonijaka. Krajnji proizvodi ovog procesa su amonijum nitrat, koji se koristi kao mineralno đubrivo, ili rastvor natrijum sulfita (sirovina za hemijska industrija). Takve instalacije zahvataju do 96% sumpornih oksida i više od 80% azotnih oksida. Postoje i druge metode prečišćavanja ovih gasova.

2. Smanjenje ulaska sumpornih jedinjenja u atmosferu kroz preliminarnu desulfurizaciju (desulfurizaciju) uglja i drugih vrsta goriva (nafta, gas, uljni škriljci) hemijskim ili fizičkim metodama. Ove metode omogućavaju izdvajanje od 50 do 70% sumpora iz goriva prije nego što se spali.

3. Veliki i stvarne prilike smanjenje ili stabilizacija protoka zagađenja u životnu sredinu povezano je sa uštedom energije. Takve mogućnosti su posebno velike zbog smanjenja energetskog intenziteta nastalih proizvoda. Na primjer, u SAD-u se u prosjeku troši 2 puta manje energije po jedinici proizvedenog proizvoda nego u bivši SSSR. U Japanu je takva potrošnja bila tri puta manja. Uštede energije smanjenjem potrošnje metala proizvoda, poboljšanjem njihove kvalitete i povećanjem životnog vijeka proizvoda nisu ništa manje stvarne. Obećavajuća je ušteda energije kroz prelazak na visokotehnološke tehnologije povezane s korištenjem računara i drugih niskostrujnih uređaja.

4. Ništa manje značajne su mogućnosti uštede energije u svakodnevnom životu i na poslu poboljšanjem izolacijskih svojstava zgrada. Prava ušteda energije dolazi od zamjene žarulja sa žarnom niti s efikasnošću od oko 5% fluorescentnim sijalicama, čija je efikasnost nekoliko puta veća. Izuzetno je rasipno koristiti električnu energiju za proizvodnju topline. Važno je imati na umu da je proizvodnja električne energije u termoelektranama povezana s gubitkom približno 60-65% toplinske energije, a u nuklearnim elektranama - najmanje 70% energije. Energija se također gubi kada se prenosi žicama na daljinu. Stoga je direktno sagorijevanje goriva za proizvodnju topline, posebno plina, mnogo racionalnije od pretvaranja u električnu energiju, a zatim natrag u toplinu.

5. Efikasnost goriva također se značajno povećava kada se koristi umjesto termoelektrana u termoelektranama. U potonjem slučaju, objekti proizvodnje energije su bliži mjestima njene potrošnje i time se smanjuju gubici povezani s prijenosom na daljinu. Termoelektrane uz električnu energiju koriste toplinu koju zahvaćaju rashladna sredstva. Istovremeno, vjerovatnoća termičkog zagađenja vodenog okoliša značajno je smanjena. Najekonomičniji način dobivanja energije je u malim instalacijama kao što su termoelektrane (iogenacija) direktno u zgradama. U tom slučaju gubici toplotne i električne energije su svedeni na minimum. Takve metode se sve više koriste u nekim zemljama.

Zaključak

Zato sam pokušao da pokrijem sve aspekte tako hitnog pitanja danas kao što je „Ekološki problemi povezani sa razvojem energetike“. Neke stvari sam već znao iz prezentiranog materijala, ali na neke stvari sam naišao prvi put.

U zaključku želim da dodam da su ekološki problemi među globalnim svjetskim problemima. Političke, ekonomske, ideološke i vojne diktature zamijenjene su diktaturom koja je okrutnija i nemilosrdnija – diktaturom ograničenih resursa biosfere. Granice u promijenjenom svijetu danas ne određuju političari, ne granične patrole i ne carinske službe, već regionalni ekološki obrasci.

WITHspisak korišćene literature

1. Akimova T.A. Ekologija. - M.: “JEDINSTVO”, 2000

2. Dyakov A.F. Glavni pravci razvoja energetike u Rusiji. - M.: “Feniks”, 2001

3. Kiselev G.V. Problem razvoja nuklearne energije. - M.: "Znanje", 1999.

4. Hwang T.A. Industrijska ekologija. - M.: “Feniks”, 2003

Slični dokumenti

Struktura gorivnog i energetskog kompleksa: nafta, ugalj, gasna industrija, električna energija. Utjecaj energije na okoliš. Glavni faktori zagađenja. Prirodni izvori goriva. Upotreba alternativne energije.

prezentacija, dodano 26.10.2013

Metode proizvodnje električne energije i povezani ekološki problemi. Rješavanje ekoloških problema za termo i nuklearne elektrane. Alternativni izvori energije: solarna energija, energija vjetra, plime i oseke, geotermalna energija i energija biomase.

prezentacija, dodano 31.03.2015

Utjecaj objekata nuklearne energije na okoliš. Problem termičkog zagađenja vodnih tijela. Godišnje ekološke modulacije zooplanktocenoza u rashladnom ribnjaku Novo-Voronješke NPP. potreba za sveobuhvatnim praćenjem vodenih ekosistema.

sažetak, dodan 28.05.2015

Nafta i gas su sedimentni minerali. Industrija prerade nafte i plina Hanti-Mansijskog autonomnog okruga. Ekološki problemi povezani sa proizvodnjom nafte i gasa u okrugu. Načini rješavanja ekoloških problema u Khanty-Mansijskom autonomnom okrugu.

sažetak, dodan 17.10.2007

Suština lokalnih, regionalnih i globalnih ekoloških problema našeg vremena. Industrija kao faktor uticaja na životnu sredinu, njen uticaj na različite komponente životne sredine. Načini rješavanja problema i poboljšanja upravljanja okolišem.

sažetak, dodan 17.12.2009

Analiza ekoloških problema vezanih za uticaj gorivnog i energetskog kompleksa i termoelektrana na životnu sredinu. Priroda tehnogenog uticaja. Nivoi distribucije štetnih emisija. Zahtjevi za ekološki prihvatljive termoelektrane.

sažetak, dodan 20.11.2010

Ljudski uticaj na životnu sredinu. Osnove ekoloških problema. Efekat staklenika ( globalno zagrijavanje klima): istorijat, znakovi, moguće ekološke posljedice i rješenja problema. Kisele padavine. Uništavanje ozonskog omotača.

kurs, dodan 15.02.2009

Glavni ekološki problemi našeg vremena. Uticaj ekonomskih aktivnosti ljudi na prirodno okruženje. Načini rješavanja ekoloških problema unutar regiona država. Oštećenje ozonskog omotača, efekat staklene bašte, zagađenje životne sredine.

sažetak, dodan 26.08.2014

Načini rješavanja ekoloških problema grada: ekološki problemi i zagađenje zraka, tla, radijacije, vode teritorije. Rješavanje ekoloških problema: dovođenje u sanitarne standarde, smanjenje emisija, reciklaža otpada.

sažetak, dodan 30.10.2012

Sve veće regionalne ekološke krize sa razvojem ljudskog društva. Karakteristične karakteristike našeg vremena su intenziviranje i globalizacija uticaja čovjeka na prirodnu sredinu. Zagađenje litosfere, hidrosfere i atmosfere.

Utjecaj termoelektrana na okoliš u velikoj mjeri ovisi o vrsti goriva koje se sagorijeva (čvrsto i tekuće).

Kada gori tečno gorivo(loživo ulje) sa dimnim gasovima u atmosferski vazduh ulaze: sumpordioksid i sumporni anhidridi, oksidi azota, jedinjenja vanadijuma, natrijumove soli, kao i materije koje se uklanjaju sa površine kotlova tokom čišćenja. Sa ekološke tačke gledišta, tečno gorivo je „higijenskije“. U ovom slučaju potpuno nestaje problem deponija pepela, koje zauzimaju velike površine, isključuju njihovu korisnu upotrebu i predstavljaju izvor stalnog zagađenja zraka na području stanice zbog prenošenja dijela pepela vjetrovima. . U produktima sagorevanja tečnih goriva nema letećeg pepela.

Prirodni gas. Kada se prirodni plin sagorijeva, dušikovi oksidi su značajan zagađivač atmosfere. Međutim, emisija dušikovih oksida pri sagorijevanju prirodnog plina u termoelektranama je u prosjeku 20% manja nego pri sagorijevanju uglja. To se ne objašnjava svojstvima samog goriva, već karakteristikama procesa sagorijevanja. Koeficijent viška zraka pri sagorijevanju uglja je manji nego kod sagorijevanja prirodnog plina. Dakle, prirodni plin je ekološki najprihvatljivija vrsta energetskog goriva u smislu oslobađanja dušikovih oksida tokom sagorijevanja.

Složeni uticaj termoenergetskih preduzeća na biosferu u celini ilustrovan je u tabeli. 1.

U termoenergetici izvor velikih atmosferskih emisija i krupnog čvrstog otpada su termoelektrane, preduzeća i termoelektrane, odnosno svaka preduzeća čiji rad uključuje sagorevanje goriva.

Zajedno sa gasovitim emisijama, proizvodnja toplotne energije proizvodi ogromne količine čvrstog otpada. To uključuje pepeo i šljaku.

Život na Zemlji je nastao u uslovima redukujuće atmosfere, a tek mnogo kasnije, nakon oko 2 milijarde godina, biosfera je postepeno transformisala redukujuću atmosferu u oksidacionu. U isto vrijeme, živa tvar je prethodno uklanjala različite tvari iz atmosfere, posebno ugljični dioksid, formirajući ogromne naslage krečnjaka i drugih spojeva koji sadrže ugljik. Sada je naša tehnogena civilizacija formirala snažan tok redukcijskih plinova, prvenstveno zbog sagorijevanja fosilnih goriva za proizvodnju energije. Za 30 godina, od 1970. do 2000. godine, oko 450 milijardi barela nafte, 90 milijardi tona uglja, 11 triliona. m 3 gasa (tabela 2).

Emisije u zrak iz elektrane od 1000 MW godišnje (tone)

Glavni dio emisije je ugljični dioksid - oko 1 milion tona u smislu ugljenika 1 Mt. Otpadnim vodama iz termoelektrane godišnje se ukloni 66 tona organske materije, 82 tone sumporne kiseline, 26 tona hlorida, 41 tona fosfata i skoro 500 tona suspendovanih čestica. Pepeo iz elektrana često sadrži povišene koncentracije teških, rijetkih zemalja i radioaktivnih tvari.

Efikasnost elektrana je još uvijek niska i iznosi 30-40%, a većina goriva se sagorijeva uzalud. Dobivena energija se koristi na ovaj ili onaj način i na kraju se pretvara u toplinu, odnosno, pored hemijskog zagađenja, u biosferu ulazi i toplotno zagađenje.

