Sažetak: Utjecaj motora s unutarnjim izgaranjem i stanje okoliša. Ekološki problemi korištenja topline

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Upotrijebite obrazac u nastavku

Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam jako zahvalni.

METALURŠKI KOLEŽ SEROV

sažetak

o ekološkim osnovama upravljanja prirodom

na temu:Problemi okoliša povezani s razvojem energetike

Ispunjenoa: student

dopisni odjel

IVtečaj TiTO grupa

Sochneva Natalia

Provjerio: učitelj

Chernysheva N.G.

Uvod

1. Ekološki problemi termoenergetike

2. Ekološki problemi hidroenergetike

3. Problemi nuklearne energije

4. Neki načini rješavanja problema moderne energetike

Zaključak

Popis korištene literature

Uvod

Postoji figurativan izraz da živimo u eri tri "E": ekonomije, energije, ekologije. Istovremeno, ekologija kao znanost i način razmišljanja privlači sve veću pozornost čovječanstva.

Ekologija se smatra znanošću i akademskom disciplinom koja je osmišljena za proučavanje odnosa između organizama i okoliša u svoj njihovoj raznolikosti. Pritom se okoliš ne shvaća samo kao svijet nežive prirode, već i kao utjecaj nekih organizama ili njihovih zajednica na druge organizme i zajednice. Ekologija se ponekad povezuje samo s proučavanjem staništa ili okoliša. Potonje je u osnovi točno, uz bitnu korekciju, međutim, da se okoliš ne može promatrati odvojeno od organizama, kao što se ne mogu razmatrati organizmi izvan njihovog staništa. To su sastavni dijelovi jedinstvene funkcionalne cjeline, što je naglašeno gornjom definicijom ekologije kao znanosti o odnosu organizama i okoliša.

Energetska ekologija je grana proizvodnje koja se razvija neviđenim tempom. Ako se stanovništvo u uvjetima suvremene populacijske eksplozije udvostruči za 40-50 godina, onda se u proizvodnji i potrošnji energije to događa svakih 12-15 godina. S takvim omjerom broja stanovnika i stopa rasta energije opskrba energijom raste lavina ne samo u ukupnom iznosu, već i po glavi stanovnika.

Trenutačno se energetske potrebe podmiruju uglavnom s tri vrste energetskih resursa: organskim gorivom, vodom i atomskom jezgrom. Energiju vode i atomsku energiju čovjek koristi nakon što je pretvori u električnu energiju. Pritom se značajna količina energije sadržane u organskom gorivu koristi u obliku toplinske energije, a samo dio se pretvara u električnu energiju. Međutim, u oba slučaja, oslobađanje energije iz organskog goriva povezano je s njegovim izgaranjem, a time i ispuštanjem produkata izgaranja u okoliš.

Svrha ovog rada je proučavanje utjecaja na okoliš različitih vrsta energije (termoelektrana, hidroelektrana, nuklearna energija) te razmatranje načina smanjenja emisija i onečišćenja iz energetskih objekata. Prilikom pisanja ovog eseja, postavio sam si zadatak identificirati načine rješavanja problema svake od razmatranih vrsta energije.

1. Ekolozikal problemi termoenergetike

Utjecaj termoelektrana na okoliš uvelike ovisi o vrsti izgaranog goriva (kruto i tekuće).

Prilikom izgaranja kruto gorivo leteći pepeo s česticama neizgorenog goriva, sumpornim i sumpornim anhidridima, dušikovim oksidima, određenom količinom spojeva fluora, kao i plinoviti produkti nepotpunog izgaranja goriva ulaze u atmosferu. Leteći pepeo u nekim slučajevima sadrži, osim netoksičnih komponenti, više štetnih nečistoća. Dakle, u pepelu donjeckih antracita arsen se nalazi u malim količinama, au pepelu Ekibastuza i nekih drugih naslaga - slobodni silicij dioksid, u pepelu škriljaca i ugljena Kansk-Achinskog bazena - slobodni kalcijev oksid.

ugljen - najzastupljenijeg fosilnog goriva na našem planetu. Stručnjaci vjeruju da će njegove rezerve trajati 500 godina. Osim toga, ugljen je ravnomjernije raspoređen po cijelom svijetu i ekonomičniji je od nafte. Sintetičko tekuće gorivo može se dobiti iz ugljena. Odavno je poznat način dobivanja goriva preradom ugljena. Međutim, cijena takvih proizvoda bila je previsoka. Proces se odvija pod visokim tlakom. Ovo gorivo ima jednu neospornu prednost - ima veći oktanski broj. To znači da će biti ekološki prihvatljiviji.

