Kokkuvõte: Sisepõlemismootorite mõju ja keskkonna olukord. Soojuse kasutamise keskkonnaprobleemid

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

SEROVI METALLURGIKAKOLLEGŽ

abstraktne

looduskorralduse ökoloogilistel alustel

teemal:Energeetika arenguga seotud keskkonnaprobleemid

Täidetuda: üliõpilane

kirjavahetusosakond

IVkursuse TiTO grupp

Sotšneva Natalia

Kontrollis: õpetaja

Tšernõševa N.G.

Sissejuhatus

1. Soojusenergeetika keskkonnaprobleemid

2. Hüdroenergia keskkonnaprobleemid

3. Tuumaenergia probleemid

4. Mõned moodsa energeetika probleemide lahendamise viisid

Järeldus

Kasutatud kirjanduse loetelu

Sissejuhatus

On piltlik väljend, et me elame kolme "E" ajastul: majandus, energia, ökoloogia. Samas köidab ökoloogia kui teadus ja mõtteviis inimkonna järjest rohkem tähelepanu.

Ökoloogiat peetakse teaduseks ja akadeemiliseks distsipliiniks, mille eesmärk on uurida organismide ja keskkonna vahelisi suhteid kogu nende mitmekesisuses. Samas ei mõisteta keskkonda mitte ainult elutu looduse maailmana, vaid ka mõne organismi või nende koosluste mõjuna teistele organismidele ja kooslustele. Ökoloogiat seostatakse mõnikord ainult elupaiga või keskkonna uurimisega. Viimane on põhimõtteliselt õige, kuid olulise parandusega, et keskkonda ei saa käsitleda organismidest eraldatuna, nagu ei saa käsitleda ka väljaspool nende elupaika asuvaid organisme. Need on ühtse funktsionaalse terviku koostisosad, mida rõhutab ülaltoodud ökoloogia kui organismide ja keskkonna vaheliste suhete teaduse määratlus.

Energiaökoloogia on tootmisharu, mis areneb enneolematu kiirusega. Kui tänapäeva rahvastikuplahvatuse tingimustes rahvaarv kahekordistub 40-50 aastaga, siis energia tootmisel ja tarbimisel juhtub see iga 12-15 aasta tagant. Sellise rahvastiku ja energia kasvutempo suhtega suureneb energiavaru laviinina mitte ainult summaarselt, vaid ka elaniku kohta.

Praegu kaetakse energiavajadus peamiselt kolme tüüpi energiaressurssidega: orgaaniline kütus, vesi ja aatomituum. Veeenergiat ja aatomienergiat kasutab inimene pärast selle muutmist elektrienergiaks. Samal ajal kasutatakse märkimisväärses koguses orgaanilises kütuses sisalduvat energiat soojusenergiana ja ainult osa sellest muundatakse elektrienergiaks. Kuid mõlemal juhul on orgaanilisest kütusest energia vabanemine seotud selle põlemisega ja sellest tulenevalt ka põlemissaaduste eraldumisega keskkonda.

Käesoleva töö eesmärgiks on uurida erinevate energialiikide (soojusenergia, hüdroenergia, tuumaenergia) mõju keskkonnale ning kaaluda võimalusi energiaobjektide heitkoguste ja saaste vähendamiseks. Seda esseed kirjutades seadsin endale ülesandeks leida viise, kuidas lahendada iga vaadeldud energialiigi probleeme.

1. Ökoloogidsoojusenergeetika probleemid

Soojuselektrijaamade mõju keskkonnale sõltub suuresti põletatava kütuse liigist (tahke ja vedel).

Põlemisel tahke kütus atmosfääri satub lendtuhk koos põlemata kütuse osakestega, väävel- ja väävelanhüdriidid, lämmastikoksiidid, teatud kogus fluoriühendeid, samuti kütuse mittetäieliku põlemise gaasilised saadused. Lendtuhk sisaldab mõnel juhul lisaks mittetoksilistele komponentidele ka rohkem kahjulikke lisandeid. Niisiis sisaldub Donetski antratsiitide tuhas arseeni väikestes kogustes ning Ekibastuzi ja mõne muu maardla tuhas - vaba ränidioksiid, kildade ja Kanski-Achinski basseini söe tuhas - vaba kaltsiumoksiid.

kivisüsi - meie planeedi kõige rikkalikum fossiilkütus. Eksperdid usuvad, et selle varudest jätkub 500 aastaks. Lisaks on kivisüsi jaotunud kogu maailmas ühtlasemalt ja on naftast ökonoomsem. Sünteetilist vedelkütust saab kivisöest. Kütuse saamise meetod kivisöe töötlemisel on tuntud juba ammu. Selliste toodete maksumus oli aga liiga kõrge. Protsess toimub kõrge rõhu all. Sellel kütusel on üks vaieldamatu eelis – sellel on kõrgem oktaanarv. See tähendab, et see on keskkonnasõbralikum.

Turvas. Turba suuremahulise kaevandamise tulemusena on turba energiakasutusega seotud mitmeid negatiivseid keskkonnamõjusid. Nende hulka kuuluvad eelkõige veesüsteemide režiimi rikkumine, maastiku ja pinnaskatte muutused turbakaevanduskohtades, kohalike mageveeallikate kvaliteedi halvenemine ja õhubasseini reostus ning elutingimuste järsk halvenemine. loomadest. Olulised keskkonnaraskused tekivad ka seoses turba transpordi ja ladustamise vajadusega.

Põlemisel vedelkütus(kütteõli) koos suitsugaasidega atmosfääriõhku sisenevad: väävel- ja väävelanhüdriidid, lämmastikoksiidid, vanaadiumiühendid, naatriumsoolad, samuti katelde pinnalt puhastamise käigus eemaldatud ained. Keskkonna seisukohast on vedelkütused hügieenilisemad. Samal ajal kaob täielikult tuhapuistangute probleem, mis hõivavad suuri alasid, välistavad nende kasuliku kasutamise ning on jaamapiirkonnas pideva õhusaaste allikaks, kuna osa tuhast eemaldatakse tuultega. Vedelkütuste põlemisproduktides lendtuhka ei leidu.

Maagaas. Maagaasi põletamisel on lämmastikoksiidid olulised õhusaasteained. Lämmastikoksiidide emissioon maagaasi põletamisel soojuselektrijaamades on aga keskmiselt 20% väiksem kui kivisöe põletamisel. See ei tulene mitte kütuse enda omadustest, vaid põlemisprotsesside iseärasustest. Söe põletamisel on liigse õhu suhe madalam kui maagaasi põletamisel. Seega on maagaas põlemisel lämmastikoksiidide eraldumise poolest kõige keskkonnasõbralikum energiakütus.

Soojuselektrijaamade kompleksset mõju biosfäärile tervikuna illustreerib tabel. üks.

Nii kasutatakse soojuselektrijaamades kütusena kivisütt, naftat ja naftasaadusi, maagaasi ning harvemini puitu ja turvast. Põlevmaterjalide põhikomponendid on süsinik, vesinik ja hapnik, väävlit ja lämmastikku sisalduvad väiksemates kogustes, leidub ka metallide ja nende ühendite (enamasti oksiidide ja sulfiidide) jälgi.

Soojusenergiatööstuses on tohutute atmosfääriheitmete ja suurte tahkete jäätmete allikaks soojuselektrijaamad, ettevõtted ja auruelektrijaamade rajatised, st kõik ettevõtted, mille töö on seotud kütuse põletamisega.

Koos gaasiliste heitkogustega toodab soojusenergeetika tohutul hulgal tahkeid jäätmeid. Nende hulka kuuluvad tuhk ja räbu.

Kivisöejäätmete valmistamise tehased sisaldavad 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 ja Na 2 O ning kuni 5% C. Nad sisenevad puistangutesse, mis toodavad tolmu, suitsu ning halvendavad drastiliselt atmosfääri ja sellega piirnevate territooriumide seisundit.

Elu Maal tekkis redutseerivas atmosfääris ja alles palju hiljem, umbes 2 miljardi aasta pärast, muutis biosfäär redutseeriva atmosfääri järk-järgult oksüdeerivaks. Samal ajal eemaldas elusaine atmosfäärist mitmesuguseid aineid, eriti süsinikdioksiidi, moodustades tohutuid lubjakivi ja muude süsinikku sisaldavate ühendite ladestusi. Nüüd on meie tehnogeenne tsivilisatsioon tekitanud võimsa redutseerivate gaaside voo, peamiselt tänu fossiilkütuste põletamisele energia saamiseks. 30 aasta jooksul, aastatel 1970–2000, umbes 450 miljardit barrelit naftat, 90 miljardit tonni kivisütt, 11 triljonit. m 3 gaasi (tabel 2).

Õhuheitmed 1000 MW/aastas elektrijaamast (tonnides)

Põhiosa emissioonist hõivab süsinikdioksiid - umbes 1 miljon tonni süsiniku 1 Mt. Soojuselektrijaama reoveega eemaldatakse aastas 66 tonni orgaanilist ainet, 82 tonni väävelhapet, 26 tonni kloriide, 41 tonni fosfaate ja ligi 500 tonni hõljuvaid osakesi. Elektrijaamade tuhk sisaldab sageli raskete, haruldaste muldmetallide ja radioaktiivsete ainete kõrge kontsentratsiooni.

Söeküttel töötav elektrijaam vajab aastas 3,6 miljonit tonni kivisütt, 150 m 3 vett ja umbes 30 miljardit m 3 õhku. Need arvud ei võta arvesse söe kaevandamise ja transpordiga seotud keskkonnahäireid.

Arvestades, et selline elektrijaam on aktiivselt tegutsenud juba mitukümmend aastat, võib selle mõju võrrelda vulkaani omaga. Aga kui tavaliselt viskab viimane vulkanismi saadusi korraga suures koguses välja, siis elektrijaam teeb seda kogu aeg. Kümneid aastatuhandeid ei ole vulkaaniline tegevus suutnud märgatavalt mõjutada atmosfääri koostist ning inimtegevuse majanduslik tegevus on selliseid muutusi põhjustanud umbes 100-200 aasta jooksul, peamiselt fossiilkütuste põletamise ja hävitatud kasvuhoonegaaside emissiooni tõttu. ja moondunud ökosüsteeme.

Elektrijaamade kasutegur on endiselt madal ja ulatub 30-40%ni, suurem osa kütusest põletatakse asjata. Saadud energiat kasutatakse ühel või teisel viisil ja lõpuks muutub see soojuseks, s.t lisaks keemilisele reostusele jõuab biosfääri ka termiline saaste.

Energeetikarajatiste saaste ja jäätmed gaasi-, vedel- ja tahkefaasina jagunevad kahte voogu: üks põhjustab globaalseid ning teine piirkondlikke ja kohalikke muutusi. Sama kehtib ka teistes majandussektorites, kuid energia ja fossiilkütuste põletamine on endiselt suurte ülemaailmsete saasteainete allikas. Need satuvad atmosfääri ja nende akumuleerumise tõttu muutub atmosfääri väikeste gaasikomponentide, sealhulgas kasvuhoonegaaside kontsentratsioon. Atmosfääri ilmusid gaasid, mida selles varem praktiliselt ei olnud - klorofluorosüsivesinikud. Need on globaalsed saasteained, millel on kõrge kasvuhooneefekt ja mis samal ajal osalevad stratosfääri osooniekraani hävitamises.

Seega tuleb märkida, et praeguses etapis paiskavad soojuselektrijaamad atmosfääri umbes 20% kõigist ohtlikest tööstusjäätmetest. Need mõjutavad oluliselt nende asukohapiirkonna keskkonda ja biosfääri seisundit tervikuna. Kõige kahjulikumad on madala kvaliteediga kütustel töötavad kondensatsioonielektrijaamad. Niisiis, kui jaamas põletatakse 1 tund 1060 tonni Donetski kivisütt, eemaldatakse katelde ahjudest 34,5 tonni räbu, elektrifiltrite punkritest eemaldatakse 193,5 tonni tuhka, mis puhastavad gaase 99% ja 10 miljonit. m 3 paisatakse atmosfääri torude kaudu suitsugaasid. Need gaasid sisaldavad lisaks lämmastiku- ja hapnikujääkidele 2350 tonni süsihappegaasi, 251 tonni veeauru, 34 tonni vääveldioksiidi, 9,34 tonni lämmastikoksiide (dioksiidis väljendatuna) ja 2 tonni lendtuhka, mida pole tabatud. ” elektrostaatiliste filtritega.

Soojuselektrijaamade reovesi ja nende territooriumilt pärit sademevesi, mis on saastunud elektrijaamade tehnoloogiliste tsüklite jäätmetega ning sisaldavad vanaadiumi, niklit, fluori, fenoole ja naftasaadusi, võivad veekogudesse sattudes mõjutada vee kvaliteeti ja veeorganisme. Teatud ainete keemilise koostise muutumine viib veehoidlas kehtestatud elupaigatingimuste rikkumiseni ning mõjutab veeorganismide ja bakterite liigilist koosseisu ja arvukust ning võib lõppkokkuvõttes põhjustada veekogude isepuhastusprotsesside rikkumisi. reostusest ja nende sanitaarseisundi halvenemisest.

Ohtlik on ka veekogude nn termiline reostus nende seisundi mitmekülgsete rikkumistega. Soojuselektrijaamad toodavad energiat kuumutatud auruga töötavate turbiinide abil. Turbiinide töötamise ajal on vaja heitgaasi auru jahutada veega, seetõttu väljub elektrijaamast pidevalt veevool, mida kuumutatakse tavaliselt 8–12 ° C ja juhitakse reservuaari. Suured soojuselektrijaamad vajavad suuri veekoguseid. Need juhivad kuumutatud olekus vett välja 80-90 m 3 /s. See tähendab, et veehoidlasse voolab pidevalt võimas sooja vee voog, ligikaudu Moskva jõe skaalal.

Sooja "jõe" ühinemiskohas moodustunud küttetsoon on omamoodi reservuaari osa, mille temperatuur on lekkepunktis maksimaalne ja väheneb sellest kaugenedes. Suurte soojuselektrijaamade küttetsoonid võtavad enda alla mitmekümne ruutkilomeetri suuruse ala. Talvel moodustuvad kuumutatud tsoonis (põhja- ja keskmisel laiuskraadil) polünüümid. Suvekuudel sõltuvad köetavate tsoonide temperatuurid sissevõtuvee loomulikust temperatuurist. Kui vee temperatuur reservuaaris on 20 °C, siis küttetsoonis võib see ulatuda 28-32 °C-ni.

Veehoidla temperatuuri tõusu ja nende loodusliku hüdrotermilise režiimi rikkumise tulemusena intensiivistuvad vee õitsemise protsessid, väheneb gaaside vees lahustumisvõime, muutuvad vee füüsikalised omadused, kõik keemilised omadused. ja kiirendatakse selles toimuvaid bioloogilisi protsesse jne. Kuumutustsoonis väheneb vee läbipaistvus, tõuseb pH, kiireneb kergesti oksüdeeruvate ainete lagunemise kiirus. Fotosünteesi kiirus sellises vees on märgatavalt vähenenud.