Dakle, treba napomenuti da u sadašnjoj fazi termoelektrane emituju u atmosferu oko 20% ukupne količine cjelokupnog opasnog industrijskog otpada. Oni značajno utiču na životnu sredinu područja na kojem se nalaze i stanje biosfere u celini. Najštetnije su kondenzacijske elektrane koje rade na niskokvalitetna goriva. Tako se pri sagorevanju 1060 tona donjeckog uglja na stanici za 1 sat iz kotlovskih peći ukloni 34,5 tona šljake, 193,5 tona pepela iz bunkera elektrofiltera koji prečišćavaju gasove za 99% i 10 miliona m3 ispuštaju se kroz cijevi u atmosferu.dimni plinovi. Ovi gasovi, pored ostataka azota i kiseonika, sadrže 2350 tona ugljen-dioksida, 251 tonu vodene pare, 34 tone sumpor-dioksida, 9,34 tone azotnih oksida (u smislu dioksida) i 2 tone letećeg pepela koji nije „uhvaćen”. ” električnim filterima.

Kao rezultat povećanja temperature u akumulaciji i kršenja njihovog prirodnog hidrotermalnog režima, intenziviraju se procesi "cvjetanja" vode, smanjuje se sposobnost rastvaranja plinova u vodi, mijenjaju se fizička svojstva vode, sve kemijske i biološki procesi koji se u njemu odvijaju se ubrzavaju itd. U zoni grijanja se smanjuje prozirnost vode, povećava se pH i povećava se brzina razgradnje lako oksidiranih tvari. Brzina fotosinteze u takvoj vodi primjetno se smanjuje.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Ministarstvo nauke Ruske Federacije

Samara State Aerospace University nazvan po akademiku S.P. Kraljica

Odjel za ekologiju

Ekološki problemi motora sa unutrašnjim sagorevanjem i načini njihovog rešavanja

Student R.A. Ignatenko, gr. 233

Učiteljica V.N. Vyakin

Samara 2004

Uvod

Uređaji za obradu goriva

Ukroćenje motora sa unutrašnjim sagorevanjem

Ta čudna riječ "hibrid"

Dimetil eter

Zaključak

Uvod

ugljikovodično dizel gorivo za vozila

Danas je jedan od gorućih ekoloških problema problem motornog transporta, jer motori sa unutrašnjim sagorevanjem koji rade na naftne derivate imaju najveći uticaj. antropogenog uticaja na životnu sredinu. Svake godine, 250 miliona tona finih aerosola se emituje u Zemljinu atmosferu. Sada biosfera sadrži oko 3 miliona hemijskih jedinjenja koja nikada ranije nisu pronađena u prirodi.

Problem ekološke sigurnosti pri radu motora sa unutrašnjim sagorevanjem zahteva razvoj ekološki prihvatljivih motornih goriva.

Ekološki problemi korištenja ugljikovodičnih goriva

Izduvni gasovi motora sa unutrašnjim sagorevanjem izvor su organskih otrovnih materija kao što su fenantren, antracen, fluoranten, piren, krizen, dibenzpirilen itd., koji imaju jaku kancerogenu aktivnost, kao i nadražuju kožu i sluzokožu respiratornog trakta.

Analiza mehanizama hemijskih reakcija koje se odvijaju u motoru tokom sagorevanja goriva pokazala je da je glavni razlog za stvaranje organskih otrovnih materija nepotpuno sagorevanje goriva:

u procesu sagorijevanja goriva, metali koji čine leguru motora su katalizatori mnogih kemijskih procesa koji dovode do stvaranja kondenzirajućih aromatičnih spojeva i njihovih derivata;

stvaranje čađi tijekom nepotpunog sagorijevanja goriva doprinosi aromatizaciji ugljikovodika;

Hemijski sastav benzina značajno određuje koncentraciju nastalih kondenziranih spojeva.

Najveću opasnost predstavlja katalitički reformisani benzin zbog visoke nezasićenosti sastavnih ugljikovodika i visokog sadržaja aromatičnih ugljovodonika.

Katalitički krekirani benzin je manje opasan, iako ima nižu kalorijsku vrijednost.

Postoji nekoliko načina da se smanji emisija organskih toksičnih supstanci nastalih tokom sagorijevanja ugljikovodičnih goriva:

povećati opskrbu kisikom u komori za sagorijevanje goriva, što će povećati postotak sagorijevanja organskih tvari;

potiskuju katalitičku aktivnost nikla i željeza koji su dio legirane strukture komore za sagorijevanje uvođenjem male količine metalnog olova, koje je katalitički otrov za ove metale;

koristiti gorivo koje dominira zasićeni ugljovodonici, prirodni gas, petrolej etar, sintetički benzin.

Savremene metode za poboljšanje kvaliteta dizel goriva

Dobivanje dizel goriva koja zadovoljavaju savremenih zahteva, eventualno poboljšanjem kvaliteta prerade nafte i uvođenjem paketa aditiva za različite namjene.

Glavne prednosti dizel motora u odnosu na druge motore sa unutrašnjim sagorevanjem su efikasnost i uporedna jeftinost goriva, pa se njihova upotreba stalno širi. Dizelizacija putničkih automobila i kamiona, koja raste u cijelom svijetu, uključujući i Rusiju, zahtijeva hitno rješavanje pitanja poboljšanja kvaliteta goriva, budući da su izduvni plinovi iz motora sa unutrašnjim sagorijevanjem postali glavni izvor zagađenja zraka.

Vlade industrijalizovanih zemalja i niz međunarodnih organizacija sprovele su fundamentalna istraživanja kako bi se utvrdio uticaj najznačajnijih faktora kvaliteta dizel goriva (DF) na karakteristike performansi motora i zagađenje životne sredine produktima sagorevanja. Ovi napori su kulminirali usvajanjem novih standarda za dizel gorivo. Konkretno, Svjetska povelja o gorivu i evropski standard EN 590, koji, za razliku od trenutnog ruskog GOST 305-82, strogo ograničavaju sadržaj sumpora, aromatičnih i poliaromatskih ugljovodonika u gorivu, uvode novi indikator „podmazivanje goriva“ i postavljaju znatno viši nivo cetanskog broja.

Automobili su glavni uzrok smoga glavni gradovi. Udio izduvnih plinova dostiže 4/5 ukupne zapremine štetnih emisija u atmosferu.

GOST 305-82 više ne ispunjava moderne zahtjeve za gore navedene pokazatelje, što već utiče na stanje zračnog bazena i zdravlje Rusa. Postoji potreba da se usvoji novi, obavezni ruski standard, možda čak i stroži od evropskog. Ovakav razvoj događaja izgleda neizbježan. Iako proizvodnja novog goriva zahtijeva značajne napore rafinerija nafte, to će značajno riješiti probleme ekološke sigurnosti i kvalitetnog rada dizel motora.

Ako je danas najveći dio domaćeg dizel goriva, zapravo, proizvod atmosferske destilacije ulja hidrotretiranog do sadržaja sumpora od 0,2%, onda je dobivanje modernog ekološki prihvatljivog dizel goriva tehnološki složeniji zadatak, a postizanje pokazatelja kao što je cetanski broj , mazivost, tačka stinjavanja Danas je nemoguće bez uvođenja odgovarajućih aditiva.

Jedan od glavnih pokazatelja kvaliteta dizel goriva je cetanski broj (CN), koji služi kao kriterijum za samozapaljenje goriva, određuje trajnost i efikasnost motora, potpunost sagorevanja goriva i, na mnogo načina, dim i sastav izduvnih gasova.

Borba za smanjenje emisije vozila najopasnijeg zagađivača - gasova sumpor-dioksida - dovela je do pojave na tržištu duboko hidrotretiranog dizel goriva sa niskim sadržajem sumpora. Međutim, u praksi se pokazalo da njihova upotreba brzo oštećuje opremu za dizel gorivo (pumpe za gorivo, injektore), jer sa smanjenjem sadržaja sumpora ispod 0,1% kao rezultat hidrotretiranja, maziva svojstva goriva, zbog prirodnih heteroatomskih spojeva prisutnih u njemu, naglo se smanjuju organska jedinjenja. U praksi, mazivost dizel goriva određuje se promjerom ožiljaka od habanja na specijalnoj mašini za trenje kuglica ili kao rezultat ispitivanja na klupi na komponentama pune skale ili direktno na motorima. Inače, primjetno se pogoršava kada se u dizel gorivo uvedu određeni aditivi za povećanje cetana i depresiju zbog posebnosti njihove kemijske strukture.

Poboljšanje ekoloških karakteristika dizel motora moguće je i uz pomoć aditiva protiv dima, koji smanjuju količinu jedne od najotrovnijih komponenti izduvnih gasova dizel motora - čađi sa kancerogenim poliaromatičnim jedinjenjima adsorbovanim na njoj. Učinkovitost aditiva protiv dima ovisi o vrsti motora i njegovom načinu rada. Domaći asortiman aditiva protiv dima predstavljen je uglavnom jedinjenjima barija topiva u gorivu: IHP-702, IHP-706, EFAP-B, EKO-1. Koriste se u koncentraciji od 0,05-0,2%, moguće u kombinaciji sa aditivima za povećanje cetana (CPA) ili drugim aditivima. U inostranstvu u U poslednje vreme odbijaju koristiti aditive koji sadrže barij zbog određene toksičnosti oslobođenog barijevog oksida.

Pronađena je aplikacija tzv. modifikatori sagorevanja (katalizatori), koji su u gorivu topljivi kompleksi prelaznih metala (prvenstveno gvožđa), koji smanjuju ne samo sadržaj čađi, toksičnih ugljenika i dušikovih oksida u izduvnim gasovima, već i potrošnju goriva. U Rusiji su odobreni za upotrebu aditivi za dizel gorivo FK-4, Angarad-2401 i "0010" na bazi složenih jedinjenja željeza.

Analiza glavnih trendova u razvoju prerade nafte pokazuje da je jedan od najefikasnijih načina za dobijanje savremenih ekološki prihvatljivih dizel goriva, uz dubinsku hidrotretaciju, upotreba različitih međusobno kompatibilnih aditiva najnovije generacije, najčešće u sastavu paket.

Uređaji za obradu goriva

Redovno možete provjeravati i podešavati “auspuh” na servisnim stanicama.

Ruski naučnici dugi niz godina rade na problemu povećanja ekološke prihvatljivosti motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji koriste naftne derivate (benzin, dizel gorivo, lož ulje, kerozin) kao gorivo. Tokom brojnih istraživanja, naučnici su primijetili da gorivo mijenja svoje karakteristike pod utjecajem električnog polja. Rezultati ispitivanja “modificiranog” goriva pokazali su da je sposobno značajno smanjiti sadržaj štetnih tvari u izduvnim plinovima – i ne samo to. Daljnji testovi su pokazali da eksperimentalno gorivo ima još nekoliko pozitivne kvalitete: smanjuje potrošnju goriva, povećava snagu motora, smanjuje buku motora i olakšava startovanje po hladnom vremenu, čisti komore za sagorevanje i produžava radni vek agregata.