2. Hüdroenergia keskkonnaprobleemid

Hüdroenergiaressursside olulisim omadus võrreldes kütuse- ja energiaressurssidega on nende pidev uuendamine. HEJ-de kütusevajaduse puudumine määrab HEJ-des toodetava elektrienergia madala maksumuse. Seetõttu on HEJ-de ehitamist, vaatamata märkimisväärsetele spetsiifilistele kapitaliinvesteeringutele 1 kW installeeritud võimsuse kohta ja pikkadele ehitusperioodidele, suurt tähtsust omistatud ja peetakse, eriti kui seda seostatakse elektrimahukate tööstusharude paiknemisega.

Hüdroelektrijaam on ehitiste ja seadmete kompleks, mille abil veevoolu energia muudetakse elektrienergiaks. Hüdroelektrijaam koosneb reast hüdrokonstruktsioonidest, mis tagavad vajaliku veevoolu kontsentratsiooni ja tekitavad survet, ning jõuseadmetest, mis muundavad rõhu all liikuva vee energia mehaaniliseks pöörlemisenergiaks, mis omakorda muundatakse elektrienergiaks. .

Vaatamata hüdroressurssidest saadava energia suhtelisele odavusele väheneb nende osakaal energiabilansis järk-järgult. Selle põhjuseks on nii odavaimate ressursside ammendumine kui ka madalsoo veehoidlate suur territoriaalne läbilaskevõime. Arvatakse, et tulevikus ei ületa maailma hüdroelektrienergia toodang 5% kogutoodangust.

HEJdel saadava energia osakaalu vähenemise üheks olulisemaks põhjuseks on hüdroehitiste kõigi ehitus- ja ekspluatatsioonietappide võimas mõju keskkonnale (tabel 3).

Erinevate uuringute kohaselt on hüdroenergeetika üks olulisemaid mõjusid keskkonnale suurte viljaka (lammi)maa maa-alade võõrandumine veehoidlate jaoks. Venemaal, kus hüdroressursside kasutamisega toodetakse mitte rohkem kui 20% elektrienergiast, ujutati hüdroelektrijaamade ehitamise käigus üle vähemalt 6 miljonit hektarit maad. Nende asemel on hävitatud looduslikud ökosüsteemid.

Märkimisväärsed maa-alad veehoidlate lähedal on põhjavee taseme tõusu tõttu üleujutustes. Need maad kuuluvad reeglina märgalade kategooriasse. Tasapinnalistes tingimustes võib üleujutatud maa olla 10% või rohkem üleujutatust. Maad ja nende ökosüsteemid hävivad ka nende vee poolt hävitamise (abrasiooni) tagajärjel rannajoone kujunemise käigus. Hõõrdumisprotsessid kestavad tavaliselt aastakümneid, mille tulemuseks on suurte pinnasemasside töötlemine, veereostus ja reservuaaride mudastumine. Seega on reservuaaride rajamine seotud jõgede hüdroloogilise režiimi, nende ökosüsteemide ja hüdrobiontide liigilise koostise järsu rikkumisega.

Veehoidlates suureneb järsult vee soojenemine, mis intensiivistab hapniku kadu ja muid termilise saastatuse põhjustatud protsesse. Viimane loob koos biogeensete ainete kuhjumisega tingimused veekogude kinnikasvamiseks ja vetikate, sealhulgas mürgiste siniroheliste intensiivseks arenguks. Nendel põhjustel, aga ka vete aeglase uuenemise tõttu väheneb nende isepuhastumisvõime järsult.

Veekvaliteedi halvenemine põhjustab paljude selle elanike surma. Kalavarude esinemissagedus suureneb, eriti vastuvõtlikkus helmintidele. Veekeskkonna elanike maitseomadused vähenevad.

Häiritud on kalade rändeteed, hävivad sööda-, kudealad jne.. Volga on pärast sellele hüdroelektrijaamakaskaadi rajamist oma tähtsuse Kaspia tuurade kudemispaigana suuresti kaotanud.

Lõppkokkuvõttes muutuvad veehoidlate poolt blokeeritud jõesüsteemid transiitsüsteemidest transiidi-akumulatsioonisüsteemideks. Lisaks biogeensetele ainetele koguneb siia raskmetalle, radioaktiivseid elemente ja paljusid pika elueaga pestitsiide. Akumulatsioonisaadused muudavad veehoidlate likvideerimise järel hõivatud territooriumide kasutamise problemaatiliseks.

Veehoidlatel on oluline mõju atmosfääri protsessidele. Näiteks kuivades (kuivades) piirkondades ületab veehoidlate pinnalt aurustumine kümneid kordi aurumist võrdselt maapinnalt.

Õhutemperatuuri langus ja udunähtuste sagenemine on seotud aurustumise suurenemisega. Veehoidlate ja külgneva maa soojusliku tasakaalu erinevus määrab kohalike tuulte, näiteks tuulte tekke. Nende, nagu ka muude nähtuste tagajärjeks on ökosüsteemide muutus (mitte alati positiivne), ilmastiku muutus. Mõnel juhul on reservuaaride piirkonnas vaja põllumajanduse suunda muuta. Näiteks meie riigi lõunapoolsetes piirkondades ei jõua mõned soojust armastavad põllukultuurid (melonid) küpseda, taimede esinemissagedus suureneb ja toodete kvaliteet halveneb.

Hüdraulilise ehituse kulud keskkonnale on märgatavalt madalamad mägistes piirkondades, kus veehoidlad on tavaliselt väikese pindalaga. Seismilistes mägipiirkondades võivad veehoidlad aga esile kutsuda maavärinaid. Suureneb maalihete tõenäosus ja katastroofide tõenäosus tammide võimaliku hävimise tagajärjel. Nii nõudis vesi 1960. aastal Indias (Gunjarati osariik) tammi läbimurde tagajärjel 15 000 inimelu.

Veeenergia kasutamise tehnoloogia eripärast tulenevalt muudavad hüdroelektrijaamad looduslikke protsesse väga pikkadeks perioodideks. Näiteks hüdroelektrijaama veehoidla (või hüdroelektrijaama kaskaadi puhul reservuaaride süsteem) võib eksisteerida kümneid ja sadu aastaid, samas kui loodusliku vooluveekogu asemel tekib kunstliku reguleerimisega inimtekkeline objekt. looduslikud protsessid – looduslik-tehniline süsteem (NTS). Sel juhul taandub ülesanne sellise PTS-i moodustamisele, mis tagaks kompleksi usaldusväärse ja keskkonnaohutu moodustamise. Samal ajal võib PTS-i peamiste alamsüsteemide (tehisobjekt ja looduskeskkond) suhe olla oluliselt erinev sõltuvalt valitud prioriteetidest - tehnilistest, keskkonnaalastest, sotsiaalmajanduslikest jne ning keskkonnakaitse põhimõttest. ohutuse võib sõnastada näiteks loodud PTS-i teatud stabiilse oleku säilitamisena.

Tõhus viis territooriumide üleujutuste vähendamiseks on HEJde arvu suurendamine kaskaadis, vähendades rõhku igal etapil ja sellest tulenevalt ka veehoidla pinda.

Teine hüdroenergia keskkonnaprobleem on seotud veekeskkonna kvaliteedi hindamisega. Praegust veereostust ei põhjusta mitte hüdroelektrijaamade elektritootmise tehnoloogilised protsessid (hüdroelektrijaamade reoveest lähtuva reostuse maht moodustab majanduskompleksi reostuse kogumassist ebaoluliselt väikese osa), vaid veereostuse tekitajatest. sanitaartehniliste tööde halb kvaliteet reservuaaride loomisel ja puhastamata heitvee juhtimisel veeobjektidesse.

Enamik jõgede poolt toodud toitaineid säilib veehoidlates. Sooja ilmaga suudavad vetikad massiliselt paljuneda toitainerikka ehk eutroofse veehoidla pinnakihtides. Fotosünteesi käigus tarbivad vetikad reservuaarist toitaineid ja toodavad suures koguses hapnikku. Surnud vetikad annavad veele ebameeldiva lõhna ja maitse, katavad põhja paksu kihiga ja ei lase inimestel veehoidlate kallastel puhata.

Esimestel aastatel pärast veehoidla täitumist tekib sellesse palju lagunenud taimestikku ja "uus" pinnas võib vee hapnikutaset drastiliselt alandada. Orgaanilise aine mädanemine võib kaasa tuua tohutul hulgal kasvuhoonegaase – metaani ja süsihappegaasi.

Arvestades HEJde mõju keskkonnale, tuleb siiski tähele panna HEJde elupäästvat funktsiooni. Seega toob iga miljardi kWh elektrienergia tootmine soojuselektrijaamade asemel hüdroelektrijaamades kaasa suremuse vähenemise 100-226 inimese võrra aastas.

3. Tuumaenergia probleemid

Tuumaenergiat võib praegu pidada kõige lootustandvamaks. Selle põhjuseks on nii suhteliselt suured tuumakütuse varud kui ka õrn mõju keskkonnale. Eeliste hulka kuulub ka võimalus ehitada tuumaelektrijaam ilma ressursside hoiustega sidumata, kuna nende transportimine ei nõua väikeste mahtude tõttu olulisi kulutusi. Piisab, kui öelda, et 0,5 kg tuumakütust võimaldab saada sama palju energiat kui 1000 tonni kivisütt põletades.

Teatavasti on tuumaelektrijaamades energia tootmise aluseks olevad protsessid – aatomituumade lõhustumisreaktsioonid – palju ohtlikumad kui näiteks põlemisprotsessid. Seetõttu rakendab tuumaenergia esimest korda tööstuse arengu ajaloos energia tootmisel maksimaalse ohutuse põhimõtet võimalikult kõrge tootlikkuse juures.

Paljude aastate kogemused tuumaelektrijaamade töös kõigis riikides näitavad, et need ei avalda olulist keskkonnamõju. 2000. aastaks oli TEJ keskmine tööaeg 20 aastat. Tuumajaamade töökindlus, ohutus ja majanduslik efektiivsus ei põhine ainult tuumajaamade töö rangel reguleerimisel, vaid ka tuumajaamade keskkonnamõju vähendamisel absoluutse miinimumini.

Tabelis. 4 on toodud tuumaelektrijaamade ja soojuselektrijaamade võrdlusandmed kütusekulu ja keskkonnasaaste kohta aasta kohta võimsusel 1000 MW.

Kütusekulu ja keskkonnasaaste

Tuumaelektrijaamade normaalse töö käigus on radioaktiivsete elementide eraldumine keskkonda äärmiselt ebaoluline. Keskmiselt on neid 2-4 korda vähem kui sama võimsusega soojuselektrijaamadel.

1986. aasta maiks suurendasid maailmas tegutsenud 400 enam kui 17% elektrienergiat andvat jõuplokki radioaktiivsuse loomulikku fooni mitte rohkem kui 0,02%. Enne Tšernobõli katastroofi meie riigis ei olnud üheski tööstusharus vähem tööstusvigastusi kui tuumaelektrijaamades. 30 aastat enne tragöödiat hukkus õnnetustes 17 inimest ja isegi siis mitte kiirguspõhjustel. Pärast 1986. aastat hakati tuumaelektrijaamade peamist keskkonnaohtu seostama õnnetuse võimalusega. Kuigi nende tõenäosus tänapäevastes tuumaelektrijaamades on väike, pole see välistatud. Suurimad sedalaadi õnnetused hõlmavad Tšernobõli tuumaelektrijaama neljandas blokis toimunud õnnetust.

Erinevatel andmetel jäi reaktoris leiduvatest lõhustumisproduktide eraldumine vahemikku 3,5% (63 kg) kuni 28% (50 tonni). Võrdluseks olgu öeldud, et Hiroshimale heidetud pomm andis ainult 740 g radioaktiivset materjali.

Tšernobõli tuumaelektrijaama avarii tagajärjel sattus enam kui 2000 km raadiuses olev territoorium, mis hõlmab enam kui 20 osariiki, radioaktiivse saastatuse. Endise NSV Liidu piires sai kannatada 11 piirkonda, kus elab 17 miljonit inimest. Saastunud territooriumide kogupindala ületab 8 miljonit hektarit ehk 80 000 km 2 . Venemaal said enim kannatada Brjanski, Kaluga, Tula ja Orjoli piirkonnad. Reostuskohti on Belgorodis, Rjazanis, Smolenskis, Leningradis ja teistes piirkondades. Õnnetuse tagajärjel hukkus 31 inimest ja enam kui 200 inimest said kiiritusdoosi, mis viis kiiritushaiguseni. Kõige ohtlikumast (30 km) tsoonist evakueeriti vahetult pärast õnnetust 115 tuhat inimest. Ohvrite arv ja evakueeritud elanike arv kasvab, saasteala laieneb radioaktiivsete ainete liikumise tõttu tuule, tulekahjude, transpordi jne toimel. Õnnetuse tagajärjed mõjutavad mitme põlvkonna elusid.

Pärast Tšernobõli avariid paljudes osariikides peatati avalikkuse palvel ajutiselt tuumajaamade ehitusprogrammid või piirati neid, kuid tuumaenergeetika arenes edasi 32 riigis.

Nüüd on arutelud tuumaenergia vastuvõetavuse või vastuvõetamatuse üle hakanud taanduma, on selgeks saanud, et maailm ei suuda taaskord pimedusse sukelduda ega leppida süsinikdioksiidi ja muude fossiilkütuste põlemisproduktide äärmiselt ohtliku mõjuga atmosfäärile. inimestele kahjulik. Juba 1990. aasta jooksul ühendati võrku 10 uut tuumaelektrijaama. Tuumaelektrijaamade ehitamine ei peatu: 1999. aasta lõpu seisuga oli maailmas töös 436 tuumaelektrijaama, 1998. aastal registreeriti neid 434. Maailmas töötavate elektriplokkide elektriline koguvõimsus on u. 335 GW (1 GW = 1000 MW = 10 9 W). Töötavad tuumajaamad katavad 7% maailma energiavajadusest ning nende osakaal maailma elektritootmises on 17%. Vaid Lääne-Euroopas toodavad tuumajaamad keskmiselt umbes 50% kogu elektrienergiast.

Kui nüüd asendada kõik maailmas töötavad tuumajaamad soojuselektrijaamadega, saaks maailmamajandus, kogu meie planeet ja iga inimene eraldi korvamatut kahju. See järeldus põhineb asjaolul, et energia tootmine tuumaelektrijaamades takistab samaaegselt kuni 2300 miljoni tonni süsinikdioksiidi, 80 miljoni tonni vääveldioksiidi ja 35 miljoni tonni lämmastikoksiidide sattumist Maa atmosfääri aastas, redutseerides. soojuselektrijaamades põletatud fossiilkütuste hulk. Lisaks eraldub orgaanilisest kütusest (kivisüsi, nafta) põlemisel atmosfääri tohutul hulgal peamiselt raadiumi isotoope sisaldavaid radioaktiivseid aineid, mille poolestusaeg on umbes 1600 aastat! Sel juhul ei oleks võimalik kõiki neid ohtlikke aineid atmosfäärist eraldada ja Maa elanikkonda nende mõju eest kaitsta. Siin on vaid üks konkreetne näide. Barsebæk-1 tuumajaama sulgemine Rootsis viis selleni, et Rootsi hakkas esimest korda viimase 30 aasta jooksul Taanist elektrit importima. Selle keskkonnamõjud on järgmised: Taani söeküttel töötavates elektrijaamades põletati lisaks veel ligi 350 tuhat tonni Venemaalt ja Poolast pärit kivisütt, mis tõi kaasa süsinikdioksiidi heitkoguste suurenemise 4 miljoni tonni võrra (!) aasta kohta. aastal ja sajavate happevihmade hulga märkimisväärset kasvu kogu Rootsi lõunaosas.

Tuumaelektrijaamade ehitamine toimub suurtest linnadest 30-35 km kaugusel. Koht peaks olema hästi ventileeritud, mitte üleujutuse ajal üleujutatud. Tuumajaama ümber on ette nähtud koht sanitaarkaitsetsoonile, kus elanikel on elamine keelatud.

Venemaa Föderatsioonis töötab praegu üheksas tuumaelektrijaamas 29 energiaplokki, mille elektriline koguvõimsus on 21,24 GW. Aastatel 1995-2000 Venemaa tuumaelektrijaamad andsid üle 13% kogu riigi elektritoodangust, praegu - 14,4%. Tuumajaamade installeeritud koguvõimsuse poolest on Venemaa USA, Prantsusmaa, Jaapani ja Saksamaa järel viiendal kohal. Praegu annab riigi tuumaelektrijaamades toodetud üle 100 miljardi kWh olulise ja vajaliku panuse selle Euroopa osa energiavarustusse – 22% kogu toodetud elektrist. Tuumaelektrijaamades toodetud elekter on üle 30% odavam kui fossiilkütuseid kasutavates soojuselektrijaamades.

Töötavate tuumaelektrijaamade ohutus on Venemaa tuumaenergiatööstuse üks olulisemaid ülesandeid. Kõik Venemaa tuumaelektrijaamade ehitamise, rekonstrueerimise ja moderniseerimise plaanid viiakse ellu ainult kaasaegseid nõudeid ja standardeid arvesse võttes. Töötavate Venemaa tuumaelektrijaamade põhiseadmete seisukorra uuring on näidanud, et nende kasutusiga on täiesti võimalik pikendada veel vähemalt 5-10 aasta võrra. Veelgi enam, tänu iga jõuallika jaoks sobiva tööde komplekti rakendamisele, säilitades samal ajal kõrge ohutustaseme.

Tuumaenergeetika edasise arengu tagamiseks Venemaal 1998. aastal võeti vastu "Vene Föderatsiooni tuumaenergeetika arendamise programm aastateks 1998-2000". ja perioodiks kuni 2010”. Selles märgitakse, et 1999. aastal tootsid Venemaa tuumaelektrijaamad 16% rohkem energiat kui 1998. aastal. Sellise energiakoguse tootmiseks elektrijaamades oleks vaja 36 miljardit m 3 gaasi ekspordihinnaga 2,5 miljardi dollari väärtuses. 90%-lise energiatarbimise kasvu riigis tagas selle tootmine tuumajaamades.

Hinnates maailma tuumaenergeetika arenguväljavaateid, viitab enamik globaalsete kütuse- ja energiaprobleemide uurimisega tegelevatest autoriteetsetest rahvusvahelistest organisatsioonidest, et pärast 2010.–2020. maailmas suureneb taas vajadus suuremahuliste tuumajaamade ehitamise järele. Realistliku versiooni järgi ennustatakse, et XXI sajandi keskel. umbes 50 riiki saavad tuumaenergiat. Samal ajal kasvab tuumajaamade installeeritud elektriline koguvõimsus maailmas aastaks 2020 peaaegu kahekordseks, ulatudes 570 GW-ni ja aastaks 2050 1100 GW-ni.

4. Mõned moodsa energeetika probleemide lahendamise viisid

Kahtlemata jääb soojusenergia lähitulevikus domineerima nii maailma kui ka üksikute riikide energiabilansis. Suure tõenäosusega suureneb söe ja muude vähempuhaste kütuste osakaal energiatootmises. Sellega seoses kaalume mõningaid nende kasutamise viise ja meetodeid, mis võivad oluliselt vähendada negatiivset mõju keskkonnale. Need meetodid põhinevad peamiselt kütuse ettevalmistamise tehnoloogiate täiustamisel ja ohtlike jäätmete kogumisel. Nende hulgas on järgmised:

1. Puhastusseadmete kasutamine ja täiustamine. Praegu koguvad paljud soojuselektrijaamad peamiselt tahkeid heitmeid erinevat tüüpi filtreid kasutades. Vääveldioksiidi, kõige agressiivsemat saasteainet, ei koguta paljudes elektrijaamades või püütakse kinni piiratud koguses. Samal ajal on soojuselektrijaamad (USA, Jaapan), mis puhastavad peaaegu täielikult sellest saasteainest, samuti lämmastikoksiididest ja muudest kahjulikest saasteainetest. Selleks kasutatakse spetsiaalseid väävlitustamise (vääveldioksiidi ja trioksiidi kogumiseks) ja denitrifikatsiooni (lämmastikoksiidide kogumiseks) seadmeid. Väävli ja lämmastiku oksiidide kõige laialdasemalt kinnipüüdmine toimub suitsugaaside juhtimisel läbi ammoniaagilahuse. Sellise protsessi lõppsaaduseks on ammooniumnitraat, mida kasutatakse mineraalväetisena, või naatriumsulfiti lahus (keemiatööstuse tooraine). Sellised rajatised püüavad kinni kuni 96% vääveloksiididest ja üle 80% lämmastikoksiididest. Nendest gaasidest puhastamiseks on ka teisi meetodeid.

2. Väävliühendite atmosfääri sattumise vähendamine kivisöe ja muude kütuste (nafta, gaasi, põlevkivi) väävlitustamise (desulfureerimise) kaudu keemiliste või füüsikaliste meetoditega. Need meetodid võimaldavad eraldada kütusest enne selle põlemist 50–70% väävlit.

3. Suurepärased ja reaalsed võimalused keskkonda saastevoolu vähendamiseks või stabiliseerimiseks on seotud energiasäästuga. Sellised võimalused on eriti suured tänu saadud toodete energiamahukuse vähenemisele. Näiteks USA-s kulutati toodanguühiku kohta keskmiselt 2 korda vähem energiat kui endises NSV Liidus. Jaapanis oli see tarbimine kolm korda väiksem. Energiasääst ei ole vähem reaalne, vähendades toodete metallitarbimist, parandades nende kvaliteeti ja pikendades toodete eluiga. Arvutite ja muude nõrkvooluseadmete kasutamisega seotud teadusmahukatele tehnoloogiatele üleminek lubab säästa energiat.

4. Vähem olulised ei ole energiasäästu võimalused igapäevaelus ja tööl läbi hoonete isolatsiooniomaduste parandamise. Tõeline energiasääst tuleneb umbes 5% kasuteguriga hõõglampide asendamisest luminofoorlampidega, mille kasutegur on kordades suurem. Elektrienergia kasutamine soojuse tootmiseks on äärmiselt raiskav. Oluline on meeles pidada, et elektrienergia tootmine soojuselektrijaamades on seotud ligikaudu 60-65% soojusenergia kaoga ja tuumaelektrijaamades - vähemalt 70% energiast. Energia läheb kaotsi ka siis, kui see edastatakse juhtmete kaudu kaugelt. Seetõttu on kütuse otsepõletamine soojuse, eriti gaasi tootmiseks palju tõhusam kui selle muutmine elektriks ja seejärel tagasi soojuseks.

5. Kütuse kasutegur tõuseb märgatavalt ka siis, kui seda kasutatakse soojuselektrijaama soojuselektrijaama asemel. Viimasel juhul on energia saamise objektid selle tarbimiskohtadele lähemal ja seeläbi vähenevad kaugedastusega kaasnevad kaod. Koos elektriga kasutatakse koostootmisjaamades soojust, mis püütakse kinni jahutusainetega. See vähendab oluliselt veekeskkonna termilise saastamise tõenäosust. Kõige ökonoomsem on saada energiat väikestes koostootmisjaamades (iogeneerimine) otse hoonetes. Sel juhul vähendatakse soojuse ja elektri kadu miinimumini. Selliseid meetodeid kasutatakse üksikutes riikides üha enam.

Järeldus

Niisiis, püüdsin käsitleda kõiki aspekte sellisest täna aktuaalsest teemast nagu "Energeetika arenguga seotud keskkonnaprobleemid". Esitletud materjalist teadsin juba midagi, aga millegagi puutusin kokku esimest korda.

Kokkuvõtteks tahaksin lisada, et keskkonnaprobleemid kuuluvad maailma globaalsete probleemide hulka. Poliitiline, majanduslik, ideoloogiline, sõjaline diktatuur asendus julmema ja halastamatuma diktatuuriga – biosfääri piiratud ressursside diktatuuriga. Piire ei määra tänapäeval muutunud maailmas mitte poliitikud, mitte piiripatrullid ega tolliteenistus, vaid piirkondlikud keskkonnamustrid.

Kooskasutatud kirjanduse loetelu

1. Akimova T.A. Ökoloogia. - M.: "UNITI", 2000

2. Djakov A.F. Venemaa energeetika arengu peamised suunad. - M.: "Fööniks", 2001

3. Kiselev G.V. Tuumaenergia arendamise probleem. - M.: "Teadmised", 1999.

4. Hwang T.A. Tööstusökoloogia. - M.: "Fööniks", 2003

Sarnased dokumendid

Kütuse- ja energiakompleksi struktuur: nafta-, söe-, gaasitööstus, elektrienergiatööstus. Energia mõju keskkonnale. Peamised saastetegurid. Loodusliku kütuse allikad. Alternatiivse energia kasutamine.

esitlus, lisatud 26.10.2013

Elektritootmise meetodid ja nendega seotud keskkonnaprobleemid. Soojus- ja tuumaelektrijaamade keskkonnaprobleemide lahendamine. Alternatiivsed energiaallikad: päikese-, tuule-, loodete-, maasoojus- ja biomassienergia.

esitlus, lisatud 31.03.2015

Tuumaelektrijaamade mõju keskkonnale. Veekogude termilise reostuse probleem. Zooplanktotsönooside iga-aastased ökoloogilised modulatsioonid Novo-Voroneži TEJ jahutustiigis. vajadus veeökosüsteemide integreeritud seire järele.

abstraktne, lisatud 28.05.2015

Nafta ja gaas on settelised mineraalid. Hantõ-Mansiiski autonoomse ringkonna nafta- ja gaasitööstus. Nafta ja gaasi tootmisega seotud keskkonnaprobleemid linnaosas. Keskkonnaprobleemide lahendamise viisid Hantõ-Mansi autonoomses ringkonnas.

abstraktne, lisatud 17.10.2007

Meie aja kohalike, regionaalsete ja globaalsete keskkonnaprobleemide olemus. Tööstus kui keskkonnamõju tegur, selle mõju erinevatele keskkonnakomponentidele. Probleemide lahendamise ja looduskorralduse parandamise viisid.

abstraktne, lisatud 17.12.2009

Kütuse- ja energiakompleksi ning soojuselektrijaamade keskkonnamõjuga seotud keskkonnaprobleemide analüüs. Tehnogeense mõju olemus. Kahjulike heitmete jaotustasemed. Nõuded keskkonnasõbralikele soojuselektrijaamadele.

abstraktne, lisatud 20.11.2010

Inimese mõju keskkonnale. Keskkonnaprobleemide põhialused. Kasvuhooneefekt (globaalne soojenemine): ajalugu, märgid, võimalikud tagajärjed keskkonnale ja probleemi lahendamise viisid. Happeline sade. Osoonikihi hävitamine.

kursusetöö, lisatud 15.02.2009

Meie aja peamised keskkonnaprobleemid. Inimeste majandustegevuse mõju looduskeskkonnale. Keskkonnaprobleemide lahendamise viisid osariikide regioonides. Osoonikihi hävimine, kasvuhooneefekt, keskkonnareostus.

abstraktne, lisatud 26.08.2014

Linna keskkonnaprobleemide lahendamise viisid: keskkonnaprobleemid ja territooriumi õhu, pinnase, kiirguse, vee saastamine. Keskkonnaprobleemide lahendamine: sanitaarstandarditele viimine, heitkoguste vähendamine, taaskasutus.

abstraktne, lisatud 30.10.2012

Piirkondlike keskkonnakriiside suurenemine koos inimühiskonna arenguga. Meie aja iseloomulikud jooned on inimese mõju tugevnemine ja globaliseerumine oma looduskeskkonnale. Litosfääri, hüdrosfääri ja atmosfääri reostus.

Soojuselektrijaamade mõju keskkonnale sõltub suuresti põletatava kütuse liigist (tahke ja vedel).

Soojuselektrijaamade kompleksset mõju biosfäärile tervikuna illustreerib tabel. üks.

Koos gaasiliste heitkogustega toodab soojusenergeetika tohutul hulgal tahkeid jäätmeid. Nende hulka kuuluvad tuhk ja räbu.

Õhuheitmed 1000 MW/aastas elektrijaamast (tonnides)

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

Vene Föderatsiooni teadusministeerium

Samara osariigi lennundusülikool, mis sai nime akadeemik S.P. Kuninganna

Ökoloogia osakond

Sisepõlemismootorite keskkonnaprobleemid ja nende lahendamise viisid

Õpilane R.A. Ignatenko, gr. 233

Õpetaja V.N. Vjakin

Samara 2004

Sissejuhatus

Kütusetöötlusseadmed

Sisepõlemismootori taltsutamine

See kummaline sõna "hübriid"

dimetüüleeter

Järeldus

Sissejuhatus

süsivesiniku diiselmootorikütus

Tänapäeval on üheks kiireloomuliseks keskkonnaprobleemiks autotranspordi probleem, kuna rafineeritud toodetega töötavatel sisepõlemismootoritel on suurim inimtekkeline mõju keskkonnale. Igal aastal paisatakse Maa atmosfääri 250 miljonit tonni peeneid aerosoole. Nüüd sisaldab biosfäär umbes 3 miljonit keemilist ühendit, mida pole kunagi varem looduses leitud.

Keskkonnaohutuse probleem sisepõlemismootorite töös eeldab keskkonnasõbralike mootorikütuste väljatöötamist.

Süsivesinikkütuste kasutamise keskkonnaprobleemid

Sisepõlemismootorite heitgaasid on selliste orgaaniliste toksiliste ainete allikaks nagu fenantreen, antratseen, fluoranteen, püreen, krüseen, dibenspürileen jt, millel on tugev kantserogeenne toime, samuti ärritavad nahka ja hingamisteede limaskesti.