Nakon što je tehnologija patentirana, ruska kompanija A.M.B. Sfera je razvila industrijske uzorke novog uređaja za preradu goriva, koji je uspješno prošao nezavisna stolna i operativna ispitivanja na vodećim istraživačkim institutima u Rusiji i susjednim zemljama. Nakon toga, uređaji koji su dobili naziv brenda “Sphere 2000” testirani su u realnim uslovima na automobilima tokom vožnje u različitim ciklusima (gradski, prigradski i mješoviti). Ispitivanja su uključivala nove i polovne kamione i automobile najvećih domaćih i stranih proizvođača automobila: MAZ, VAZ, GAZ, KamAZ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan itd.

Naravno, niko nije očekivao fenomenalne rezultate, ali pokazani kvaliteti nam omogućavaju da govorimo o stvarnoj efikasnosti uređaja za obradu goriva Sphere 2000:

smanjenje potrošnje goriva na benzinskim motorima za 2-7%, na dizel motorima za 5-15%;

povećanje snage motora do 5%;

smanjenje toksičnosti izduvnih gasova na benzinskim motorima CO za 20-60%, CH za 40-50%, na dizel motorima CO do 48%, CH do 50% i NOx do 17%.

Ukroćenje motora sa unutrašnjim sagorevanjem

Međutim, učiniti automobil „zelenim“ nije tako lako. Uzmimo, na primjer, motor s unutarnjim sagorijevanjem - glavni izvor ekoloških problema u automobilskoj industriji. Čini se da mu, uprkos svim pokušajima, u bliskoj budućnosti neće biti moguće pronaći ekvivalentnu zamjenu. To znači da za stvaranje "prijateljskog" automobila morate prije svega stvoriti "prijateljski" motor s unutarnjim sagorijevanjem. Sudeći po onome što se moglo vidjeti u Frankfurtu, vodeći svjetski proizvođači automobila rade – i to ne bez uspjeha – u tom pravcu. Moderna tehnologija omogućava da motori automobila budu snažniji, ekonomičniji i ekološki prihvatljiviji. Ovo se odnosi i na benzinske i na dizel motore. Primjer za to su dizel motori porodice HDi koje su razvili stručnjaci Peugeot-Citroen i benzinski motori serije GDI iz Mitsubishija, koji značajno smanjuju potrošnju goriva i poboljšavaju ekološke parametre automobila.

Neki proizvođači su otišli još dalje, zamijenivši tečno gorivo ukapljenim ili komprimiranim plinom. BMW, na primjer, i brojne druge kompanije već proizvode takve automobile u serijama. Ali, prvo, plin je također neobnovljiv resurs, a drugo, nemoguće je u potpunosti izbjeći zagađenje okoliša, iako je, naravno, plinski motor čistiji od benzinskog ili dizelskog. Kao što vidimo, prvi koraci ka suzbijanju “predatora” su već poduzeti. Međutim, kako god da hranite vuka, on i dalje gleda u šumu, a svima je jasno da je još uvijek praktički nemoguće potpuno odustati od upotrebe goriva prirodnog porijekla u motorima s unutrašnjim sagorijevanjem ili učiniti njegove ispušne plinove apsolutno bezopasnim. . A ako je tako, onda moramo priznati da stvaranje „prijateljskog“ motora sa unutrašnjim sagorevanjem nikako nije rešenje problema u celini, već samo kašnjenje, manje-više značajno.

Danas je moderno pričati i pisati o alternativnim motorima. Jedan od njih se tradicionalno smatra električnim. Ali ni ovdje nije sve tako jasno kao što se na prvi pogled čini. Zaista, sam elektromotor ne zagađuje atmosferu, a osim toga, njegova upotreba omogućava izbjegavanje mnogih čisto inženjerskih problema povezanih s radom vozila. Ali, nažalost, takav motor ne može radikalno riješiti probleme okoliša. Dovoljno je zapamtiti da je proizvodnja električne energije danas prilično „prljav“ posao. Proizvodnja baterija uključuje i korištenje neobnovljivih resursa i zagađenje – i to koliko! -- okruženje. Ako se tome dodaju i neugodnosti vezane uz ograničen kapacitet trenutno postojećih baterija, probleme s njihovim punjenjem, kao i s recikliranjem starih baterija, onda postaje jasno da elektromotor zapravo nije alternativa, već samo još jedna palijativnost. Naravno, automobili opremljeni elektromotorima će se sve češće pojavljivati u bliskoj budućnosti, ali će najvjerovatnije zauzeti samo određenu i prilično usku nišu. Konkretno, električni automobili su sasvim prikladni u ulozi gradskog prijevoza. U Frankfurtu, na primjer, japanski proizvođači automobila predstavili su javnosti urbani električni koncept automobila Carro. Njegovi glavni potrošači trebali bi biti osobe s invaliditetom i starije osobe koje ne mogu priuštiti korištenje običnog automobila. Snaga elektromotora ugrađenog na Kappo je samo 0,6 kW, što ne dozvoljava mašini da postigne velike brzine, čime se obezbjeđuju dodatne sigurnosne mjere.

Ta čudna riječ "hibrid"

Takozvane “hibridne” ili “mješovite” elektrane su dizajnirane da automobil učine “bliskim i dragim” u mnogo većoj mjeri. Ova ideja nije nova. Početkom stoljeća, mladi Ferdinand Porsche uspješno je radio na takvom automobilu u Lohneru. Princip "hibrida" je da sam automobil pokreće električni motor, a energiju za njega generiše generator koji pokreće motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Moguća je i druga opcija - oba motora rade na pokretanju automobila. Čini se da ovdje nema ničeg dobrog: nedostaci elektromotora se množe s nedostacima motora s unutarnjim izgaranjem. Međutim, nemojte žuriti sa zaključcima. Ovdje, kao iu matematici, množenje "minus" sa "minus" daje plus. Činjenica je da motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji pokreće električni generator radi sve vreme u istom režimu, a, kao što je poznato, promene u režimu rada motora dovode do povećanja potrošnje goriva i emisije štetnih materija u atmosfera. Osim toga, motor s unutarnjim sagorijevanjem, kao što smo već vidjeli, može biti prilično ekonomičan i ekološki prihvatljiv. Tako da su i "hibridi" korak naprijed. Brojni novi proizvodi iz Frankfurta bili su opremljeni upravo takvim elektranama. Dovoljno je spomenuti hibridni konceptni automobil Mitsubishi SUW Advance, koji troši samo 3,6 litara goriva na 100 km. (Zamislite koliko se smanjuje emisija štetnih gasova!) Pažnju posetilaca privukli su i nova Honda Insight i prvi svetski serijski „hibrid“ Toyota Prius, posebno pripremljen za Evropu, koji je, inače, već stekao priznanje u svojoj domovini .

Što se tiče Honde Insight, ovaj automobil je u prodaju krenuo krajem prošle godine. Automobil je opremljen jednolitarskim trocilindričnim motorom koji troši samo 3,4 litre goriva na 100 km. Prema riječima predstavnika kompanije, ovo je najmanja potrošnja goriva serijski proizvedenih motora. Istovremeno, emisija ugljen-dioksida u atmosferu iznosi 80 g po kilometru, što je takođe rekord. A brzina Insighta je sasvim pristojna - do 180 km/h.

Ali najprimamljivije bi bilo istovremeno prestati sa potrošnjom fosilnih goriva i potpuno eliminisati štetne emisije. Da biste to učinili, samo trebate koristiti mješavinu kisika i vodika u motoru s unutarnjim sagorijevanjem. Tada motor radi prilično efikasno, a bezopasna vodena para se ispušta u atmosferu. Dovoljna količina potrebnih gasova može se dobiti elektrolizom, razlaganjem vode na njene komponente. Ali energiju za elektrolizu bi idealno trebali osigurati solarni paneli. Inače, u Frankfurtu je nekoliko štandova na izložbama Daimler-Benza i BMW-a bilo posvećeno upravo ovom problemu. Ove kompanije su već napravile "kiseonik-vodonik" automobile, koji se uspešno testiraju.

Pa, najnovija “škripa” u borbi za “čist” automobil su, naravno, gorivne ćelije, ili, kako ih još zovu na engleskom, gorivne ćelije. Prema riječima stručnjaka, riječ je o fantastično obećavajućem izvoru energije - svojevrsnoj hemijskoj elektrani male veličine, gdje se električna energija proizvodi kao rezultat razgradnje metanola na kisik i vodonik. Proces je vrlo složen, zahtijeva korištenje najsavremenijih tehnologija i materijala, a samim tim i prilično skup. Ali igra je, kako kažu, vrijedna svijeće, jer se kao rezultat korištenja gorivnih ćelija, emisija ugljičnog dioksida u atmosferu prepolovi, a dušikovi oksidi se uopće ne oslobađaju prilikom ovakvih reakcija.

Problem emisije izduvnih gasova vozila u urbanim sredinama i aspekti rješavanja ovog problema

Stanje životne sredine jedan je od najvažnijih problema našeg vremena. Kao rezultat svoje životne aktivnosti, čovječanstvo stalno narušava ekološku ravnotežu, a to se dešava prilikom vađenja minerala, prilikom proizvodnje materijalnih i energetskih resursa. Situaciju otežava činjenica da se značajan udio zagađivača i CO emituje u atmosferu tokom rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji se koriste u svim sferama našeg života.

U zemljama EEZ na motorni transport otpada do 70% emisije ugljičnog monoksida, do 50% dušikovog oksida, do 45% ugljovodonika i do 90% olova, a to je uz stroge ekološke zahtjeve za transport i goriva koja se koriste (Euro 1-4) .

U Rusiji motorni transport čini više od polovine svih štetnih emisija u životnu sredinu, koje su u velikim gradovima glavni izvor zagađenja vazduha. Izduvni gasovi motora sadrže oko 280 komponenti. U prosjeku, sa kilometražom od 15 hiljada km godišnje, svaki automobil sagorijeva 2 tone goriva i oko 20-30 tona zraka, uključujući 4,5 tona kisika. Istovremeno, automobil emituje u atmosferu (kg/t): ugljen monoksid - 700, azot dioksid - 40, neizgoreli ugljovodonici - 230 i čvrste materije- 2-5. Osim toga, zbog upotrebe olovnog benzina oslobađaju se mnoga jedinjenja olova koja su vrlo opasna po zdravlje; u zemljama EEZ, da bi se riješio ovaj problem, visokooktanskom benzinu se dodaju i druga sredstva protiv detonacije.

Situaciju u našoj zemlji otežava činjenica da je najveći deo transporta koji obavljaju preduzeća izuzetno fizički istrošen. Zbog niza objektivnih faktora, nema moralne obnove voznog parka. Ovo je prvenstveno zbog ekonomska situacija preduzeća, jer domaći auto trajekt proizvodi zastarele modele koji nisu naročito ekonomični, ekološki i sanitarni bezbedni, a strani brendovi nisu dostupni zbog cene.