Kütuse põlemisel mootori sees toimuvate keemiliste reaktsioonide mehhanismide analüüs näitas, et orgaaniliste mürgiste ainete tekke peamiseks põhjuseks on kütuse mittetäielik põlemine:

kütuse põlemisprotsessis on metallid, mis moodustavad mootori sulami, katalüsaatorid paljudes keemilistes protsessides, mis põhjustavad kondenseeruvate aromaatsete ühendite ja nende derivaatide moodustumist;

tahma moodustumine kütuse mittetäieliku põlemise ajal aitab kaasa süsivesinike aromatiseerimisele;

bensiini keemiline koostis määrab oluliselt moodustunud kondenseerunud ühendite kontsentratsiooni.

Suurim oht on katalüütilise reformingu bensiin, mis tuleneb selle koostises olevate süsivesinike suurest küllastumatusest ja suurest aromaatsete süsivesinike sisaldusest.

Katalüütiliselt krakkiv bensiin on vähem ohtlik, kuigi selle kütteväärtus on madalam.

Süsivesinikkütuste põlemisel tekkivate orgaaniliste mürgiste ainete heitkoguseid saab vähendada mitmel viisil:

suurendada hapnikuga varustamist kütuse põlemiskambrisse, mis suurendab orgaaniliste ainete põlemisprotsenti;

nikli ja raua katalüütilise aktiivsuse pärssimiseks, mis on osa põlemiskambri sulamist, lisades väikese koguse metallilist pliid, mis on nende metallide katalüütiline mürk;

kasutada kütust, milles domineerivad küllastunud süsivesinikud, maagaas, petrooleetrit, sünteetilist bensiini.

Kaasaegsed meetodid diislikütuste kvaliteedi parandamiseks

Kaasaegsetele nõuetele vastavate diislikütuste saamine on võimalik õli rafineerimise kvaliteedi parandamise ja mitmesuguse otstarbega lisandite paketi kasutuselevõtuga.

Diiselmootorite peamised eelised võrreldes teiste sisepõlemismootoritega on tõhusus ja kütuse suhteline odavus, mistõttu nende kasutusala laieneb pidevalt. Kogu maailmas, sealhulgas Venemaal, kasvav sõidu- ja veoautode diislistamine nõuab kiiret lahendust kütuste kvaliteedi parandamise probleemidele, kuna sisepõlemismootorite heitgaasid on muutunud peamiseks õhusaasteallikaks.

Tööstusriikide valitsused ja mitmed rahvusvahelised organisatsioonid on läbi viinud põhjapanevaid uuringuid, et teha kindlaks diislikütuste (DF) kõige olulisemate kvaliteeditegurite mõju mootorite talitlusele ja põlemisproduktide põhjustatud keskkonnareostusele. Need tööd tipnesid diislikütuse uute standardite vastuvõtmisega. Eelkõige kehtestavad maailma kütuseharta ja Euroopa standard EN 590, mis erinevalt praegusest Venemaa GOST 305-82-st piiravad tugevalt väävli, aromaatsete ja polüaromaatsete süsivesinike sisaldust kütuses, kehtestavad uue näitaja "kütuse määrdevõime" ja seavad oluliselt kõrgem tsetaaniarv.

Autod on suurtes linnades sudu peamine põhjus. Heitgaaside osakaal ulatub 4/5-ni atmosfääri kahjulike heitmete koguhulgast.

GOST 305-82 ei vasta enam ülaltoodud näitajate kaasaegsetele nõuetele, mis juba mõjutab õhubasseini seisundit ja venelaste tervist. On vaja vastu võtta uus kohustuslik Venemaa standard, võib-olla isegi rangem kui Euroopa oma. See areng tundub vältimatu. Kuigi uue kütuse tootmine nõuab rafineerimistehastelt märkimisväärseid jõupingutusi, lahendab see suuresti keskkonnaohutuse ja diiselmootorite kvaliteetse töö probleemid.

Kui tänapäeval moodustab põhiosa kodumaisest diislikütusest tegelikult 0,2% väävlisisalduseni hüdrotöödeldud õli atmosfäärirõhul destilleerimise produkt, siis kaasaegse keskkonnasõbraliku diislikütuse saamine on tehnoloogiliselt keerulisem ülesanne ning selliste näitajate nagu tsetaaniarv saavutamine. , määrimine, hangumispunkt täna on võimatu ilma sobivate lisanditeta.

Üks diislikütuse kvaliteedi põhinäitajaid on tsetaanarv (CN), mis on kütuse isesüttimise kriteeriumiks, määrab mootori vastupidavuse ja kasuteguri, kütuse põlemise täielikkuse ja paljudel juhtudel. suitsu ja heitgaaside koostist.

Võitlus kõige ohtlikuma saasteaine – vääveldioksiidi – sõidukite heitkoguste vähendamise nimel on viinud sügavalt hüdrogeenitud madala väävlisisaldusega diislikütuse turule ilmumiseni. Praktikas aga selgus, et nende kasutamine lülitab kiiresti välja diislikütuse seadmed (kütusepumbad, pihustid), sest. väävlisisalduse vähenemisel alla 0,1% hüdrotöötluse tulemusena langevad kütuse määrdeomadused selles sisalduvate looduslike heteroaatomiliste orgaaniliste ühendite tõttu järsult. Praktikas määratakse diislikütuse määrimine kulumisjälje läbimõõdu järgi spetsiaalsel kuulhõõrdemasinal või täismahus agregaatidel või otse mootoritel tehtud stendikatsete tulemusena. Muide, see halveneb märgatavalt, kui diislikütusesse lisatakse nende keemilise struktuuri iseärasuste tõttu mõningaid tsetaaniarvu tõstvaid ja depressiivseid lisandeid.

Diislikütuse keskkonnasäästlikkuse parandamine on võimalik ka suitsuvastaste lisandite abil, mis vähendavad diiselmootorite heitgaaside ühe mürgisema komponendi - tahma, millele on adsorbeerunud kantserogeenseid polüaromaatseid ühendeid, kogust. Suitsuvastaste lisandite efektiivsus sõltub mootori tüübist ja selle töörežiimist. Kodumaist suitsuvastaste lisandite valikut esindavad peamiselt kütuses lahustuvad baariumiühendid: IHP-702, IHP-706, EFAP-B, ECO-1. Neid kasutatakse kontsentratsioonis 0,05–0,2%, võimalusel koos tsetaanisisaldust suurendavate lisanditega (CPP) või muude lisanditega. Välismaal keelduvad nad hiljuti baariumi sisaldavate lisandite kasutamisest läbiviidud baariumoksiidi teatud toksilisuse tõttu.

Rakenduse leidis nn. põlemise modifikaatorid (katalüsaatorid), mis on kütuses lahustuvad siirdemetallide (peamiselt raua) kompleksid, mis vähendavad mitte ainult tahma, mürgise süsiniku ja lämmastikoksiidide sisaldust heitgaasides, vaid ka kütusekulu. Venemaal on lubatud kasutada diislikütuste lisandeid FK-4, Angarad-2401 ja "0010", mis põhinevad komplekssetel rauaühenditel.

Nafta rafineerimise arengu peamiste suundumuste analüüs näitab, et üks tõhusamaid mooduseid moodsate keskkonnasõbralike diislikütuste saamiseks koos süvavesinikuga töötlemisega on reeglina erinevate, uusima põlvkonna omavahel ühilduvate lisandite kasutamine. paketi osana.

Kütusetöötlusseadmed

Saate regulaarselt kontrollida ja reguleerida "heitgaasi" teenindusjaamades.

Vene teadlased on aastaid tegelenud naftasaadusi (bensiin, diislikütus, kütteõli, petrooleum) kasutavate sisepõlemismootorite keskkonnasõbralikkuse parandamise probleemiga. Arvukate uuringute käigus märkasid teadlased, et kütus muudab elektrivälja mõjul oma omadusi. "Muudetud" kütuse katsetulemused näitasid, et see suudab oluliselt vähendada kahjulike ainete sisaldust heitgaasides – ja mitte ainult. Edasised katsed näitasid, et katsekütusel on veel mitmeid positiivseid omadusi: see vähendab kütusekulu, suurendab mootori võimsust, vähendab mootorimüra ja hõlbustab külma ilmaga käivitamist, puhastab põlemiskambreid ja pikendab jõuallika eluiga.

Pärast tehnoloogia patenteerimist hakkas Venemaa ettevõte A.M.B. Sphere” on välja töötanud uue kütusetöötlemisseadme tööstuslikud näidised, mis on edukalt läbinud sõltumatud stendi- ja töökatsed Venemaa ja naaberriikide juhtivates uurimisinstituutides. Pärast seda testiti seadmeid, mis said kaubamärgi "Sphere 2000", reaalsetes tingimustes autodel erinevatel tsiklitel (linna-, linnalähi- ja segasõidukitel) sõites. Testides osalesid uued ja kasutatud veokid ja sõiduautod, mida valmistasid suurimad kodumaised ja välismaised autotootjad: MAZ, VAZ, GAZ, KamAZ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan jne.

Muidugi ei oodanud keegi fenomenaalseid tulemusi, kuid demonstreeritud omadused võimaldavad rääkida Sfera 2000 kütusetöötlusseadme tegelikust tõhususest:

kütusekulu vähendamine bensiinimootoritel 2-7%, diiselmootorite puhul - 5-15%;

mootori võimsuse suurenemine kuni 5%;

heitgaaside toksilisuse vähenemine bensiinimootoritel CO 20-60%, CH 40-50%, diiselmootoritel CO kuni 48%, CH kuni 50% ja NOx kuni 17%.

Sisepõlemismootori taltsutamine

Auto "roheliseks" tegemine pole aga nii lihtne. Võtame näiteks sisepõlemismootori – autotööstuse keskkonnaprobleemide peamise allika. Tundub, et vaatamata kõikidele katsetele ei õnnestu talle lähiajal samaväärset asendajat leida. Ja see tähendab, et "sõbraliku" auto loomiseks peate looma ennekõike "sõbraliku" sisepõlemismootori. Otsustades Frankfurdis nähtu põhjal, töötavad maailma juhtivad autotootjad selles suunas – ja mitte edutult. Kaasaegne tehnoloogia võimaldab muuta automootorid võimsamaks, ökonoomsemaks ja keskkonnasõbralikumaks. See kehtib nii bensiini- kui ka diiselmootorite kohta. Selle näiteks on Peugeot-Citroeni poolt välja töötatud HDi diiselmootorite perekond ja Mitsubishi GDI-seeria bensiinimootorid, mis vähendavad oluliselt kütusekulu ja parandavad auto keskkonnaparameetreid.

Mõned tootjad on läinud veelgi kaugemale, asendades vedelkütused veeldatud või surugaasiga. Näiteks BMW ja mitmed teised ettevõtted toodavad selliseid autosid juba massiliselt. Kuid esiteks on gaas ka asendamatu ressurss ja teiseks pole ka keskkonnareostust täielikult võimalik vältida, kuigi loomulikult on gaasimootor "puhtam" kui bensiini- või diiselmootor. Nagu näha, on esimesed sammud "kiskja" ohjeldamiseks juba astutud. Kuid kuidas hunti ka ei söödaks, vaatab ta ikka metsa sisse ja kõigile on selge, et sisepõlemismootorites loodusliku kütuse kasutamisest täielikult loobuda või selle heitgaasid absoluutselt kahjutuks teha on praktiliselt võimatu. Ja kui nii, siis tuleb tõdeda, et "sõbraliku" sisepõlemismootori loomine pole sugugi lahendus probleemile tervikuna, vaid ainult viivitus, enam-vähem märkimisväärne.

Tänapäeval on moes rääkida ja kirjutada alternatiivsetest mootoritest. Ühte neist peetakse traditsiooniliselt elektriliseks. Kuid isegi siin pole kõik kaugeltki nii selge, kui esmapilgul võib tunduda. Tõepoolest, elektrimootor ise ei saasta atmosfääri ja pealegi võimaldab selle kasutamine vältida paljusid sõidukite tööga seotud puhttehnilisi probleeme. Kuid selline mootor ei suuda kahjuks keskkonnaprobleeme radikaalselt lahendada. Piisab, kui meenutada, et elektri tootmine on tänapäeval üsna "räpane" äri. Akude tootmist seostatakse ka asendamatute ressursside kasutamise ja saastamisega – ja kui palju! -- Keskkond. Kui siia lisada ebamugavused, mis kaasnevad hetkel olemasolevate akude piiratud mahutavuse, laadimise probleemidega, aga ka oma aja ära teeninud akude taaskasutamisega, saab selgeks, et elektrimootor pole tegelikult alternatiiv, vaid teine palliatiiv. Loomulikult ilmub lähitulevikus üha sagedamini elektrimootoritega varustatud autosid, kuid suure tõenäosusega hõivavad need vaid teatud ja üsna kitsa niši. Eelkõige on elektrisõidukid linnatranspordi rollis üsna sobivad. Näiteks Frankfurdis esitlesid Jaapani autotootjad avalikkusele linna elektrilist ideeautot Carro. Selle peamised tarbijad peaksid olema invaliidid ja eakad, kes ei saa tavaautot kasutada. Kappo elektrimootori võimsus on vaid 0,6 kW, mis ei lase masinal suuri kiirusi saavutada, pakkudes seega täiendavaid turvameetmeid.

See kummaline sõna "hübriid"

Nn "hübriid" või "sega" elektrijaamad on palju rohkem mõeldud selleks, et muuta auto "päris ja lähedaseks". See idee pole uus. Sajandi alguses töötas noor Ferdinand Porsche edukalt sellise masina kallal Lohneris. "Hübriid" põhimõte seisneb selles, et masinat ennast veab elektrimootor ja selle jaoks vajaliku energia toodab sisepõlemismootoriga käitatav generaator. Võimalik on ka teine variant – mõlemad mootorid panevad auto liikuma. Näib, mis kasu sellest on: elektrimootori puudused korrutuvad sisepõlemismootori puudustega. Siiski ärge kiirustage järeldustega. Siin, nagu matemaatikas, annab "miinuse" korrutamine "miinusega" plussi. Fakt on see, et elektrigeneraatorit käitav sisepõlemismootor töötab kogu aeg samas režiimis ja nagu teate, põhjustavad mootori töörežiimi muutused kütusekulu suurenemist ja kahjulike ainete heitkoguseid. õhkkond. Lisaks, nagu me juba nägime, võib ICE olla üsna ökonoomne ja keskkonnasõbralik. Nii et ka "hübriidid" on samm edasi. Mitmed Frankfurdi uudised olid varustatud just selliste elektrijaamadega. Piisab, kui mainida hübriidkontseptsiooniautot Mitsubishi SUW Advance, mis kulutab 100 kilomeetri kohta vaid 3,6 liitrit kütust. (Kujutage ette, kui palju heitgaase väheneb!) Köitis külastajate tähelepanu ja uus Honda Insight ning spetsiaalselt Euroopa jaoks ette valmistatud maailma esimene seeria "hübriid" Toyota Prius, mis, muide, on oma kodumaal juba tunnustust võitnud.