Električni automobil nije luksuz, već sredstvo za preživljavanje

Električni automobil je vozilo čije pogonske točkove pokreće električni motor na baterije. Prvi put se pojavio u Engleskoj i Francuskoj početkom 80-ih godina devetnaestog veka, odnosno pre automobila sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem. Vučni motor u takvim strojevima pokretali su olovno-kiselinske baterije s energetskim kapacitetom od samo 20 vat-sati po kilogramu. Općenito, za napajanje motora od 20 kilovata na sat vremena bila je potrebna olovna baterija od 1 tone. Stoga je izumom motora s unutrašnjim sagorijevanjem proizvodnja automobila počela naglo dobivati na zamahu, a električni automobili su zaboravljeni sve dok se nisu pojavili ozbiljni ekološki problemi. Prvo, razvoj efekta staklenika s naknadnim nepovratnim klimatskim promjenama i, drugo, smanjenje imuniteta mnogih ljudi zbog kršenja temelja genetskog naslijeđa.

Ove probleme uzrokovale su otrovne tvari koje se u prilično velikim količinama nalaze u izduvnim plinovima motora s unutarnjim sagorijevanjem. Rješenje problema je smanjenje nivoa toksičnosti izduvnih plinova, posebno ugljičnog monoksida i ugljičnog dioksida, dok se obim proizvodnje automobila povećava.

Naučnici su, sprovodeći niz studija, zacrtali nekoliko pravaca za rješavanje ovih problema, od kojih je jedan proizvodnja električnih vozila. Ovo je, zapravo, prva tehnologija koja je službeno postigla status nulte emisije, a već je na tržištu.

General Motors je bio jedan od prvih koji je počeo prodavati masovno proizvedena električna vozila. Poticaj za to bio je kalifornijski zakon koji zahtijeva od proizvođača automobila koji žele biti prisutni na kalifornijskom tržištu da isporuče 2% svojih vozila s nultom emisijom.

U našoj zemlji razvoj električnih vozila uglavnom obavlja Volžski automobilski pogon, ne računajući dizajnerske firme. Njegov arsenal uključuje VAZ-2109E, VAZ-2131E, Elf, Rapan i porodicu električnih vozila Golf. Mora se reći da su operativni troškovi u električnom automobilu znatno niži nego u standardnom automobilu, što zahtijeva troškove održavanja hlađenja, napajanja i izduvnih sistema. Trajnost elektromotora je oko deset hiljada sati.

Tako se broj operacija održavanja na elektromotoru svodi na minimum. Na primjer, DC motor treba samo povremeno mijenjati četke, ali moderniji trofazni elektromotor i sinhroni AC motor ne zahtijevaju gotovo nikakvo održavanje.

Ako govorimo o električnim automobilima koje proizvodi VAZ, tada se kao pogonska jedinica koriste dva istosmjerna motora: snaga od 25 kW sa obrtnim momentom od 110 N*m i snaga od 40 kW sa obrtnim momentom od 190 N*m. Motori prvog tipa obično se ugrađuju na laka električna vozila, kao što su Golf, Oka Electro, Elf, i snažniji - na automobile porodica VAZ-2108, VAZ-2109, Niva.

Zašto, uprkos svojoj bešumnosti, jednostavnosti rada i nultom štetnom gasu, električni automobil nije postao masovno prevozno sredstvo? Glavni problem je nesavršenost punjivih baterija: mala kilometraža na jednom punjenju, dug ciklus punjenja i visoka cijena. Trenutno se oslanjaju na nikl-metal hidridne i litijum-jonske baterije. Rusija je već započela proizvodnju pilot serija nikl-metal hidridnih baterija, ali pilotski rad sa litijum-jonskim baterijama je još u toku.

Uprkos ovim nedostacima, Evropljani vjeruju u električne automobile kao način čišćenja jako zagađenih ulica. Drugo je pitanje da li će električni automobil postati prava alternativa automobilu. Ali njegova upotreba u megagradovima, odmaralištima, parkovima, odnosno u područjima sa povećanim ekološkim zahtjevima, potpuno je opravdana.

Dimetil eter

Jedan od najakutnijih ekoloških problema velikih gradova je progresivno zagađenje njihovog vazdušnog bazena štetnim emisijama iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem (u Moskvi 1986. - 870 hiljada tona, 1995. - 1,7 miliona tona). Poznate metode smanjenja toksičnosti motora, kao što je korištenje katalitičke obrade izduvnih plinova, korištenje alternativnih goriva kao što su metanol, etanol i prirodni plin ne dovode do radikalnog rješenja ovog problema.

Jedan izlaz mogao bi biti prilagođavanje motora za rad na novom alternativnom gorivu - dimetil etru (DME). Njegova povoljna fizička i hemijska svojstva doprinose potpunoj eliminaciji dima iz izduvnih gasova i smanjenju njihove toksičnosti (kao i buke).

Dimetil etar (CH3-O-CH3) ima veoma važna svojstva - gasovit je u normalnim uslovima i njegovi molekuli nemaju ugljenik-ugljik hemijske veze, podstičući stvaranje čađi tokom sagorevanja. Trenutno se DME prvenstveno koristi kao pogonski gas u aerosolnim limenkama.

Trenutno, brojne zemlje razvijaju načine za prilagođavanje motora za rad na DME. Na primjer, u Danskoj se već provode operativna ispitivanja gradskih autobusa prilagođenih za rad na DME. U našoj zemlji se inicijativno od 1996. godine radi na pretvaranju dizel motora u DME u NIID-u, koji ima višegodišnje iskustvo u stvaranju dizel motora posebne namjene. Očekuje se da će se kao rezultat ovog rada postići radikalno smanjenje toksičnosti automobilskih motora na nivo stranih standarda za 2000. godinu.

Za stvaranje ekološki prihvatljivog automobila korišten je "AMO ZIL" 5301 ("Bik") s dizel motorom D-245.12 proizveden u Minsku motornu tvornicu. Motor, opremljen turbo punjačem, ima nazivnu snagu od 80 kW pri brzini od 2400 o/min.

Standardi toksičnosti izduvnih gasova prema UNECE pravilima 49:

Ime	CO, g/kWh	CH, g/kWh	NOx, g/kWh	PT (čestice), g/kWh	Datum uvođenja

Indikatori emisije kada rade prema eksternim karakteristikama:

Ispostavilo se da su snaga i efikasnost (u ekvivalentu energije) motora kada ga pokreću DME i DT gotovo isti. U svim režimima rada, uključujući start-up i mirovanje, motor je radio stabilno na DME sa potpuno bezdimnim izduvnim gasom (koeficijent optičke gustine K=0), dok je pri radu na dizel gorivo tipičan nivo neprozirnosti izduvnih gasova za dizel motore bio posmatrano, što odgovara K=17 ...28%.

Nivo apsolutnih i specifičnih štetnih emisija pri radu na DME, procijenjen prema metodologiji UNECE Uredbe br. 49-02, imao je sljedeće karakteristike:

Nivo emisije dušikovih oksida (NOx) u svim režimima bio je značajno niži nego kod dizel goriva. Posebno značajna razlika - smanjenje od 2...3 puta - uočena je u najopterećenijim režimima Ne=50...100%.

Pri opterećenju Ne=50...100% u režimu maksimalnog obrtnog momenta (n=1600 o/min), nivo emisije nesagorelih ugljovodonika (CH) smanjen je za 20...70% u odnosu na dizel gorivo, a pri režimima malog opterećenja (Ne =10...20%) značajno premašio nivo na dizel gorivo, dostigavši 2000...3000 ppm.

Nivo emisije ugljičnog monoksida (CO) pri radu na DME u svim režimima premašio je odgovarajuće vrijednosti na dizel gorivu, dostigavši 1000 ppm.

U poređenju sa prirodnim gasom, rad motora u eksternim karakterističnim režimima na DME je omogućio smanjenje emisije NOx za 2,5...3,0 puta, CO za 5...6 puta i CH za 3,0...3,5 puta.

Prirodni plin kao gorivo za transportni motor (bez upotrebe pretvarača) ima prednosti samo u odnosu na benzin. Stoga programi za pretvaranje motora i prelazak na plinsko gorivo predviđaju upotrebu 3-stepenih katalitičkih pretvarača, na primjer, od J. Mattheya sa stepenom prečišćavanja plina: od NOx - 35...80%, od CO - 85 ...95%, od CH - 50...80%. I samo u ovom slučaju se približava nivo štetnih emisija koji se postiže pri radu na DME bez dodatnog prečišćavanja izduvnih gasova.

Smanjenje emisije CO i CH zabilježeno u eksperimentima s DME pri niskim opterećenjima može se postići optimizacijom dovoda goriva i zraka. Upotreba katalizatora kada motor radi na DME će dovesti do gotovo potpunog uklanjanja štetnih emisija.

U smislu prvih mjera za poboljšanje procesa rada u režimima niskog opterećenja, gdje postoji povećan nivo Emisije CO i CH, eksperimentalni dizajn trase izduvnih gasova motora, koji zaobilazi dio izduvnih plinova pored turbopunjača, pripremljen je za testiranje. Pored toga, vrše se dalja poboljšanja sistema goriva kamiona.

Studije su pokazale da se najteži ekološki problem značajnog smanjenja emisije dušikovih oksida i dima pretvaranjem dizela u DME može u potpunosti riješiti. Stručnjaci smatraju da se novi strogi standardi za izduvne gasove (ULEV, EURO-3) ne mogu postići bez upotrebe DME.

Zaključak

Danas se veliki ruski gradovi, posebno megagradovi poput Moskve, Sankt Peterburga, Jekaterinburga i drugih, guše u zadahu izduvnih gasova koji ispuštaju automobili i kamioni. Kako riješiti ovaj problem? Radikalne mjere - potpuna zabrana kretanja automobila - dovešće do narušavanja industrijskih i kulturnih veza gradova i stoga nisu prihvatljive. Jedan izlaz je stvaranje ekološki prihvatljivog gradskog transporta.

Mogućnost prevazilaženja ćorsokaka prelaskom gradskog voznog parka na električnu energiju nije rješenje problema, jer ukupni koeficijent Korisno djelovanje (efikasnost) električnog vozila (ako ga računamo od trenutka prijema električne energije do činjenice kretanja električnog transporta) je otprilike upola manja od efikasnosti modernog automobila opremljenog unutrašnjim sagorijevanjem. motor. Dakle, da bi se omogućio gradski prevoz baziran na električnim vozilima, biće potrebno sagoreti duplo više fosilnog goriva nego što je potrebno za kretanje moderan park automobili. Do danas jedini racionalan način Rješenje ovog problema je stvaranje automobila s motorom s unutrašnjim sagorijevanjem koji radi uz najmanju moguću potrošnju goriva uz minimalnu toksičnost izduvnih gasova. Istovremeno, jasno je da svi potrebni pokazatelji performansi transportne jedinice, bilo da se radi o putničkom taksiju ili teškom kamionu, moraju biti sačuvani.

Da bi se riješio ekološki problem transporta, potrebno je stvoriti elektranu (EP) koja uključuje motor s unutarnjim sagorijevanjem (ICE) i pruža mogućnost rada ICE u konstantnom režimu minimalne specifične potrošnje goriva uz minimalnu toksičnost izduvnih gasova. Tradicionalni automobili sa postupnim prijenosom energije iz elektrane na pogonske kotače ne mogu suštinski riješiti problem, jer se brzina takvih vozila kontrolira prebacivanjem motora s unutarnjim sagorijevanjem u djelomične režime uz obavezno napuštanje radnog područja uz minimalno gorivo potrošnja i minimalna toksičnost izduvnih gasova. Većina korištenih kontinuirano varijabilnih mjenjača također ne rješava radikalno problem. Hidromehanički prenosnik, najpoznatiji u inženjerskoj praksi, kao i mehanički, obezbeđuje regulaciju brzine vozila prevođenjem motora sa unutrašnjim sagorevanjem na parcijalne režime sa izlaskom iz zone minimalne potrošnje goriva i minimalne toksičnosti. Osim toga, nešto niža efikasnost takvih mjenjača dovodi do blagog povećanja potrošnje goriva u odnosu na stepenasti mehanički prijenos.

Spisak korištenih izvora

1. Spektrofotometrijsko određivanje tragova olova (II) u emisiji aerosola iz vozila i naslaga uz cestu // G.I. Savenko, N.M. Malakhova, A.N. Čebotarev, M.G. Torosyan, N.Kh. Kopyt, A.I. Struchaev / Vestnik Inženjerska akademija Ukrajina, 1998. Specijalno izdanje “Inzhstrategiya-97”. - str.76-78.

2. Sablina Z.A., Gureev A.A. Aditivi motornim gorivima. - M.: Hemija, 1988. - 472 str.

3. Malakhova N.M., Nikipelova E.M., Savenko G.I. Fotometrijsko određivanje olova (II) u prirodnim objektima s njegovom preliminarnom koncentracijom sorpcije // Kemija i tehnologija vode. - 1990. -T. 12, br. 7. - str. 627 - 629.

4. Maksimalno dozvoljene koncentracije štetnih materija u vazduhu i vodi. - L.: Hemija, 1985.-456 str.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

sažetak, dodan 30.10.2012

Šta je ekologija? Zašto se ekološko stanje životne sredine pogoršava? Glavni ekološki problemi našeg vremena. Glavni ekološki problemi u regionu. Kako riješiti ekološke probleme i spriječiti zagađenje okoliša.

kurs, dodato 28.09.2014

Efikasnost korištenja vodnih resursa u slivu Volge. Moderni ekološki problemi zagađenja vode u slivu Volge i načini njihovog rješavanja. Geoekološki problemi korištenja resursa malih rijeka i poplavne ravnice Volga-Ahtuba.

sažetak, dodan 30.08.2009

Karakteristike ekoloških problema našeg vremena. Glavni ekološki problemi istraživanog područja. Analiza periodične publikacije na problem istraživanja. Načini sprečavanja zagađenja životne sredine: vazduh, voda, zemljište. Problem otpada.

kurs, dodato 06.10.2014

Razmatranje konstrukcije i principa rada termičkih četvorotaktnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem, karakterističnih karakteristika karburatorskih i dizel motora. Opis hemijskog sastava izduvnih gasova i uticaja emisija na životnu sredinu.

prezentacija, dodano 13.05.2011

Potreba za standardizacijom ekoloških performansi motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Ženevski sporazum, ekološki standardi raznim zemljama mir. Zahtjevi za automobilsko gorivo, certifikacija motora sa unutrašnjim sagorijevanjem u Rusiji. Načini smanjenja emisija i toksičnosti.

kurs, dodan 09.04.2012

Glavni ekološki problemi: uništavanje prirodne sredine, zagađenje atmosfere, tla i vode. Problem ozonskog omotača, kiselih padavina, efekta staklene bašte i prenaseljenosti planete. Načini rješavanja nedostatka energije i sirovina.

prezentacija, dodano 06.03.2015

Glavni ekološki problemi našeg vremena. Uticaj ekonomskih aktivnosti čovjeka na prirodnu sredinu. Načini rješavanja ekoloških problema unutar regiona država. Oštećenje ozonskog omotača, efekat staklene bašte, zagađenje životne sredine.

sažetak, dodan 26.08.2014

Nuklearne elektrane i ekološki problemi koji nastaju tokom rada. Procjena rizika od nuklearnih elektrana. Stanovništvo i zdravlje na području nuklearne elektrane. Osiguravanje radijacijske sigurnosti. Sudbina istrošenog nuklearnog goriva. Posljedice nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil.

sažetak, dodan 18.01.2009

Ekološki problemi Kaspijskog mora i njihovi uzroci, načini rješavanja ekoloških problema. Kaspijsko more - jedinstveno vodeno tijelo, njeni ugljikovodični resursi i biološko bogatstvo nemaju analoga u svijetu. Razvoj resursa nafte i gasa u regionu.

Proizvodi sagorevanja goriva imaju odlučujući uticaj na energetske i ekološke performanse različitih instalacija za grejanje. Međutim, pored ovih proizvoda, sagorevanjem nastaje i niz drugih materija koje se zbog malih količina ne uzimaju u obzir u proračunima energije, već određuju ekološki učinak ložišta, peći, toplotnih motora i drugih uređaja. savremena grejna tehnika.

Prije svega, broj ekološki štetnih produkata sagorijevanja uključuje tzv. toksične tvari koje imaju negativnih uticaja na ljudski organizam i životnu sredinu. Glavne toksične tvari su dušikovi oksidi (NOx), ugljični monoksid (CO), razni ugljikovodici (CH), čađ i spojevi koji sadrže olovni sumpor.

Kao rezultat toga nastaju dušikovi oksidi hemijska interakcija dušika i kisika u zraku ako temperatura prelazi 1500 K. Prilikom sagorijevanja goriva nastaje uglavnom dušikov oksid NO, koji se zatim u atmosferi oksidira u NO2. Stvaranje NO se povećava s povećanjem temperature plina i koncentracije kisika. Ovisnost stvaranja NO o temperaturi stvara određene poteškoće u smislu povećanja topline Termička efikasnost motor. Na primjer, kada se povećava maksimalna temperatura ciklusa od 2000 K do 3000 K, termička efikasnost Carnot ciklusa se povećava za 1,5 puta i dostiže vrijednost od 0,66, ali izračunata maksimalna koncentracija NO u produktima sagorijevanja raste 10 puta i dostiže 1,1% zapremine.

NO2 u atmosferi je crvenkasto-smeđi plin, koji u visokim koncentracijama ima zagušljiv miris koji je štetan za sluzokožu očiju.

Ugljen monoksid (CO) nastaje tokom sagorevanja kada postoji nedostatak kiseonika. Ugljen monoksid je gas bez boje i mirisa. Kada se udiše zajedno sa vazduhom, intenzivno se kombinuje sa hemoglobinom u krvi, što smanjuje njegovu sposobnost snabdevanja organizma kiseonikom. Simptomi trovanja ugljičnim monoksidom uključuju glavobolju, palpitacije, otežano disanje i mučninu.

Ugljovodonici (CH) se sastoje od originalnih ili raspadnutih molekula goriva koji nisu učestvovali u sagorevanju. Ugljovodonici se pojavljuju u izduvnim gasovima (EG) motora sa unutrašnjim sagorevanjem zbog gašenja plamena u blizini relativno hladnih zidova plamena sagorevanja. U dizel motorima ugljovodonici se formiraju u preobogaćenim zonama mješavine, gdje dolazi do pirolize molekula goriva. Ako tokom procesa ekspanzije dovoljna količina kiseonika ne uđe u ove zone, onda će CH završiti u izduvnim gasovima. Ugljovodonici pod uticajem sunčeve svetlosti mogu stupiti u interakciju sa NOx, formirajući biološki aktivne supstance koje iritiraju respiratorni trakt i izazivaju pojavu takozvanog smoga.

Poseban uticaj imaju emisije benzena, toluena, policikličnih ugljovodonika (PAH) i prvenstveno benzopirena. PAH su klasifikovane kao takozvane kancerogene supstance, ne izlučuju se iz ljudskog organizma, već se vremenom akumuliraju u njemu, doprinoseći nastanku malignih tumora.

Čađ je čvrst proizvod koji se sastoji uglavnom od ugljika. Pored ugljenika, čađ sadrži 1-3% (težinski) vodonika. Čađ nastaje na temperaturama iznad 1500 K kao rezultat termičke razgradnje (pirolize) uz jak nedostatak kisika. Prisustvo čađi u izduvnim gasovima uzrokuje crni dim na izlazu.

Čađ je mehanički zagađivač ždrijela i pluća. Velika opasnost je povezana sa svojstvom čađi da akumulira kancerogene tvari na površini svojih čestica i služi kao njihov nosač.

Neke otrovne tvari, nakon što uđu u atmosferu kao dio produkata izgaranja, prolaze dalje transformacije. Na primjer, u prisustvu ugljovodonika, dušikovih oksida i ugljičnog monoksida u atmosferi uz intenzivno ultraljubičasto zračenje sunca, nastaje ozon (O3), koji je jako oksidacijsko sredstvo i u odgovarajućim koncentracijama uzrokuje pogoršanje stanja zdravlja ljudi. -biće.

Kada je u sjedećoj i vlažnoj atmosferi visok sadržaj NO2, O3 i CH, pojavljuje se smeđa magla, koja se naziva "smog" (od engleskog "smoke" - dim i "fog" - magla). Smog je mešavina tečnih i gasovitih komponenti, iritira oči i sluzokožu, te otežava vidljivost na putevima.

Glavni izvori emisija toksičnih produkata izgaranja su automobili, industrija, termo i elektrane. U nekim gradovima sadržaj toksičnih produkata izgaranja u atmosferi premašuje maksimalno dozvoljenu koncentraciju za nekoliko desetina puta.

Za borbu protiv ovog zla većina zemalja svijeta usvojila je odgovarajuće zakone koji ograničavaju sadržaj otrovnih tvari u produktima sagorijevanja koji se emituju u atmosferu.