Mis puutub Honda Insighti, siis see auto jõudis müügile eelmise aasta lõpus. Auto on varustatud üheliitrise kolmesilindrilise mootoriga, mis kulutab 100 km kohta vaid 3,4 liitrit kütust. Firma esindaja sõnul on see masstootmises masstoodanguna toodetud mootorite madalaim kütusekulu. Samas on süsihappegaasi eraldumine atmosfääri 80 g kilomeetri kohta, mis on samuti rekord. Ja Insighti kiirus on üsna korralik - kuni 180 km / h.

Kuid kõige ahvatlevam oleks korraga kaotada fossiilkütuste tarbimine ja täielikult kõrvaldada kahjulikud heitmed. Selleks peate lihtsalt kasutama sisepõlemismootoris hapniku-vesiniku segu. Siis töötab mootor üsna tõhusalt ja atmosfääri paiskub kahjutu veeaur. Piisavas koguses vajalikke gaase saab elektrolüüsi teel, lagundades vee selle komponentideks. Kuid ideaaljuhul peaksid elektrolüüsi jaoks vajaliku energia tagama päikesepaneelid. Muide, sellele probleemile olid Frankfurdis pühendatud mitmed stendid Daimler-Benzi ja BMW ekspositsioonides. Need ettevõtted on juba loonud "hapnik-vesinik" autosid, mida edukalt katsetatakse.

Noh, viimaseks "kiiksuks" võitluses "puhta" auto eest on muidugi kütuseelemendid või, nagu neid ka inglise keeles nimetatakse, kütuseelemendid. Ekspertide hinnangul on tegemist fantastiliselt paljulubava energiaallikaga – omamoodi väikesemõõtmelise keemiaelektrijaamaga, kus metanooli hapnikuks ja vesinikuks lagunemise tulemusena toodetakse elektrit. Protsess on väga keeruline, nõudes kõige kaasaegsemate tehnoloogiate ja materjalide kasutamist ning seetõttu üsna kulukas. Kuid mäng, nagu öeldakse, on küünalt väärt, sest kütuseelementide kasutamise tulemusena vähenevad süsinikdioksiidi heitkogused atmosfääri poole võrra ja lämmastikoksiidid ei eraldu seda tüüpi reaktsioonides üldse.

Sõidukite heitgaaside probleem linnakeskkonnas ja selle probleemi lahendamise aspektid

Ökoloogia seisund on meie aja üks olulisemaid probleeme. Inimkond rikub oma elutegevuse tulemusena pidevalt ökoloogilist tasakaalu, see juhtub maavarade kaevandamisel, materjali- ja energiaressursside tootmisel. Olukorda raskendab asjaolu, et meie elu kõigis valdkondades kasutatavate sisepõlemismootorite töötamise käigus eraldub atmosfääri märkimisväärne osa saasteaineid ja CO.

EMÜ riikides tekitab autotransport kuni 70% süsinikmonooksiidi heitkogustest, kuni 50% lämmastikoksiididest, kuni 45% süsivesinikest ja kuni 90% pliist ning see on seotud rangete keskkonnanõuetega transpordile ja kasutatud kütused (Euro 1-4) .

Venemaal moodustab autotransport üle poole keskkonda sattuvatest kahjulikest heitkogustest, mis on suurtes linnades peamine õhusaasteallikas. Mootorite heitgaasid sisaldavad umbes 280 komponenti. Aastas läbisõidul 15 tuhat km kulutab iga auto keskmiselt 2 tonni kütust ja umbes 20-30 tonni õhku, sealhulgas 4,5 tonni hapnikku. Samal ajal paiskab auto atmosfääri (kg / t): süsinikmonooksiidi - 700, lämmastikdioksiidi - 40, põlemata süsivesinikke - 230 ja tahkeid aineid - 2-5. Lisaks eraldub pliibensiini kasutamise tõttu palju tervisele väga ohtlikke pliiühendeid, EMÜ riikides lisatakse selle probleemi lahendamiseks kõrge oktaanarvuga bensiinidele muid antidetoneerivaid aineid.

Olukorda meie riigis raskendab asjaolu, et lõviosa ettevõtete vedudest on äärmise füüsilise kulumisega. Mitmete objektiivsete tegurite puhul puudub veeremi moraalne uuendamine. Selle põhjuseks on eelkõige ettevõtete majanduslik olukord, asjaolu, et kodumaisel autoparvlaeval toodetakse aegunud mudeleid, mis ei hiilga efektiivsuse, keskkonna- ja sanitaarohutusega ning välismaised kaubamärgid pole hinna tõttu saadaval.

Elektriauto pole luksus, vaid vahend ellujäämiseks

Elektriauto on sõiduk, mille veorattaid veab akudel töötav elektrimootor. See ilmus esmakordselt Inglismaal ja Prantsusmaal 19. sajandi 80ndate alguses, st enne sisepõlemismootoriga autosid. Selliste masinate veomootori toiteallikaks olid pliiakud, mille energiavõimsus oli vaid 20 vatt-tundi kilogrammi kohta. Üldiselt oli 20-kilovatise mootori tunniks töötamiseks vaja 1 tonni kaaluvat pliiakut. Seetõttu hakkas sisepõlemismootori leiutamisega autode tootmine kiiresti hoogu saama ning elektrisõidukid unustati kuni tõsiste keskkonnaprobleemide ilmnemiseni. Esiteks kasvuhooneefekti tekkimine koos sellele järgnenud pöördumatute kliimamuutustega ja teiseks paljude inimeste immuunsuse vähenemine geneetilise pärilikkuse aluste rikkumise tõttu.

Neid probleeme tekitasid mürgised ained, mida sisepõlemismootori heitgaasides leidub piisavalt suurtes kogustes. Probleemide lahendus peitub heitgaaside, eriti vingugaasi ja süsihappegaasi mürgisuse taseme vähendamises, vaatamata sellele, et autode tootmismaht kasvab.

Teadlased, kes on läbi viinud mitmeid uuringuid, on nende probleemide lahendamiseks visandanud mitu suunda, millest üks on elektrisõidukite tootmine. See on tegelikult esimene tehnoloogia, mis on ametlikult saavutanud nullheite staatuse ja on juba turul.

Kontsern General Motors oli üks esimesi, kes hakkas müüma masstoodanguna toodetud elektrisõidukeid. Tõuke selleks andis California seadusandlus, mille kohaselt peavad California turul kohal olla soovivad autotootjad tarnima 2% nullheitmetega sõidukitest.

Meie riigis tegeleb Volga autotehas peamiselt elektrisõidukite arendamisega, projekteerimisfirmasid arvestamata. Tema arsenalis on VAZ-2109E, VAZ-2131E, Elf, Rapan ja Golfi elektrisõidukite perekond. Peab ütlema, et elektriauto kasutuskulud on oluliselt väiksemad kui tavaautol, mis nõuab jahutus-, toite- ja väljalaskesüsteemide ülalpidamiskulusid. Elektrimootori vastupidavus on ligikaudu kümme tuhat tundi.

Seega vähendatakse elektrimootori hooldustoimingute arvu miinimumini. Näiteks alalisvoolumootor vajab vaid perioodilist harjavahetust, samas kui moodsamad kolmefaasilised mootorid ja vahelduvvoolu sünkroonmootorid ei vaja praktiliselt mingit hooldust.

Kui räägime VAZ-i toodetud elektrisõidukitest, siis jõuallikana kasutatakse kahte alalisvoolumootorit: võimsust 25 kW pöördemomendiga 110 N * m ja võimsust 40 kW pöördemomendiga 190 N * m. Esimest tüüpi mootorid paigaldatakse reeglina kergetele elektrisõidukitele, nagu Golf, Oka Electro, Elf, ja võimsamatele VAZ-2108, VAZ-2109 ja Niva perekondadele.

Miks ei saanud elektriautost hoolimata vaikusest, töölihtsusest ja nullheitmetest massiliiklusvahendit? Peamine probleem on akude ebatäiuslikkus: väike läbisõit ühe laadimisega, pikad laadimistsüklid ja kõrge hind. Praegu toetuvad nad nikkel-metallhüdriid- ja liitiumioonakudele. Venemaal on juba alustatud nikkel-metallhüdriidakude pilootpartiide tootmist, kuid liitiumioonakudega käivad seni vaid katsetööd.

Nendele puudustele vaatamata usuvad eurooplased elektrisõidukitesse kui tugevalt saastunud tänavate puhastamise viisi. Kas elektriautost saab autole reaalne alternatiiv, on teine küsimus. Kuid selle kasutamine megalinnades, kuurortides, parkides, st kõrgendatud keskkonnanõuetega piirkondades, on täielikult õigustatud.

dimetüüleeter

Suurlinnade üks teravamaid keskkonnaprobleeme on nende õhubasseini järkjärguline saastumine sisepõlemismootorite kahjulike heitkogustega (1986. aastal Moskvas - 870 tuhat tonni, 1995. aastal - 1,7 miljonit tonni). Teadaolevad meetodid mootorite toksilisuse vähendamiseks, nagu heitgaaside katalüütilise töötlemise kasutamine, alternatiivsete kütuste nagu metanool, etanool, maagaas kasutamine ei vii selle probleemi radikaalse lahenduseni.

Üheks lahenduseks võiks olla mootorite kohandamine töötama uuel alternatiivkütusel – dimetüüleetril (DME). Selle soodsad füüsikalis-keemilised parameetrid aitavad kaasa heitgaasisuitsu täielikule kõrvaldamisele ja vähendavad nende toksilisust (ja ka müra).

Dimetüüleetris (CH3-O-CH3) on väga olulised omadused – see on tavatingimustes gaasiline ja selle molekulidel puuduvad süsinik-süsinik keemilised sidemed, mis aitavad kaasa tahma tekkele põlemisel. Praegu kasutatakse DME-d peamiselt aerosoolpurkide propellendina.

Praegu töötatakse paljudes riikides välja meetodeid mootorite kohandamiseks DME-ga töötamiseks. Näiteks Taanis tehakse juba DME-ga töötamiseks kohandatud linnaliinibusside töökatsetusi. Meie riigis on alates 1996. aastast algatusel tehtud tööd diiselmootorite ümberehitamisel DME-ks NIID-s, millel on aastatepikkune kogemus eriotstarbeliste diiselmootorite loomisel. Eeldatakse, et selle töö tulemusena tagatakse automootorite toksilisuse radikaalne vähenemine 2000. aasta välismaiste standardite tasemele.

Keskkonnasõbraliku auto loomiseks kasutati Minski mootoritehases toodetud diiselmootoriga D-245.12 "AMO ZIL" 5301 ("Bull"). Turboülelaaduriga varustatud mootori nimivõimsus on 80 kW kiirusel 2400 p/min.

Heitgaaside toksilisuse standardid vastavalt UNECE eeskirjale 49:

Nimi	CO, g/kWh	CH, g/kWh	NOx, g/kWh	PT (osakesed), g/kWh	Sissejuhatuse kuupäev

Heitmeindikaatorid töötades vastavalt väliskarakteristikule:

DME ja diislikütusega töötava mootori võimsus ja efektiivsus (energiaekvivalendina) osutusid peaaegu samaks. Kõigil režiimidel, sealhulgas käivitamisel ja tühikäigul, töötas mootor stabiilselt DME-l täiesti suitsuvaba heitgaasiga (optilise tiheduse koefitsient K = 0), samas kui diislikütusel töötades täheldati tüüpilist diislikütuse heitgaaside suitsutaset, mis vastab K = 17 ...28%.

ÜRO Euroopa Majanduskomisjoni eeskirja nr 49-02 metoodika kohaselt hinnatud DME-ga töötamise ajal kahjulike absoluut- ja eriheitmete tasemel olid järgmised omadused:

Lämmastikoksiidide (NOx) heitkoguste tase oli kõigil režiimidel oluliselt väiksem kui diislikütusel. Eriti oluline erinevus - vähenemine 2 ... 3 korda - täheldati enimkoormatud režiimides Ne = 50 ... 100%.

Koormusel Ne=50...100% maksimaalse pöördemomendi režiimil (n=1600 p/min) vähenes põlemata süsivesinike (CH) heitkoguste tase diislikütusega võrreldes 20...70% ning madala koormuse režiimidel. (Ne =10...20%) ületas oluliselt diislikütuse taseme, ulatudes 2000...3000 ppm-ni.

Süsinikmonooksiidi (CO) heitkoguste tase DME-ga töötamise ajal ületas kõigis režiimides diislikütuse vastavaid väärtusi, ulatudes 1000 ppm-ni.

Võrreldes maagaasiga vähendas mootori töötamine DME väliskarakteristiku režiimides NOx heitkoguseid - 2,5 ... 3,0 korda, CO - 5 ... 6 korda ja CH - 3,0 ... 3,5 korda.

Maagaasil kui transpordimootori kütusena (ilma konverterit kasutamata) on eelised ainult bensiiniga võrreldes. Seetõttu näevad mootorite konverteerimise ja gaasikütusele ülemineku programmid ette 3-astmeliste katalüüsmuundurite kasutamise, näiteks J. Matthey poolt gaasi puhastusastmega: NOx-st - 35 ... 80%, CO-st - 85 ... 95%, CH-st - 50...80%. Ja ainult sel juhul läheneb kahjulike heitmete tase sellele, mis saavutati DME-ga töötades ilma heitgaaside täiendava puhastamiseta.

DME-ga katsetes madalal koormusel registreeritud CO ja CH heitkoguste vähenemist saab saavutada kütuse- ja õhuvarustuse optimeerimisega. Katalüüsmuunduri kasutamine, kui mootor töötab DME-ga, viib kahjulike heitmete peaaegu täieliku kõrvaldamiseni.

Seoses esimeste meetmetega tööprotsessi parandamiseks madala koormusega režiimidel, kus täheldatakse suurenenud CO ja CH heitkoguste taset, on katsetamiseks ette valmistatud mootori heitgaaside trassi eksperimentaalne projekt, jättes osa heitgaasidest mööda. turbolaadur. Lisaks täiustatakse veelgi veoki kütusesüsteemi.

Läbiviidud uuringud on näidanud, et kõige keerulisem keskkonnaprobleem, milleks on lämmastikoksiidide heitkoguste ja suitsu märgatav vähendamine diiselmootori üleviimisel DME-le, on täielikult lahendatud. Eksperdid usuvad, et uusi rangeid heitgaasistandardeid (ULEV, EURO-3) ei ole võimalik saavutada ilma DME-d kasutamata.

Järeldus

Tänapäeval lämbuvad Venemaa suured linnad, eriti suurlinnad nagu Moskva, Peterburi, Jekaterinburg jt autode ja veoautode heitgaaside haisus. Kuidas seda probleemi lahendada? Radikaalsed meetmed – autode liikumise täielik keeld – toovad kaasa linnade tööstus- ja kultuurisidemete rikkumise ning pole seetõttu vastuvõetavad. Üheks väljapääsuks on keskkonnasõbraliku linnatranspordi loomine.