Poštivanje dozvoljenih normalnih emisija propisanih relevantnim zakonima postao je jedan od centralnih zadataka toplote. U mnogim slučajevima, rad industrijskih postrojenja za grijanje kontrolira se na način da se osigura potreban kompromis između njihovih energetskih, ekonomskih i ekoloških performansi. U mnogim slučajevima, nivo ekonomskih performansi postignut na ovaj način premašuje dozvoljeni savremenim standardima. Stoga je neutralizacija i pročišćavanje produkata izgaranja prije njihovog ispuštanja u atmosferu postalo od velike važnosti. U tu svrhu koriste se različiti neutralizatori i filteri. Istovremeno se poboljšava sastav ugljovodoničnih goriva (smanjenje sadržaja sfernih, olovnih, aromatičnih ugljovodonika), a širi se upotreba gasnih goriva. U budućnosti, korištenje vodika kao goriva u potpunosti će eliminirati sadržaj CO, CH i drugih toksičnih komponenti koje sadrže ugljik u produktima izgaranja.

MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM I EKOLOGIJA.

1.3. Alternativna goriva

1.5. Neutralizacija

Bibliografija

MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM I EKOLOGIJA

1.1. Štetne emisije izduvnih gasova i njihov uticaj na divlje životinje

Kada ugljovodonici potpuno izgore, krajnji proizvodi su ugljični dioksid i voda. Međutim, potpuno izgaranje u klipnim motorima sa unutrašnjim sagorevanjem tehnički je nemoguće postići. Danas oko 60% ukupne količine štetnih materija koje se emituju u atmosferu velikih gradova dolazi iz drumskog saobraćaja.

Izduvni gasovi motora sa unutrašnjim sagorevanjem sadrže više od 200 različitih hemikalija. Među njima:

proizvodi nepotpunog izgaranja u obliku ugljičnog monoksida, aldehida, ketona, ugljikovodika, vodika, peroksidnih spojeva, čađi;
proizvodi termičkih reakcija dušika s kisikom - dušikovi oksidi;
jedinjenja neorganskih materija koje su deo goriva - olovo i dr teški metali, sumpor dioksid, itd.;
višak kiseonika.

Određuje se količina i sastav izduvnih gasova karakteristike dizajna motori, njihov način rada, tehničko stanje, kvalitet podloga, vremenski uslovi. Na sl. Na slici 1.1 prikazane su zavisnosti sadržaja glavnih materija u izduvnim gasovima.

U tabeli U tabeli 1.1 prikazane su karakteristike gradskog ritma kretanja vozila i prosječne vrijednosti emisija u procentima njihove ukupne vrijednosti za puni ciklus uslovnog gradskog saobraćaja.

Ugljen-monoksid (CO) nastaje u motorima tokom sagorevanja obogaćenih smeša vazduh-gorivo, kao i usled disocijacije ugljen-dioksida na visokim temperaturama. U normalnim uslovima, CO je gas bez boje i mirisa. Toksičan učinak CO leži u njegovoj sposobnosti da dio hemoglobina u krvi pretvori u karboksihemoglobin, što uzrokuje poremećaj disanja tkiva. Uz to, CO ima direktan uticaj na biohemijske procese tkiva, što dovodi do poremećaja metabolizma masti i ugljenih hidrata, ravnoteže vitamina itd. Toksičan efekat CO povezan je i sa njegovim direktnim dejstvom na ćelije centralnog nervnog sistema. Kada je izložen ljudima, CO uzrokuje glavobolju, vrtoglavicu, umor, razdražljivost, pospanost i bol u predelu srca. Akutno trovanje nastaje kada se 1 sat udiše zrak s koncentracijom CO većom od 2,5 mg/l.

Tabela 1.1

Karakteristike urbanog ritma kretanja automobila

Kao rezultat toga nastaju dušikovi oksidi u izduvnim plinovima reverzibilna reakcija oksidacija azota atmosferskim kiseonikom pod uticajem visokih temperatura i pritiska. Kako se izduvni plinovi hlade i razrjeđuju atmosferskim kisikom, dušikov oksid se pretvara u dioksid. Dušikov oksid (NO) je bezbojni gas, azot dioksid (NO 2) je crveno-smeđi gas karakterističnog mirisa. Kada dušikovi oksidi uđu u ljudsko tijelo, spajaju se s vodom. Istovremeno stvaraju spojeve dušične i dušične kiseline u respiratornom traktu. Dušikovi oksidi iritiraju sluzokožu očiju, nosa i usta. Izloženost NO 2 doprinosi razvoju plućnih bolesti. Simptomi trovanja se javljaju tek nakon 6 sati u vidu kašljanja, gušenja, a moguć je i sve veći plućni edem. NO X također učestvuje u formiranju kiselih kiša.

Oksidi dušika i ugljovodonici su teži od zraka i mogu se akumulirati u blizini puteva i ulica. U njima se odvijaju različite hemijske reakcije pod uticajem sunčeve svetlosti. Razlaganje dušikovih oksida dovodi do stvaranja ozona (O 3). U normalnim uslovima, ozon je nestabilan i brzo se raspada, ali u prisustvu ugljovodonika proces njegovog raspada se usporava. Aktivno reagira s česticama vlage i drugim spojevima, stvarajući smog. Osim toga, ozon korodira oči i pluća.

Određeni CH ugljovodonici (benzapiren) su najjače kancerogene supstance, čiji nosioci mogu biti čestice čađi.

Kada motor radi na olovnom benzinu, nastaju čvrste čestice olovnog oksida zbog razgradnje tetraetil olova. U izduvnim gasovima nalaze se u obliku sićušnih čestica veličine 1-5 mikrona, koje dugo ostaju u atmosferi. Prisustvo olova u vazduhu izaziva ozbiljna oštećenja organa za varenje, centralnog i perifernog nervnog sistema. Djelovanje olova na krv očituje se u smanjenju količine hemoglobina i uništavanju crvenih krvnih stanica.

Sastav izduvnih gasova dizel motora razlikuje se od benzinskih motora (tabela 10.2). Kod dizel motora gorivo se potpunije sagorijeva. Ovo proizvodi manje ugljičnog monoksida i nesagorjelih ugljikovodika. Ali, u isto vrijeme, zbog viška zraka u dizel motoru nastaje veća količina dušikovih oksida.

Osim toga, rad dizel motora u određenim režimima karakterizira dim. Crni dim je proizvod nepotpunog sagorevanja i sastoji se od čestica ugljenika (čađi) veličine 0,1-0,3 mikrona. Bijeli dim, koji se proizvodi uglavnom kada motor radi u praznom hodu, sastoji se uglavnom od iritirajućih aldehida, čestica isparenog goriva i kapljica vode. Plavi dim nastaje kada se izduvni gasovi hlade na vazduhu. Sastoji se od kapljica tečnih ugljovodonika.

Posebnost izduvnih gasova dizel motora je sadržaj kancerogenih policikličnih aromatičnih ugljovodonika, među kojima su najštetniji dioksin (ciklički eter) i benzopiren. Potonji, kao i olovo, spada u prvu klasu opasnih zagađivača. Dioksini i srodni spojevi su mnogo puta toksičniji od otrova kao što su kurare i kalijum cijanid.

Tabela 1.2

Količina toksičnih komponenti (u g),

nastaje tokom sagorevanja 1 kg goriva

Akreolin je takođe pronađen u izduvnim gasovima (posebno kada rade na dizel motorima). Ima miris sagorele masti i u sadržaju većem od 0,004 mg/l izaziva iritaciju gornjih disajnih puteva, kao i upalu sluzokože očiju.

Supstance sadržane u izduvnim gasovima vozila mogu uzrokovati progresivno oštećenje centralnog nervnog sistema, jetre, bubrega, mozga, genitalnih organa, letargiju, Parkinsonov sindrom, upalu pluća, endemsku ataksiju, giht, rak bronha, dermatitis, intoksikaciju, alergije, respiratorne i druge bolesti . Vjerojatnost razvoja bolesti raste kako se vrijeme izlaganja štetnim tvarima i njihova koncentracija povećava.

1.2. Zakonska ograničenja emisije štetnih materija

Prvi koraci za ograničavanje količine štetnih materija u izduvnim gasovima poduzeti su u Sjedinjenim Državama, gdje je problem zagađenja plinovima u velikim gradovima postao najaktuelniji nakon Drugog svjetskog rata. Krajem 60-ih, kada su megagradovi Amerike i Japana počeli da se guše u smogu, vladine komisije ovih zemalja preuzele su inicijativu. Zakonodavstvo koje nalaže smanjenje toksičnih emisija iz novih automobila primoralo je proizvođače da poboljšaju motore i razviju sisteme neutralizacije.

Godine 1970. u Sjedinjenim Državama je donesen zakon prema kojem je nivo toksičnih komponenti u izduvnim gasovima automobila iz 1975. godine morao biti manji od onog u automobilima iz 1960. godine: CH - za 87% , CO - za 82% i NOx - za 24%. Slični zahtjevi su legalizirani u Japanu i Evropi.

Komitet za unutrašnji transport koji djeluje u okviru Ekonomske komisije Ujedinjenih naroda za Evropu (UNECE) razvija panevropska pravila, propise i standarde u oblasti zaštite životne sredine automobilskih vozila. Dokumenti koje izdaje nazivaju se Pravilima UNECE-a i obavezujući su za zemlje učesnice Ženevskog sporazuma iz 1958., kojem se pridružila i Rusija.

Prema ovim pravilima, dozvoljene emisije štetnih materija su ograničene od 1993. godine: za ugljen monoksid sa 15 g/km 1991. godine na 2,2 g/km 1996. godine, a za zbir ugljovodonika i azotnih oksida sa 5,1 g/km 1991. godine. do 0,5 g/km 1996. 2000. godine uvedeni su još stroži standardi (slika 1.2). Oštro pooštravanje standarda predviđeno je i za dizel motore u kamionima (slika 1.3).

Rice. 1.2. Dinamika ograničenja emisije

za vozila do 3,5 tone (benzin)

Standardi uvedeni za automobile 1993. zvali su se EBPO-I, 1996. - EURO-II, 2000. godine - EURO-III. Uvođenje ovakvih standarda dovelo je evropska pravila na nivo američkih standarda.

Istovremeno sa kvantitativnim pooštravanjem standarda, njihov kvalitativna promjena. Umjesto ograničenja dima, uvedena je standardizacija čvrstih čestica na čijoj površini se adsorbiraju aromatični ugljovodonici opasni po zdravlje ljudi, posebno benzopiren.

Standardizacija emisije čestica ograničava količinu čestica u mnogo većoj mjeri nego kod kontrole dima, što vam omogućava da procijenite samo količinu čestica koja čini vidljivim izduvne plinove.

Rice. 1.3. Dinamika granica štetnih emisija za dizel kamione ukupne mase veće od 3,5 tone, utvrđene od strane EEZ-a

Kako bi se ograničila emisija toksičnih ugljovodonika, uvode se standardi za sadržaj ugljovodonika bez metana u izduvnim gasovima. Planirano je uvođenje ograničenja na emisiju formaldehida. Predviđeno je ograničenje isparavanja goriva iz sistema napajanja vozila sa benzinskim motorima.