Võimalus ületada ummikseisust linna pargi elektriveojõule üleminekuga ei ole probleemi lahendus, kuna elektrisõiduki üldine jõudluskoefitsient (COP) (kui arvestada seda hetkest, mil elekter saabub kuni selleni, elektritransport liigub) on umbes poole väiksem kui kaasaegse sisepõlemismootoriga varustatud auto kasutegur. Seega on elektrisõidukitel põhineva linnatranspordi liikumise võimaldamiseks vaja põletada kaks korda rohkem fossiilkütust, kui on vaja kaasaegse autopargi liikumise võimaldamiseks. Praeguse probleemi lahendamiseks on praeguseks ainus ratsionaalne viis luua sisepõlemismootoriga masinad, mis töötavad võimalikult väikese kütusekulu režiimil ja minimaalse heitgaaside toksilisusega. Samas tuleb loomulikult säilitada kõik vajalikud transpordiüksuse töönäitajad, olgu selleks siis reisitakso või raskeveok.

Transpordi keskkonnaprobleemi lahendamiseks on vaja luua elektrijaam (PP), sealhulgas sisepõlemismootor (ICE) ja tagada sisepõlemismootori võime töötada konstantsel režiimil minimaalse erikuluga minimaalse kütusekuluga. heitgaaside toksilisus. Traditsioonilised sõidukid, millel on järkjärguline energia ülekandmine elektrijaamast veoratastele, ei saa probleemi põhimõtteliselt lahendada, kuna selliste sõidukite kiiruse reguleerimine toimub sisepõlemismootori lülitamisega osalistele režiimidele koos kohustusliku tööpiirkonnast lahkumisega minimaalne kütusekulu ja minimaalne heitgaaside toksilisus. Ka suurem osa kasutatavatest astmeteta käigukastidest ei lahenda probleemi radikaalselt. Inseneripraktikas tuntuim hüdromehaaniline ja ka mehaaniline jõuülekanne tagab sõiduki kiiruse juhtimise, lülitades sisepõlemismootori osalistele režiimidele, väljudes minimaalse kütusekulu ja minimaalse toksilisuse tsoonist. Lisaks põhjustab selliste jõuülekannete mõnevõrra madalam efektiivsus võrreldes astmelise mehaanilise käigukastiga veidi kütusekulu.

Kasutatud allikate loetelu

1. Plii (II) jälgede spektrofotomeetriline määramine mootorsõidukite aerosoolide heitkogustes ja teeäärsetes ladestustes, G.I. Savenko, N.M. Malakhov, A.N. Tšebotarev, M.G. Torosjan, N.Kh. Kopyt, A.I. Strutšajev / Ukraina Tehnikaakadeemia bülletään, 1998. Eriväljaanne "Inžstrateegiaja-97". - lk.76-78.

2. Sablina Z.A., Gureev A.A. Lisandid mootorikütustele. - M.: Keemia, 1988.- 472 lk.

3. Malakhova N.M., Nikipelova E.M., Savenko G.I. Plii (II) fotomeetriline määramine loodusobjektides selle esialgse sorptsioonikontsentratsiooniga // Vee keemia ja tehnoloogia. - 1990. -T. 12, nr 7. - S. 627 - 629.

4. Kahjulike ainete maksimaalne lubatud kontsentratsioon õhus ja vees. - L .: Keemia, 1985.-456s.

Majutatud saidil Allbest.ru

Sarnased dokumendid

abstraktne, lisatud 30.10.2012

Mis on ökoloogia. Miks keskkonna ökoloogiline seisund halveneb. Meie aja peamised keskkonnaprobleemid. Piirkonna peamised keskkonnaprobleemid. Kuidas lahendada keskkonnaprobleeme ja vältida keskkonnareostust.

kursusetöö, lisatud 28.09.2014

Veeressursside kasutamise tõhusus Volga vesikonnas. Volga basseini veereostuse kaasaegsed keskkonnaprobleemid ja nende lahendamise viisid. Väikejõgede ja Volga-Akhtuba lammi ressursside kasutamise geoökoloogilised probleemid.

abstraktne, lisatud 30.08.2009

Meie aja keskkonnaprobleemide tunnused. Uuritava ala peamised keskkonnaprobleemid. Uurimisprobleemi käsitleva perioodika analüüs. Keskkonnareostuse vältimise viisid: õhk, vesi, pinnas. Jäätmeprobleem.

kursusetöö, lisatud 06.10.2014

Termiliste neljataktiliste sisepõlemismootorite seadme ja tööpõhimõtte, karburaator- ja diiselmootorite eripärade arvestamine. Heitgaaside keemilise koostise ja heitmete mõju keskkonnale kirjeldus.

esitlus, lisatud 13.05.2011

Vajadus standardida sisepõlemismootorite keskkonnamõju. Genfi leping, erinevate maailma riikide keskkonnastandardid. Nõuded autokütusele, sisepõlemismootorite sertifitseerimine Venemaal. Heitkoguste ja toksilisuse vähendamise viisid.

kursusetöö, lisatud 04.09.2012

Peamised keskkonnaprobleemid: looduskeskkonna hävimine, atmosfääri, pinnase ja vee saastumine. Osoonikihi probleem, happelised sademed, kasvuhooneefekt ja planeedi ülerahvastatus. Energia- ja toorainepuuduse lahendamise viisid.

esitlus, lisatud 03.06.2015

abstraktne, lisatud 26.08.2014

Tuumaelektrijaamad ja töö käigus tekkivad keskkonnaprobleemid. Tuumaelektrijaama riskide hindamine. Rahvastik ja tervis tuumajaama tsoonis. Kiirgusohutuse tagamine. Kasutatud tuumkütuse saatus. Tšernobõli tuumaelektrijaama õnnetuse tagajärjed.

abstraktne, lisatud 18.01.2009

Kaspia mere keskkonnaprobleemid ja nende põhjused, keskkonnaprobleemide lahendamise viisid. Kaspia meri on ainulaadne veekogu, mille süsivesinike ressurssidel ja bioloogilisel rikkusel pole maailmas analooge. Piirkonna nafta- ja gaasivarude arendamine.

Kütuse põlemisproduktidel on otsustav mõju erinevate soojustehnika paigaldiste energia- ja keskkonnatoimele. Põlemisel tekib aga lisaks nendele toodetele veel hulk aineid, mida oma väikese koguse tõttu energiaarvutustes arvesse ei võeta, kuid mis määravad ahjude, ahjude, soojusmasinate ja muude seadmete keskkonnamõju. kaasaegsest soojustehnikast.

Eelkõige tuleks keskkonnale kahjulike põlemissaaduste hulka arvata nn mürgised ained, millel on negatiivne mõju inimorganismile ja keskkonnale. Peamised mürgised ained on lämmastikoksiidid (NOx), süsinikoksiid (CO), erinevad süsivesinikud (CH), tahm ning pliid ja väävlit sisaldavad ühendid.

Lämmastikoksiidid tekivad lämmastiku ja õhuhapniku keemilise vastasmõju tulemusena, kui temperatuur ületab 1500 K. Kütuste põlemisel tekib peamiselt lämmastikoksiid NO, mis seejärel oksüdeerub atmosfääris NO2-ks. NO moodustumine suureneb gaasi temperatuuri ja hapniku kontsentratsiooni tõustes. NO moodustumise sõltuvus temperatuurist tekitab teatud raskusi soojusmasina soojusliku kasuteguri tõstmisel. Näiteks tsükli maksimaalse temperatuuri tõusuga 2000 K-lt 3000 K-ni suureneb Carnot' tsükli termiline kasutegur 1,5 korda ja jõuab väärtuseni 0,66, kuid NO arvutatud maksimaalne kontsentratsioon põlemisproduktides suureneb 10 korda ja ulatub 1,1 mahuprotsendini.

Atmosfääris leiduv NO2 on punakaspruun gaas, millel on suurtes kontsentratsioonides lämmatav ja silmade limaskestadele kahjulik lõhn.

Süsinikmonooksiid (CO) tekib põlemisel hapniku puudumisel. Süsinikoksiid on värvitu ja lõhnatu gaas. Koos õhuga sissehingamisel ühineb see intensiivselt vere hemoglobiiniga, mis vähendab selle võimet varustada keha hapnikuga. Süsinikmonooksiidi mürgistuse sümptomiteks on peavalu, südamepekslemine, õhupuudus ja iiveldus.

Süsivesinikud (CH) koosnevad algsetest või lagunenud kütusemolekulidest, mis ei osalenud põlemisel. Sisepõlemismootorite heitgaasides (EG) tekivad süsivesinikud leegi kustutamise tõttu põlemisleegi suhteliselt külmade seinte lähedal. Diiselmootorites tekivad süsivesinikud segu ülerikastatud tsoonides, kus toimub kütusemolekulide pürolüüs. Kui paisumise käigus ei saa need tsoonid piisavalt hapnikku, siis satub CH heitgaasi koostisesse. Süsivesinikud võivad päikesevalguse toimel suhelda NOx-ga, moodustades bioloogiliselt aktiivseid aineid, mis ärritavad hingamisteid ja põhjustavad nn sudu.

Erilist mõju avaldavad benseeni, tolueeni, polütsükliliste automaatsete süsivesinike (PAH) ja ennekõike benspüreeni heitkogused. PAH-id on nn kantserogeenid, need ei eritu inimorganismist, vaid kogunevad sinna aja jooksul, aidates kaasa pahaloomuliste kasvajate tekkele.

Tahm on tahke toode, mis koosneb peamiselt süsinikust. Tahm sisaldab lisaks süsinikule 1–3 massiprotsenti vesinikku. Tahm tekib temperatuuril üle 1500 K termilise lagunemise (pürolüüsi) tulemusena tugeva hapnikupuudusega. Tahma olemasolu heitgaasides põhjustab väljalaskeavas musta suitsu.

Tahm on ninaneelu ja kopsude mehaaniline saaste. Suur oht on seotud tahma omadusega koguda oma osakeste pinnale kantserogeenseid aineid ja olla nende kandjana.

Mõned mürgised ained muutuvad pärast põlemisproduktina atmosfääri sattumist edasiseks muutumiseks. Näiteks süsivesinike, lämmastikoksiidide ja süsinikmonooksiidi juuresolekul atmosfääris tekitab päikese intensiivne ultraviolettkiirgus osooni (O3), mis on tugevaim oksüdeerija ja sobivas kontsentratsioonis põhjustab inimeste heaolu halvenemist. olemine.

Suure NO2, Oz ja CH sisaldusega istuvas ja niiskes atmosfääris tekib pruun udu, mida nimetatakse "smogiks" (inglise keelest "smoke" - suitsu ja "udu" - udu). Sudu on segu vedelatest ja gaasilistest komponentidest, see ärritab silmi ja limaskesti, halvendab nähtavust teedel.

Peamised mürgiste põlemisproduktide emissiooniallikad on autod, tööstus, soojus- ja elektrijaamad. Mõnes linnas ületab mürgiste põlemisproduktide sisaldus atmosfääris mitukümmend korda maksimaalset lubatud kontsentratsiooni.

Selle kurjuse vastu võitlemiseks on enamikus maailma riikides vastu võetud vastavad seadused, mis piiravad mürgiste ainete sisaldust atmosfääri paisatavates põlemisproduktides.

Vastavate seadustega ettenähtud lubatud normaalheitmete normide täitmine on kujunenud soojustehnika üheks keskseks ülesandeks. Paljudel juhtudel juhitakse tööstuslike soojustehnika rajatiste tööd nii, et oleks tagatud nõutav kompromiss nende energia-, majandus- ja keskkonnanäitajate vahel. Paljudel juhtudel ületab sel viisil saavutatud majandustulemuste tase tänapäevaste standarditega lubatu. Seetõttu on põlemisproduktide neutraliseerimine ja puhastamine enne nende atmosfääri sattumist muutunud väga oluliseks. Sel eesmärgil kasutatakse erinevaid neutralisaatoreid ja filtreid. Samal ajal paraneb süsivesinikkütuste koostis (väheneb sfääri, plii, aromaatsete süsivesinike sisaldus), laieneb gaaskütuste kasutamine. Tulevikus välistab vesiniku kasutamine kütusena täielikult CO, CH ja teiste toksilisi süsinikku sisaldavate komponentide sisalduse põlemisproduktides.

SISEPÕLEMISMOOTORID JA ÖKOLOOGIA.

1.3. Alternatiivsed kütused

1.5. Neutraliseerimine

Bibliograafia

SISEPÕLEMISMOOTORID JA ÖKOLOOGIA

1.1. Kahjulikud heitmed heitgaaside koostises ja nende mõju elusloodusele

Süsivesinike täielikul põlemisel on lõppsaaduseks süsinikdioksiid ja vesi. Täielikku põlemist kolb-sisepõlemismootorites on aga tehniliselt võimatu saavutada. Tänapäeval moodustab umbes 60% suurlinnade atmosfääri paisatavate kahjulike ainete koguhulgast maanteetransport.

Sisepõlemismootorite heitgaaside koostis sisaldab enam kui 200 erinevat kemikaali. Nende hulgas:

mittetäieliku põlemise produktid süsinikmonooksiidi, aldehüüdide, ketoonide, süsivesinike, vesiniku, peroksiidiühendite, tahma kujul;
lämmastiku ja hapniku termiliste reaktsioonide produktid - lämmastikoksiidid;
anorgaaniliste ainete ühendid, mis on kütuse osa - plii ja muud raskmetallid, vääveldioksiid jne;
liigne hapnik.

Heitgaaside koguse ja koostise määravad mootorite konstruktsioonilised omadused, töörežiim, tehniline seisukord, teekatte kvaliteet, ilmastikutingimused. Joonisel fig. 1.1 näitab põhiainete sisalduse sõltuvusi heitgaaside koostisest.

Tabelis. 1.1 näitab auto linnarütmi omadusi ja heitgaaside keskmisi väärtusi protsendina nende koguväärtusest tavalise linnaliikluse täistsükli kohta.

Süsinikoksiid (CO) tekib mootorites rikastatud õhu-kütuse segude põlemisel, samuti süsinikdioksiidi dissotsiatsiooni tõttu kõrgel temperatuuril. Normaaltingimustes on CO värvitu ja lõhnatu gaas. CO toksiline toime seisneb selle võimes muuta osa veres leiduvast hemoglobiinist karboksühemoglobiiniks, mis põhjustab kudede hingamise häireid. Lisaks sellele avaldab CO otsest mõju kudede biokeemilistele protsessidele, mille tulemusena rikutakse rasvade ja süsivesikute ainevahetust, vitamiinide tasakaalu jne. CO toksiline toime on seotud ka selle otsese mõjuga kesknärvisüsteemi rakkudele. Inimesega kokku puutudes põhjustab CO peavalu, peapööritust, väsimust, ärrituvust, uimasust ja valu südame piirkonnas. Ägedat mürgistust täheldatakse õhu sissehingamisel CO kontsentratsiooniga üle 2,5 mg/l 1 tunni jooksul.

Tabel 1.1

Auto linnarütmi omadused

Heitgaasides sisalduvad lämmastikoksiidid tekivad lämmastiku pöörduva oksüdeerumise tulemusena atmosfäärihapnikuga kõrgete temperatuuride ja rõhu mõjul. Kui heitgaasid jahtuvad ja lahjendavad neid õhuhapnikuga, muutub lämmastikoksiid dioksiidiks. Lämmastikoksiid (NO) on värvitu gaas, lämmastikdioksiid (NO 2) on iseloomuliku lõhnaga punakaspruun gaas. Lämmastikoksiidid segunevad allaneelamisel veega. Samal ajal moodustavad nad hingamisteedes lämmastik- ja lämmastikhappe ühendeid. Lämmastikoksiidid ärritavad silmade, nina ja suu limaskesti. Kokkupuude NO 2 -ga aitab kaasa kopsuhaiguste tekkele. Mürgistussümptomid ilmnevad alles 6 tunni pärast köhimise, lämbumise ja suureneva kopsuturse kujul. NOX osaleb ka happevihmade tekkes.

Lämmastikoksiidid ja süsivesinikud on õhust raskemad ning võivad koguneda teede ja tänavate lähedusse. Neis toimuvad päikesevalguse mõjul mitmesugused keemilised reaktsioonid. Lämmastikoksiidide lagunemine põhjustab osooni (O 3) moodustumist. Tavatingimustes on osoon ebastabiilne ja laguneb kiiresti, kuid süsivesinike juuresolekul selle lagunemisprotsess aeglustub. See reageerib aktiivselt niiskusosakeste ja muude ühenditega, moodustades sudu. Lisaks söövitab osoon silmi ja kopse.

Üksikud süsivesinikud CH (bensapüreen) on tugevaimad kantserogeenid, mille kandjateks võivad olla tahmaosakesed.

Kui mootor töötab pliisisaldusega bensiinil, tekivad tetraetüülplii lagunemise tõttu tahke pliioksiidi osakesed. Heitgaasides sisalduvad need pisikeste 1–5 mikroni suuruste osakestena, mis jäävad atmosfääri pikaks ajaks. Plii esinemine õhus põhjustab tõsiseid kahjustusi seedeorganitele, kesk- ja perifeersele närvisüsteemile. Plii mõju verele väljendub hemoglobiini hulga vähenemises ja punaste vereliblede hävimises.

Diiselmootorite heitgaaside koostis erineb bensiinimootoritest (tabel 10.2). Diiselmootoris on kütuse põlemine täielikum. See tekitab vähem süsinikmonooksiidi ja põlemata süsivesinikke. Kuid samal ajal moodustub diiselmootori liigse õhu tõttu suurem kogus lämmastikoksiide.

Lisaks sellele iseloomustab diiselmootorite tööd teatud režiimides suitsu. Must suits on mittetäieliku põlemise saadus ja koosneb 0,1–0,3 µm suurustest süsinikuosakestest (tahmast). Valge suits, mis tekib peamiselt mootori tühikäigul, koosneb peamiselt ärritavatest aldehüüdidest, aurustunud kütuseosakestest ja veepiiskadest. Heitgaaside õhuga jahutamisel tekib sinine suits. See koosneb vedelate süsivesinike tilkadest.

Diiselmootorite heitgaaside eripäraks on kantserogeensete polütsükliliste aromaatsete süsivesinike sisaldus, millest kõige kahjulikumad on dioksiin (tsükliline eeter) ja bensapüreen. Viimane, nagu plii, kuulub saasteainete esimesse ohuklassi. Dioksiinid ja nendega seotud ühendid on kordades mürgisemad kui sellised mürgid nagu kurare ja kaaliumtsüaniid.

Tabel 1.2

toksiliste komponentide kogus (grammides),

tekkis 1 kg kütuse põlemisel

Akreoliini leidus ka heitgaasides (eriti kui diiselmootorid töötavad). Sellel on põletatud rasvade lõhn ja üle 0,004 mg/l põhjustab ülemiste hingamisteede ärritust, aga ka silma limaskesta põletikku.

Autode heitgaasides sisalduvad ained võivad põhjustada progresseeruvaid kesknärvisüsteemi, maksa, neerude, aju, suguelundite kahjustusi, letargiat, Parkinsoni sündroomi, kopsupõletikku, endeemilist ataksiat, podagra, bronhiaalvähki, dermatiiti, mürgistust, allergiaid, hingamisteede ja muid haigusi. .. Haiguste esinemise tõenäosus suureneb koos kahjulike ainetega kokkupuute aja ja nende kontsentratsiooni suurenemisega.

1.2. Seadusandlikud piirangud kahjulike ainete heitkogustele

Esimesed sammud heitgaasides leiduvate kahjulike ainete hulga piiramiseks tehti USA-s, kus pärast II maailmasõda muutus gaasireostuse probleem suurtes linnades kõige pakilisemaks. 60ndate lõpus, kui Ameerika ja Jaapani megalinnad hakkasid sudu käest lämbuma, võtsid initsiatiivi nende riikide valitsuskomisjonid. Uute autode mürgiste heitkoguste kohustuslikku vähendamist käsitlevad õigusaktid on sundinud tootjaid täiustama mootoreid ja arendama neutraliseerimissüsteeme.

1970. aastal võeti USA-s vastu seadus, mille kohaselt pidi 1975. mudeliaasta autode heitgaaside mürgiste komponentide tase olema väiksem kui 1960. aasta autodel: CH - 87%, CO - 82% ja NOx - 24%. Sarnased nõuded on legaliseeritud Jaapanis ja Euroopas.

Üleeuroopaliste reeglite, määruste ja standardite väljatöötamisega autoökoloogia vallas tegeleb ÜRO Euroopa Majanduskomisjoni (UNECE) raames Sisetranspordi Komitee. Selle poolt välja antud dokumendid kannavad nimetust UNECE Rules ja on kohustuslikud 1958. aasta Genfi lepingus osalevatele riikidele, millega on ühinenud ka Venemaa.

Nende reeglite kohaselt on alates 1993. aastast lubatud kahjulike ainete heitkogused piiratud: süsinikmonooksiidi puhul 15 g/km 1991. aastal 2,2 g/km 1996. aastal ning süsivesinike ja lämmastikoksiidide summa puhul 5,1 g/km 1991. aastal. 0,5 g/km 1996. aastal. 2000. aastal kehtestati veelgi rangemad standardid (joonis 1.2). Standardite järsk karmistamine on ette nähtud ka diiselveokitele (joonis 1.3).

Riis. 1.2. Emissioon piirab dünaamikat

sõidukitele kaaluga kuni 3,5 tonni (bensiin)

1993. aastal autodele kehtestatud standardid kandsid nimetust EBPO-I, 1996. aastal - EURO-II, 2000. aastal - EURO-III. Selliste normide kehtestamine viis Euroopa regulatsioonid USA standardite tasemele.

Koos normide kvantitatiivse karmistamisega toimub ka nende kvalitatiivne muutus. Suitsupiirangute asemel on kasutusele võetud tahkete osakeste normeerimine, mille pinnale adsorbeeritakse inimese tervisele ohtlikud aromaatsed süsivesinikud, eelkõige bensapüreen.

Tahkete osakeste emissiooni reguleerimine piirab tahkete osakeste hulka palju suuremal määral kui suitsupiirang, mis võimaldab hinnata ainult sellist tahkete osakeste kogust, mis muudab heitgaasid nähtavaks.

Riis. 1.3. EMÜ kehtestatud üle 3,5-tonnise täismassiga diiselautode kahjulike heite piirnormide dünaamika

Mürgiste süsivesinike emissiooni piiramiseks kehtestatakse standardid metaanivaba süsivesinike rühma sisaldusele heitgaasides. Plaanis on kehtestada piirangud formaldehüüdi eraldumisele. Bensiinimootoriga autode toitesüsteemist on ette nähtud kütuse aurustumise piiramine.

Nii USA-s kui ka ÜRO Euroopa Majanduskomisjoni reeglites on autode läbisõit (80 tuhat ja 160 tuhat km) reguleeritud, mille jooksul peavad nad vastama kehtestatud toksilisuse normidele.

Venemaal hakati 70ndatel kehtestama standardeid, mis piiravad mootorsõidukite kahjulike ainete heitkoguseid: GOST 21393-75 “Diiselmootoriga autod. Heitgaasi suits. Mõõtmisnormid ja -meetodid. Ohutusnõuded“ ja GOST 17.2.1.02-76 „Looduskaitse. Atmosfäär. Autode, traktorite, iseliikuvate põllu- ja teedeehitusmasinate mootorite heitkogused. Tingimused ja määratlused".

Kaheksakümnendatel kehtis GOST 17.2.2.03-87 “Looduskaitse. Atmosfäär. Bensiinimootoriga sõidukite heitgaaside süsinikmonooksiidi ja süsivesinike sisalduse mõõtmise normid ja meetodid. Ohutusnõuded“ ja GOST 17.2.2.01-84 „Looduskaitse. Atmosfäär. Diislid on autod. Heitgaasi suits. Mõõtmisnormid ja -meetodid”.

Vastavalt laevastiku kasvule ja suunitlusele sarnastele UNECE eeskirjadele karmistati norme järk-järgult. Kuid juba 90ndate algusest hakkasid Venemaa standardid jäikuse osas olema oluliselt madalamad kui UNECE kehtestatud standardid.

Mahajäämuse põhjuseks on infrastruktuuri ettevalmistamatus auto- ja traktoritehnika tööks. Elektroonika ja neutraliseerimissüsteemidega varustatud sõidukite ennetamiseks, remondiks ja hooldamiseks on vaja väljaarendatud teenindusjaamade võrgustikku kvalifitseeritud personali, kaasaegse remondiseadmete ja mõõteseadmetega, sealhulgas välitingimustes.

Kehtib GOST 2084-77, mis näeb ette pliitetraetüleeni sisaldavate bensiinide tootmise Venemaal. Kütuse transport ja ladustamine ei taga, et pliisisaldusega jäägid ei satuks pliivaba bensiini sisse. Puuduvad tingimused, mille korral neutraliseerimissüsteemidega autode omanikele oleks tagatud pliilisanditega bensiini tankimine.

Sellest hoolimata käib töö keskkonnanõuete karmistamise nimel. Vene Föderatsiooni riikliku standardi 1. aprilli 1998 dekreediga nr 19 kinnitati "Mootorsõidukite ja haagiste sertifitseerimissüsteemi tööde tegemise eeskirjad", mis määravad kindlaks ÜRO Euroopa Majanduskomisjoni Venemaal kohaldamise ajutise korra. eeskirjad nr 834 ja nr 495.

1. jaanuaril 1999 jõustus GOST R 51105.97 “Sisepõlemismootorite kütused. Pliivaba bensiin. Tehnilised andmed”. 1999. aasta mais võttis Gosstandart vastu resolutsiooni riiklike standardite kehtestamise kohta, mis piiravad autode saasteainete heitkoguseid. Standardid sisaldavad autentset teksti ÜRO Euroopa Majanduskomisjoni määrustega nr 49 ja nr 83 ning jõustuvad 1. juulil 2000. Samal aastal jõustus standard GOST R 51832-2001 “Bensiinimootoriga ottomootorid ja mootorsõidukid. ” võeti vastu., mille täismass on üle 3,5 tonni ja mis on varustatud nende mootoritega. Kahjulike ainete heitkogused. Tehnilised nõuded ja katsemeetodid”. 1. jaanuaril 2004 jõustus GOST R 52033-2003 “Bensiinimootoriga sõidukid. Saasteainete heitkogused heitgaasidega. Kontrollinormid ja meetodid tehnilise seisukorra hindamisel”.

Järgimaks üha karmistuvaid saasteainete heitkoguste norme, täiustavad autoseadmete tootjad jõu- ja süütesüsteeme, kasutavad alternatiivseid kütuseid, neutraliseerivad heitgaase ja arendavad kombineeritud elektrijaamu.

1.3. Alternatiivsed kütused

Kogu maailmas pööratakse suurt tähelepanu vedelate naftakütuste asendamisele veeldatud süsivesinikgaasiga (propaan-butaani segu) ja surumaagaasiga (metaan), samuti alkoholi sisaldavate segudega. Tabelis. 1.3 näitab kahjulike ainete heitkoguste võrdlevaid näitajaid sisepõlemismootorite töötamise ajal erinevatel kütustel.

Tabel 1.3

Gaaskütuse eelisteks on kõrge oktaanarv ja konverterite kasutamise võimalus. Nende kasutamisel aga mootori võimsus väheneb ning kütusevarustuse suur mass ja mõõtmed vähendavad sõiduki jõudlust. Gaaskütuste puudused hõlmavad ka suurt tundlikkust kütuseseadmete reguleerimise suhtes. Kütuseseadmete ebarahuldava tootmiskvaliteedi ja madala töökultuuri korral võib gaaskütusel töötava mootori heitgaaside toksilisus ületada bensiiniversiooni väärtusi.

Kuuma kliimaga riikides on laialt levinud alkoholikütustel (metanool ja etanool) töötavate mootoritega autod. Alkoholide kasutamine vähendab kahjulike ainete emissiooni 20-25%. Alkoholkütuste puudusteks on mootori käivitusomaduste märkimisväärne halvenemine ning metanooli enda kõrge söövitavus ja toksilisus. Venemaal autodele mõeldud alkoholikütuseid praegu ei kasutata.

Üha enam tähelepanu pööratakse nii meil kui ka välismaal vesiniku kasutamise ideele. Selle kütuse väljavaadete määrab keskkonnasõbralikkus (sellel kütusel töötavatel autodel väheneb vingugaasi emissioon 30–50 korda, lämmastikoksiidide eraldumine 3–5 korda ja süsivesinike eraldumine 2–2,5 korda), piiramatus ja tooraine taastuvus. Vesinikkütuse kasutuselevõttu piirab aga energiamahukate vesinikusalvestussüsteemide loomine autos. Praegu kasutatavad metallhüdriidpatareid, metanooli lagundamise reaktorid ja muud süsteemid on väga keerulised ja kallid. Arvestades ka raskusi, mis kaasnevad vesiniku kompaktse ja turvalise genereerimise ja autos hoidmise nõuetega, ei ole vesinikmootoriga autodel veel märgatavat praktilist rakendust.

Alternatiivina sisepõlemismootoritele pakuvad suurt huvi elektrokeemilisi energiaallikaid, akusid ja elektrokeemilisi generaatoreid kasutavad elektrijaamad. Elektrisõidukeid eristab hea kohanemisvõime erinevate linnaliikluse režiimidega, lihtne hooldada ja keskkonnasõbralikkus. Nende praktiline rakendamine on aga endiselt problemaatiline. Esiteks puuduvad usaldusväärsed, kerged ja piisavalt energiamahukad elektrokeemilised vooluallikad. Teiseks toob autopargi üleminek elektrokeemiliste akude toitele kaasa tohutu energiakulu nende laadimisele. Suurem osa sellest energiast toodetakse soojuselektrijaamades. Samas on tänu energia mitmekordsele muundamisele (keemiline – termiline – elektriline – keemiline – elektriline – mehaaniline) süsteemi üldine efektiivsus väga madal ja elektrijaamade ümbruse keskkonnasaaste ületab kordades praegused väärtused.