I u SAD i UNECE Pravilima regulišu se kilometraža vozila (80 hiljada i 160 hiljada km), tokom koje moraju biti u skladu sa utvrđenim standardima toksičnosti.

U Rusiji su se 70-ih godina počeli uvoditi standardi koji ograničavaju emisiju štetnih tvari iz motornih vozila: GOST 21393-75 „Automobili s dizel motorima. Zadimljenost izduvnih gasova. Norme i metode mjerenja. Sigurnosni zahtjevi” i GOST 17.2.1.02-76 “Očuvanje prirode. Atmosfera. Emisije iz motora automobila, traktora, samohodnih poljoprivrednih i cestovnih vozila. Termini i definicije".

Osamdesetih godina usvojen je GOST 17.2.2.03-87 „Očuvanje prirode“. Atmosfera. Standardi i metode za mjerenje sadržaja ugljičnog monoksida i ugljovodonika u izduvnim gasovima automobila sa benzinskim motorima. Sigurnosni zahtjevi” i GOST 17.2.2.01-84 “Očuvanje prirode. Atmosfera. Automobilski dizeli. Zadimljenost izduvnih gasova. Norme i metode mjerenja.”

Standardi su, u skladu sa rastom flote i orijentacijom ka sličnim UNECE pravilima, postepeno pooštravani. Međutim, već od početka 90-ih, ruski standardi u pogledu krutosti počeli su biti značajno inferiorniji od standarda koje je uvela UNECE.

Razlozi zaostajanja su nepripremljena infrastruktura za rad automobilske i traktorske opreme. Za prevenciju, popravku i održavanje vozila opremljenih elektronikom i sistemima za neutralizaciju potrebna je razvijena mreža servisnih stanica sa kvalifikovanim osobljem, savremenom opremom za popravku i mjernom opremom, uključujući i na licu mjesta.

Na snazi je GOST 2084-77, koji predviđa proizvodnju u Rusiji benzina koji sadrži olovo tetraetiletilen. Transport i skladištenje goriva ne garantuje da olovni ostaci ne dospeju u bezolovni benzin. Ne postoje uslovi pod kojima bi vlasnici automobila sa sistemima za neutralizaciju bili zagarantovani od dolivanja benzina koji sadrži olovne aditive.

Ipak, radi se na pooštravanju ekoloških zahtjeva. Rezolucijom Državnog standarda Ruske Federacije od 1. aprila 1998. br. 19 odobrena su „Pravila za obavljanje poslova u sistemu sertifikacije motornih vozila i prikolica“, koja određuju privremeni postupak za primjenu Pravila UNECE br. 834. i br. 495 u Rusiji.

1. januara 1999. uveden je GOST R 51105.97 „Goriva za motore sa unutrašnjim sagorevanjem“. Bezolovni benzin. Tehnički uslovi". U maju 1999. godine, Gosstandart je usvojio rezoluciju kojom se uvode državni standardi koji ograničavaju emisiju zagađujućih materija iz automobila. Standardi sadrže autentičan tekst sa UNECE Pravilnikom br. 49 i br. 83 i stupaju na snagu 1. jula 2000. Iste godine, GOST R 51832-2001 standard „Motori sa unutrašnjim sagorevanjem sa prinudnim paljenjem, koji rade na benzin i motorna vozila” usvojena je bruto mase veće od 3,5 tone, opremljena ovim motorima. Emisije štetnih materija. Tehnički zahtjevi i metode ispitivanja.” 1. januara 2004. stupio je na snagu GOST R 52033-2003 „Automobili sa benzinskim motorima“. Emisije zagađujućih materija iz izduvnih gasova. Standardi i metode kontrole pri ocjeni tehničkog stanja.”

Da bi se uskladili sa sve strožim standardima za emisiju zagađujućih materija, proizvođači automobila poboljšavaju sisteme napajanja i paljenja, koristeći alternativna goriva, neutrališu izduvne gasove i razvijaju kombinovane elektrane.

1.3. Alternativna goriva

širom svijeta velika pažnja je usmjerena na zamjenu tekućih naftnih goriva tečnim ugljovodoničnim gasom (mješavina propan-butan) i komprimiranim prirodnim plinom (metan), kao i mješavinama koje sadrže alkohol. U tabeli U tabeli 1.3 prikazani su uporedni pokazatelji emisije štetnih materija pri radu motora sa unutrašnjim sagorevanjem na različita goriva.

Tabela 1.3

Prednosti plinskog goriva su visoki oktanski broj i mogućnost korištenja neutralizatora. Međutim, kada se koriste, snaga motora se smanjuje, a velika težina i dimenzije opreme za gorivo smanjuju performanse vozila. Nedostaci plinovitih goriva također uključuju visoku osjetljivost na podešavanja opreme za gorivo. Ako je kvalitet proizvodnje opreme za gorivo nezadovoljavajući i kultura rada loša, toksičnost izduvnih plinova motora koji radi na plinsko gorivo može premašiti vrijednosti benzinske verzije.

U zemljama sa toplom klimom, automobili sa motorima koji rade na alkoholna goriva (metanol i etanol) postali su široko rasprostranjeni. Upotreba alkohola smanjuje emisiju štetnih materija za 20-25%. Nedostaci alkoholnih goriva uključuju značajno pogoršanje performansi pokretanja motora i visoku korozivnost i toksičnost samog metanola. U Rusiji se alkoholna goriva trenutno ne koriste za automobile.

Ideji o korišćenju vodonika poklanja se sve veća pažnja i kod nas i u inostranstvu. Izgledi ovog goriva određeni su njegovom ekološkom prihvatljivošću (za automobile koji rade na ovo gorivo, emisije ugljičnog monoksida su smanjene za 30-50 puta, dušikovih oksida za 3-5 puta i ugljovodonika za 2-2,5 puta), neograničenim i obnovljiva priroda sirovina. Međutim, uvođenje vodoničnog goriva je otežano stvaranjem energetski intenzivnih sistema za skladištenje vodonika u vozilima. Trenutno korišćene metal-hidridne baterije, reaktori za razlaganje metanola i drugi sistemi su veoma složeni i skupi. Uzimajući u obzir i poteškoće povezane sa zahtjevima za kompaktnom i sigurnom proizvodnjom i skladištenjem vodonika u automobilu, automobili sa vodoničnim motorom još uvijek nemaju značajnu praktičnu primjenu.

Kao alternativu motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, veliki su interes elektrane koje koriste elektrohemijske izvore energije, baterije i elektrohemijske generatore. Električna vozila odlikuju se dobrom prilagodljivošću promjenjivim uvjetima gradskog saobraćaja, lakoćom održavanja i ekološkom prihvatljivošću. Međutim, njihova praktična primjena ostaje problematična. Prvo, ne postoje pouzdani, lagani i dovoljno energetski intenzivni izvori elektrohemijske struje. Drugo, prebacivanje voznog parka na elektrohemijske baterije dovešće do potrošnje ogromne količine energije tokom punjenja. Ova energija se uglavnom proizvodi u termoelektranama. Istovremeno, zbog višestruke konverzije energije (hemijske - termičke - električne - hemijske - električne - mehaničke), ukupna efikasnost sistema je veoma niska, a zagađenje životne sredine područja oko elektrana biće višestruko veće od trenutne vrijednosti.

1.4. Poboljšanje napajanja i sistema paljenja

Jedan od nedostataka sistema za napajanje karburatora je neravnomjerna raspodjela goriva među cilindrima motora. To uzrokuje neravnomjeran rad motora s unutarnjim sagorijevanjem i nemogućnost iscrpljivanja podešavanja karburatora zbog mršavosti smjese i prestanka sagorijevanja u nekim cilindrima (povećavanje CH) sa obogaćenom smjesom u ostatku (visok sadržaj CO u izduvnim plinovima gasovi). Da bi se otklonio ovaj nedostatak, redoslijed rada cilindara je promijenjen sa 1–2–4–3 na 1–3–4–2 i optimiziran je oblik usisnih cijevi, na primjer, korištenje prijemnika u usisnoj granici . Osim toga, postavljeni su razni razdjelnici ispod karburatora, postavljeni su vodiči protoka, a usisni cjevovod je zagrijan. U SSSR-u je razvijen i uveden u masovnu proizvodnju autonomni sistem mirovanja (IAC). Ove mjere su omogućile ispunjavanje uslova za 20. režim.

Kao što je gore pomenuto, tokom gradskog ciklusa, do 40% vremena automobil radi u režimu prisilnog praznog hoda (FID) - kočenje motorom. Istovremeno, podpritisak ispod prigušne zaklopke je mnogo veći nego u praznom hodu, što uzrokuje preobogaćivanje mješavine zraka i goriva i zaustavljanje njenog sagorijevanja u cilindrima motora, a povećava se i količina štetnih emisija. Da bi se smanjile emisije u IPH režimima, razvijeni su sistemi za prigušivanje prigušnih ventila (otvarači) i EPH ekonomajzeri u praznom hodu. Prvi sistemi, blagim otvaranjem ventila za gas, smanjuju vakuum ispod njega, čime se sprečava da smeša postane prebogata. Drugi blokiraju protok goriva u cilindre motora u IPH režimima. PECH sistemi mogu smanjiti štetne emisije do 20% i povećati efikasnost goriva do 5% u gradskim uslovima rada.

Emisije dušikovih oksida NOx suzbijane su snižavanjem temperature sagorijevanja zapaljive smjese. U tu svrhu, energetski sistemi i benzinskih i dizel motora opremljeni su uređajima za recirkulaciju izduvnih gasova. Sistem je, pri određenim režimima rada motora, prenosio deo izduvnih gasova sa izduvnih gasova na usisnu granu.

Inercija sistema za doziranje goriva ne dozvoljava stvaranje dizajna karburatora koji u potpunosti ispunjava sve zahtjeve za preciznost doziranja za sve režime rada motora, posebno one prijelazne. Da bi se prevazišli nedostaci karburatora, razvijeni su takozvani sistemi napajanja "ubrizgavanjem".

U početku su to bili mehanički sistemi sa stalnim dovodom goriva u područje usisnog ventila. Ovi sistemi su omogućili ispunjavanje početnih ekoloških zahtjeva. Trenutno su to elektronsko-mehanički sistemi sa fraziranim ubrizgavanjem i povratnom spregom.

U 70-im godinama, glavni način smanjenja štetnih emisija bio je korištenje sve siromašnijih mješavina zraka i goriva. Za njihovo nesmetano paljenje bilo je potrebno poboljšati sisteme paljenja kako bi se povećala snaga varnica. Zauzdavajući faktor u tome bio je mehanički puknuće primarnog kola i mehanička distribucija energije visokog napona. Da bi se prevazišao ovaj nedostatak, razvijeni su kontaktno-tranzistorski i beskontaktni sistemi.

Danas su sve više rasprostranjeni beskontaktni sistemi paljenja sa statičkom distribucijom visokonaponske energije koju kontrolira elektronička jedinica, koja istovremeno optimizira dovod goriva i vrijeme paljenja.