1.4. Toite- ja süütesüsteemide täiustamine

Karburaatori toitesüsteemide üks puudusi on kütuse ebaühtlane jaotumine mootori silindrite vahel. See põhjustab sisepõlemismootori ebaühtlast töötamist ja karburaatori seadistuste võimatust tühjendada segu liigsest tühjenemisest ja üksikute silindrite põlemise seiskumisest (CH suurenemine), ülejäänud silindrite rikastatud seguga (kõrge CO sisaldus heitgaasides). Selle puuduse kõrvaldamiseks muudeti silindrite tööjärjekorda 1-2-4-3 asemel 1-3-4-2 ja optimeeriti sisselasketorustike kuju, näiteks vastuvõtjate kasutamine sisselaskes. kollektor. Lisaks paigaldati karburaatorite alla erinevad jaoturid, mis suunavad voolu, ja sisselasketorustik on köetav. NSV Liidus töötati välja autonoomne tühikäigusüsteem (XX) ja võeti see masstootmisse. Need meetmed võimaldasid täita XX režiimi nõudeid.

Nagu eespool mainitud, töötab auto linnatsükli ajal kuni 40% ajast sunnitud tühikäigurežiimil (PHX) - mootoriga pidurdamisel. Samal ajal on drosselklapi all vaakum palju suurem kui režiimis XX, mis põhjustab õhu-kütuse segu uuesti rikastumist ja selle põlemise katkemist mootori silindrites ning kahjulike emissioonide hulka. suureneb. Heitkoguste vähendamiseks PHH režiimides töötati välja gaasipedaali summutussüsteemid (avajad) ja EPHH sundtühikäigu ökonomaiserid. Esimesed süsteemid vähendavad gaasihoova kergelt avades selle all olevat vaakumit, vältides seeläbi segu ülerikastumist. Viimased blokeerivad PXC režiimides kütuse voolu mootori silindritesse. PECH-süsteemid võivad linnasõidul vähendada kahjulike heitmete hulka kuni 20% ja suurendada kütusesäästlikkust kuni 5%.

Lämmastikoksiidide NOx heitkoguste vastu võitleti põleva segu põlemistemperatuuri alandamisega. Selleks varustati nii bensiini- kui diiselmootorite toitesüsteemid heitgaasitagastusseadmetega. Süsteem suunas teatud mootori töörežiimidel osa heitgaasidest heitgaasist sisselasketorustikku.

Kütuse doseerimissüsteemide inerts ei võimalda luua karburaatori konstruktsiooni, mis vastab täielikult kõikidele mootori töörežiimidele, eriti mööduvatele, doseerimistäpsuse nõuetele. Karburaatori puuduste ületamiseks töötati välja niinimetatud "sissepritsega" toitesüsteemid.

Alguses olid need mehaanilised süsteemid, mille sisselaskeklapi piirkonda varustati pidevalt kütust. Need süsteemid võimaldasid täita esialgseid keskkonnanõudeid. Praegu on need elektrooniline-mehaanilised süsteemid, millel on sõnastatud sissepritse ja tagasiside.

1970. aastatel oli peamine viis kahjulike emissioonide vähendamiseks üha lahjemate õhu-kütuse segude kasutamine. Nende katkematuks süttimiseks oli vaja täiustada süütesüsteeme, et suurendada sädeme võimsust. Selles oli pidurdav fakiir primaarahela mehaaniline katkestus ja kõrgepingeenergia mehaaniline jaotus. Selle puuduse ületamiseks on välja töötatud kontakt-transistor ja mittekontaktsed süsteemid.

Tänapäeval on üha levinumad kontaktivabad süütesüsteemid, millel on elektroonikaploki juhitav kõrgepingeenergia staatiline jaotus, mis optimeerib samaaegselt kütusevarustust ja süüte ajastust.

Diiselmootorites oli jõusüsteemi täiustamise peamiseks suunaks sissepritse rõhu tõstmine. Tänapäeval on normiks sissepritserõhk umbes 120 MPa, paljutõotavatel mootoritel kuni 250 MPa. See võimaldab kütuse täielikumat põlemist, vähendades heitgaasides CH ja tahkete osakeste sisaldust. Nagu ka bensiini jaoks, on diiseljõusüsteemide jaoks välja töötatud elektroonilised mootori juhtimissüsteemid, mis ei võimalda mootoritel suitsurežiimi siseneda.

Arendatakse erinevaid heitgaaside järeltöötlussüsteeme. Näiteks on välja töötatud süsteem, mille väljalasketorus on filter, mis hoiab tahked osakesed kinni. Pärast teatud tööaega annab elektrooniline seade käsu kütusevarustust suurendada. See toob kaasa heitgaaside temperatuuri tõusu, mis omakorda toob kaasa tahma põlemise ja filtri regenereerimise.

1.5. Neutraliseerimine

Samadel 70ndatel sai selgeks, et toksilisuse olukorra olulist paranemist on võimatu ilma täiendavaid seadmeid kasutamata, kuna ühe parameetri vähenemine toob kaasa teiste suurenemise. Seetõttu tegelesid nad aktiivselt heitgaaside järeltöötlussüsteemide täiustamisega.

Neutraliseerimissüsteeme on varemgi kasutatud eritingimustes töötavate auto- ja traktoriseadmete puhul, nagu tunnelite rajamine ja kaevanduste arendamine.

Konverterite ehitamisel on kaks põhiprintsiipi – termiline ja katalüütiline.

Soojusmuundur on põlemiskamber, mis asub mootori väljalasketorus kütuse mittetäieliku põlemise saaduste - CH ja CO - järelpõletamiseks. Seda saab paigaldada väljalasketorustiku asemele ja täita oma funktsioone. CO ja CH oksüdatsioonireaktsioonid kulgevad üsna kiiresti temperatuuril üle 830 °C ja seondumata hapniku juuresolekul reaktsioonitsoonis. Termomuundureid kasutatakse ottosüütega mootoritel, milles termilise oksüdatsioonireaktsioonide efektiivseks kulgemiseks vajalik temperatuur tagatakse ilma täiendava kütuseta. Nende mootorite niigi kõrge heitgaaside temperatuur tõuseb reaktsioonitsoonis osa CH ja CO läbipõlemise tagajärjel, mille kontsentratsioon on palju suurem kui diiselmootoritel.

Termoneutralisaator (joonis 1.4) koosneb sisend- (väljalaske-) torudega korpusest ja ühest või kahest kuumakindlast lehtterasest valmistatud leegitoru sisetükist. CH ja CO oksüdeerimiseks vajaliku lisaõhu hea segunemine heitgaasidega saavutatakse intensiivse keerise tekkega ja gaaside turbulentsiga nende voolamisel läbi torude avade ning nende liikumissuuna muutmise tulemusena. deflektorisüsteem. CO ja CH efektiivseks järelpõletamiseks on vaja piisavalt pikka aega, seetõttu on gaaside kiirus konverteris seatud madalaks, mille tulemusena on selle maht suhteliselt suur.

Riis. 1.4. Soojusmuundur

Vältimaks heitgaaside temperatuuri langust soojuse ülekandmisel seintele, kaetakse väljalasketorustik ja muundur soojusisolatsiooniga, väljalaskekanalitesse paigaldatakse soojuskilbid ning muundur asetatakse võimalikult lähedale. mootorile võimalik. Sellest hoolimata kulub soojusmuunduri soojendamiseks pärast mootori käivitamist palju aega. Selle aja vähendamiseks tõstetakse heitgaaside temperatuuri, mis saavutatakse põleva segu rikastamise ja süüteaja vähendamisega, kuigi mõlemad suurendavad kütusekulu. Selliseid meetmeid kasutatakse stabiilse leegi säilitamiseks mootori ajutise töötamise ajal. Leegi sisestus aitab kaasa ka CH ja CO efektiivse oksüdatsiooni alguseni kuluva aja vähenemisele.

katalüüsmuundurid– reaktsioone kiirendavaid aineid sisaldavad seadmed, – katalüsaatorid . Katalüüsmuundurid võivad olla "ühesuunalised", "kahesuunalised" ja "kolmesuunalised".

Ühekomponendilised ja kahekomponendilised oksüdeerivat tüüpi neutralisaatorid järelpõletavad (reoksüdeerivad) CO (ühekomponentne) ja CH (kahekomponentne).

2CO + O 2 \u003d 2CO 2(temperatuuril 250–300 °С).

C m H n + (m + n/4) O 2 \u003d mCO 2 + n / 2H 2 O(üle 400°С).

Katalüüsmuundur on roostevabast terasest korpus, mis sisaldub väljalaskesüsteemis. Aktiivse elemendi kandeplokk asub korpuses. Esimesed neutralisaatorid täideti metallkuulikestega, mis olid kaetud õhukese katalüsaatorikihiga (vt joonis 1.5).

Riis. 1.5. Katalüüsmuunduri seade

Toimeainetena kasutati alumiiniumi, vaske, kroomi, niklit. Esimese põlvkonna neutralisaatorite peamised puudused olid madal efektiivsus ja lühike kasutusiga. Väärismetallidel – plaatinal ja pallaadiumil – põhinevad katalüüsmuundurid osutusid kõige vastupidavamaks väävli, räniorgaanilise ja muude mootorisilindris sisalduva kütuse ja õli põlemisel tekkivate ühendite "mürgistele" mõjudele.

Toimeaine kandjaks sellistes neutralisaatorites on spetsiaalne keraamika – paljude pikisuunaliste kärgstruktuuridega monoliit. Kärgstruktuuride pinnale kantakse spetsiaalne kare substraat. See võimaldab suurendada katte efektiivset kokkupuutepinda heitgaasidega kuni ~20 tuhat m 2 . Selles piirkonnas on aluspinnale ladestunud väärismetallide kogus 2–3 grammi, mis võimaldab korraldada suhteliselt odavate toodete masstootmist.

Keraamika talub temperatuuri kuni 800–850 °C. Toitesüsteemi talitlushäired (raske käivitamine) ja pikaajaline töötamine uuesti rikastatud töösegul põhjustavad asjaolu, et konverteris põleb liigne kütus. See toob kaasa rakkude sulamise ja muunduri rikke. Tänapäeval kasutatakse katalüütilise kihi kandjatena metallist kärgesid. See võimaldab suurendada tööpinna pindala, saada vähem vasturõhku, kiirendada muunduri kuumenemist töötemperatuurini ja laiendada temperatuurivahemikku 1000–1050 °C-ni.

redutseeriva meedia katalüüsmuundurid, või kolmesuunalised neutralisaatorid, kasutatakse heitgaasisüsteemides nii CO ja CH heitkoguste kui ka lämmastikoksiidide heitkoguste vähendamiseks. Konverteri katalüütiline kiht sisaldab lisaks plaatinale ja pallaadiumile haruldast muldmetallist elementi roodiumi. Temperatuurini 600–800 °C kuumutatud katalüsaatori pinnal toimuvate keemiliste reaktsioonide tulemusena muudetakse heitgaasides sisalduvad CO, CH, NOx H 2 O, CO 2, N 2:

2NO + 2CO \u003d N 2 + 2CO 2.

2NO + 2H2 \u003d N2 + 2H2O.

Kolmekäigulise katalüüsmuunduri kasutegur ulatub reaalsetes töötingimustes 90% -ni, kuid ainult tingimusel, et põleva segu koostis erineb stöhhiomeetrilisest mitte rohkem kui 1%.

Mootori parameetrite muutumise tõttu kulumisest, mittestatsionaarsetes režiimides töötamisest, toitesüsteemi seadistuste triivimisest ei ole põlevsegu stöhhiomeetrilist koostist võimalik säilitada ainult karburaatorite või pihustite konstruktsiooni tõttu. Vaja on tagasisidet, mis hindaks mootori silindritesse siseneva õhu-kütuse segu koostist.

Siiani on enim kasutatav tagasisidesüsteem nn hapnikuandur(lambda sond), mis põhineb tsirkooniumkeraamikal ZrO 2 (joon. 1.6).

Lambda-sondi tundlik element on tsirkooniumkork 2 . Korgi sise- ja välispind on kaetud õhukeste plaatina-roodiumi sulami kihtidega, mis toimivad välise kattena. 3 ja kodumaised 4 elektroodid. Keermeosaga 1 andur on paigaldatud väljalasketorusse. Sel juhul pestakse välimist elektroodi töödeldud gaasid ja sisemist - atmosfääriõhku.

Riis. 1.6. Hapnikuanduri disain

Tsirkooniumdioksiid omandab temperatuuril üle 350°C elektrolüüdi omaduse ja andurist saab galvaaniline element. Anduri elektroodide EMF väärtus määratakse hapniku osarõhu suhte järgi sensorelemendi sise- ja välisküljel. Vaba hapniku olemasolul heitgaasides tekitab andur EMF suurusjärgus 0,1 V. Kui heitgaasides puudub vaba hapnik, suureneb EMF peaaegu järsult 0,9 V-ni.

Segu koostist kontrollitakse pärast seda, kui andur on soojenenud töötemperatuurini. Segu koostist hoitakse, muutes mootori silindritesse antava kütuse kogust sondi EMF-i ülemineku piiril madalpinge tasemelt kõrgele. Töörežiimi jõudmise aja vähendamiseks kasutatakse elektriliselt soojendatavaid andureid.

Tagasiside ja kolmekäigulise katalüüsmuunduriga süsteemide peamised puudused on: pliikütusega mootori töötamise võimatus, muunduri ja lambda-sondi üsna madal ressurss (umbes 80 000 km) ning heitgaasi takistuse suurenemine. süsteem.

Bibliograafia

Vyrubov D.N. Sisepõlemismootorid: kolb- ja kombineeritud mootorite teooria / D.N. Vyrubov et al. M.: Mashinostroenie, 1983.
Autode ja traktorite mootorid. (Teooria, elektrisüsteemid, konstruktsioonid ja arvutused) / Toim. I. M. Lenin. M.: Kõrgem. kool, 1969.
Auto- ja traktorimootorid: 2 tunniga Mootorite projekteerimine ja arvutamine / Toim. I. M. Lenin. 2. väljaanne, lisa. ja ümber töödeldud. M.: Kõrgem. kool, 1976.
Sisepõlemismootorid: kolb- ja kombineeritud mootorite disain ja töö / Toim. A. S. Orlin, M. G. Kruglov. 3. väljaanne, muudetud. ja täiendavad M.: Mashinostroenie, 1980.
Arhangelsky V. M. Autode mootorid / V. M. Arhangelsky. M.: Mashinostroenie, 1973.
Kolchin A. I. Autode ja traktorite mootorite arvutamine / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. M.: Kõrgem. kool, 1971.
Sisepõlemismootorid / Toim. Dr tehn. Teadused prof. V. N. Lukanin. M.: Kõrgem. kool, 1985.
Khachiyan A.S. Sisepõlemismootorid / A.S. Khachiyan et al. M.: Vyssh. kool, 1985.
Ross Tweg. Bensiini sissepritsesüsteemid. Seade, hooldus, remont: Prakt. toetus / Ross Tweg. M.: Kirjastus “Rooli taga”, 1998.