Za dizel motore, glavni pravac poboljšanja sistema napajanja bio je povećanje pritiska ubrizgavanja. Danas je norma pritisak ubrizgavanja od oko 120 MPa, sa obećavajućim motorima do 250 MPa. Ovo omogućava potpunije sagorevanje goriva, smanjujući sadržaj CH i čestica u izduvnim gasovima. Baš kao i za benzinske sisteme za napajanje, elektronski sistemi upravljanja motorom razvijeni su za dizel sisteme napajanja koji ne dozvoljavaju motorima da dođu do režima pušenja.

Razvijaju se različiti sistemi za neutralizaciju izduvnih gasova. Na primjer, razvijen je sistem sa filterom u izduvnom traktu koji zadržava čestice iz izduvnih gasova. Nakon određenog vremena rada, elektronska jedinica daje komandu za povećanje dovoda goriva. To dovodi do povećanja temperature izduvnih plinova, što zauzvrat dovodi do sagorijevanja čađi i regeneracije filtera.

1.5. Neutralizacija

Istih 70-ih postalo je jasno da je nemoguće postići značajno poboljšanje situacije s toksičnošću bez upotrebe dodatnih uređaja, jer smanjenje jednog parametra podrazumijeva povećanje drugih. Stoga smo aktivno počeli da poboljšavamo sisteme za naknadnu obradu izduvnih gasova.

Sistemi neutralizacije su se ranije koristili za automobilska vozila koja rade u posebnim uslovima, kao što su tuneliranje i razvoj rudnika.

Postoje dva glavna principa za izradu neutralizatora - termički i katalitički.

Termalni neutralizator je komora za sagorevanje koja se nalazi u izduvnom traktu motora za naknadno sagorevanje produkata nepotpunog sagorevanja goriva - CH i CO. Može se ugraditi umjesto ispušnog cjevovoda i obavljati svoje funkcije. Reakcije oksidacije CO i CH odvijaju se prilično brzo na temperaturama iznad 830 °C i u prisustvu nevezanog kisika u zoni reakcije. Termalni neutralizatori se koriste na motorima s prisilnim paljenjem, u kojima se obezbjeđuje temperatura potrebna za efektivno odvijanje reakcija termalne oksidacije bez dovoda dodatnog goriva. I bez toga toplota Izduvnih plinova ovih motora se povećava u reakcionoj zoni kao rezultat naknadnog sagorijevanja dijela CH i CO, čija je koncentracija mnogo veća nego kod dizel motora.

Termalni neutralizator (slika 1.4) sastoji se od kućišta sa ulaznim (izlaznim) cijevima i jednim ili dva umetka plamene cijevi od čeličnog lima otpornog na toplinu. Dobro mešanje dodatnog vazduha potrebnog za oksidaciju CH i CO sa izduvnim gasovima postiže se intenzivnim formiranjem vrtloga i turbulizacijom gasova pri strujanju kroz rupe u cevima i kao rezultat promene smera njihovog kretanja sistemom pregrada. . Za efikasno sagorijevanje CO i CH potrebno je dosta vremena, pa je brzina plinova u neutralizatoru niska, zbog čega je njegova zapremina relativno velika.

Rice. 1.4. Termalni neutralizator

Kako bi se spriječio pad temperature izduvnih plinova kao posljedica prijenosa topline u zidove, izduvni cijev i konvertor su prekriveni toplinskom izolacijom, u izduvne kanale se postavljaju toplinski štitovi, a pretvarač se postavlja što bliže motor koliko god je to moguće. Unatoč tome, potrebno je dosta vremena za zagrijavanje termalnog pretvarača nakon pokretanja motora. Da bi se ovo vrijeme smanjilo, povećava se temperatura izduvnih plinova, što se postiže obogaćivanjem zapaljive smjese i smanjenjem vremena paljenja, iako i jedno i drugo povećava potrošnju goriva. Ovakvim mjerama se pribjegava da bi se održao stabilan plamen tokom prolaznih uslova rada motora. Toplotni umetak također pomaže u smanjenju vremena prije početka efektivne oksidacije CH i CO.

Katalizatori– uređaji koji sadrže supstance koje ubrzavaju reakcije, – katalizatori . Katalizatori mogu biti "jednosmjerni", "dvosmjerni" ili "trosmjerni".

Jednokomponentni i dvokomponentni neutralizatori oksidativnog tipa sagorevaju (reoksidiraju) CO (jednokomponentni) i CH (dvokomponentni).

2CO + O 2 = 2CO 2(na 250–300°C).

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

Neutralizator je kućište od nerđajućeg čelika uključeno u izduvni sistem. Kućište sadrži blok nosača aktivnog elementa. Prvi neutralizatori su bili punjeni metalnim kuglicama obloženim tankim slojem katalizatora (vidi sliku 1.5).

Rice. 1.5. Uređaj za katalizator

Korišćene aktivne supstance su aluminijum, bakar, hrom i nikal. Glavni nedostaci prvih generacija neutralizatora bili su niska efikasnost i kratak vijek trajanja. Najotporniji na "otrovne" efekte sumpora, organosilicijuma i drugih spojeva koji nastaju kao rezultat sagorijevanja goriva i ulja sadržanih u cilindru motora pokazali su se katalizatori na bazi plemenitih metala - platine i paladija.

Nosač aktivne tvari u takvim neutralizatorima je posebna keramika - monolit s mnogo uzdužnih ćelija saća. Na površinu saća nanosi se posebna gruba podloga. Ovo omogućava povećanje efektivne kontaktne površine premaza sa izduvnim gasovima na ~20 hiljada m2. Količina plemenitih metala taloženih na podlozi u ovoj oblasti je 2-3 grama, što omogućava organizovanje masovne proizvodnje relativno jeftinih proizvoda.

Keramika može izdržati temperature do 800-850 °C. Neispravnosti elektroenergetskog sistema (poteškoće pri pokretanju) i produženi rad na preobogaćenoj radnoj smjesi dovode do činjenice da će višak goriva izgorjeti u neutralizatoru. To dovodi do topljenja saća i kvara neutralizatora. Danas se metalno saće koristi kao nosilac katalitičkog sloja. Ovo vam omogućava da povećate radnu površinu, postignete manji povratni pritisak, ubrzate zagrevanje pretvarača na radnu temperaturu i proširite temperaturni opseg na 1000–1050 °C.

Katalizatori sa redukcijom okoline, ili trokomponentni neutralizatori, se koriste u sistemima izduvnih gasova, kako za smanjenje emisije CO i CH, tako i za smanjenje emisije azotnih oksida. Katalitički sloj neutralizatora sadrži, pored platine i paladija, i element retkih zemalja rodijum. Kao rezultat hemijskih reakcija na površini katalizatora zagrijanog na 600-800 °C, CO, CH, Nox sadržani u ispušnim plinovima pretvaraju se u H2O, CO2, N2:

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

2NO + 2H 2 = N 2 + 2H 2 O.

Efikasnost trokomponentnog katalizatora dostiže 90% u realnim uslovima rada, ali samo pod uslovom da se sastav zapaljive smeše razlikuje od stehiometrijskog za najviše 1%.

Zbog promjena parametara motora zbog habanja, rada u nestalnim režimima i pomaka postavki elektroenergetskog sistema, nije moguće održati stehiometrijski sastav zapaljive mješavine samo kroz dizajn karburatora ili injektora. Potrebna je povratna informacija koja bi procijenila sastav mješavine zraka i goriva koja ulazi u cilindre motora.

Danas se najviše koristi sistem povratne sprege korištenjem tzv senzor kiseonika(lambda sonda) na bazi cirkonijumske keramike ZrO 2 (sl. 1.6).

Osetljivi element lambda sonde je cirkonijumski poklopac 2 . Unutrašnja i vanjska površina kapice obložene su tankim slojevima legure platine i rodija, koji djeluju kao vanjski 3 i interni 4 elektrode. Sa navojnim dijelom 1 Senzor je ugrađen u izduvni trakt. U ovom slučaju, vanjska elektroda se pere obrađenim plinovima, a unutrašnja elektroda atmosferskim zrakom.

Rice. 1.6. Dizajn senzora za kiseonik

Na temperaturama iznad 350°C, cirkonijum dioksid poprima svojstva elektrolita, a senzor postaje galvanski element. Veličina EMF-a na elektrodama senzora određena je odnosom parcijalnih pritisaka kiseonika na unutrašnjem i vanjske strane osetljiv element. U prisustvu slobodnog kiseonika u izduvnim gasovima, senzor generiše EMF reda veličine 0,1 V. U nedostatku slobodnog kiseonika u izduvnim gasovima, EMF praktički skače na 0,9 V.

Sastav smjese se kontrolira nakon što se senzor zagrije do radne temperature. Sastav smjese se održava promjenom količine goriva koja se dovodi u cilindre motora na granici prijelaza EMF sonde sa niskog na visokonaponski nivo. Da bi se smanjilo vrijeme potrebno za postizanje radnog načina, koriste se senzori s električnim grijanjem.

Glavni nedostaci sistema sa povratnom spregom i trokomponentnim katalizatorom su: nemogućnost rada motora na olovno gorivo, prilično nizak vijek trajanja pretvarača i lambda sonde (oko 80.000 km) i povećanje otpora motora. izduvni sistem.

Bibliografija

Vyrubov D.N. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem: teorija klipnih i kombinovanih motora / D.N. Vyrubov i dr. M.: Mashinostroenie, 1983.
Motori za automobile i traktore. (Teorija, energetski sistemi, projekti i proračuni) / Ed. I. M. Lenjin. M.: Više. škola, 1969.
Automobilski i traktorski motori: Za 2 sata Projektovanje i proračun motora / Ed. I. M. Lenjin. 2. izd., dop. i obrađeno M.: Više. škola, 1976.
Motori sa unutrašnjim sagorevanjem: Projektovanje i rad klipnih i kombinovanih motora / Ed. A. S. Orlina, M. G. Kruglova. 3. izdanje, revidirano. i dodatne M.: Mašinstvo, 1980.
Arkhangelsky V. M. Automobilski motori / V. M. Arkhangelsky. M.: Mašinstvo, 1973.
Kolčin A.I. Proračun automobilskih i traktorskih motora / A.I. Kolčin, V.P. Demidov. M.: Više. škola, 1971.
Motori sa unutrašnjim sagorevanjem / Ed. Dr. Tech. nauke prof. V. N. Lukanina. M.: Više. škola, 1985.
Khachiyan A. S. Motori s unutrašnjim sagorijevanjem / A. S. Khachiyan et al. M.: Viš. škola, 1985.
Ross Tweg. Sistemi za ubrizgavanje benzina. Izgradnja, održavanje, popravka: Praktično. korist / Ross Tweg. M.: Izdavačka kuća "Za volanom", 1998.