Treset. Brojni su negativni utjecaji na okoliš povezani s korištenjem energije treseta kao rezultat eksploatacije treseta u velikim razmjerima. To uključuje, posebice, kršenje režima vodnih sustava, promjene krajobraza i pokrivača tla na mjestima vađenja treseta, pogoršanje kvalitete lokalnih izvora slatke vode i onečišćenje zračnog bazena te oštro pogoršanje životnih uvjeta. životinja. Značajne ekološke poteškoće također nastaju u vezi s potrebom transporta i skladištenja treseta.

Prilikom izgaranja tekuće gorivo(loživo ulje) s dimnim plinovima u atmosferski zrak ulaze: sumporni i sumporni anhidridi, dušikovi oksidi, spojevi vanadija, natrijeve soli, kao i tvari koje se uklanjaju s površine kotlova tijekom čišćenja. Sa stajališta okoliša, tekuća goriva su više "higijenska". Istodobno, potpuno nestaje problem odlagališta pepela, koja zauzimaju velike površine, isključuju njihovu korisnu uporabu i izvor su stalnog onečišćenja atmosfere na području kolodvora zbog odnošenja dijela pepela vjetrovima. U produktima izgaranja tekućih goriva nema letećeg pepela.

Prirodni gas. Kada se sagorijeva prirodni plin, dušikovi oksidi su značajan zagađivač zraka. Međutim, emisija dušikovih oksida iz izgaranja prirodnog plina u TE je u prosjeku 20% manja nego iz izgaranja ugljena. To nije zbog svojstava samog goriva, već zbog osobitosti procesa izgaranja. Omjer viška zraka za izgaranje ugljena manji je nego za izgaranje prirodnog plina. Dakle, prirodni plin je ekološki najprihvatljivija vrsta energetskog goriva u smislu oslobađanja dušikovih oksida tijekom izgaranja.

Složeni utjecaj termoelektrana na biosferu u cjelini prikazan je u tablici. jedan.

Tako se kao gorivo u termoelektranama koriste ugljen, nafta i naftni proizvodi, prirodni plin te rjeđe drvo i treset. Glavne komponente gorivih materijala su ugljik, vodik i kisik, sumpor i dušik su sadržani u manjim količinama, prisutni su i tragovi metala i njihovih spojeva (najčešće oksidi i sulfidi).

U termoenergetskoj industriji izvor velikih emisija u atmosferu i krutog otpada velike tonaže su termoelektrane, poduzeća i postrojenja paroenergetskih objekata, odnosno sva poduzeća čiji je rad vezan uz izgaranje goriva.

Uz plinovite emisije, termoenergetika proizvodi ogromne mase krutog otpada. To uključuje pepeo i trosku.

Postrojenja za pripremu otpadnog ugljena sadrže 55-60% SiO 2 , 22-26% Al 2 O 3 , 5-12% Fe 2 O 3 , 0,5-1% CaO, 4-4,5% K 2 O i Na 2 O i do 5% C. Ulaze u odlagališta koja stvaraju prašinu, dim i drastično pogoršavaju stanje atmosfere i susjednih područja.

Život na Zemlji nastao je u redukcijskoj atmosferi, a tek mnogo kasnije, nakon otprilike 2 milijarde godina, biosfera je postupno transformirala redukcijsku atmosferu u oksidirajuću. Istodobno, živa tvar je prethodno uklanjala razne tvari iz atmosfere, posebice ugljični dioksid, stvarajući ogromne naslage vapnenca i drugih spojeva koji sadrže ugljik. Sada je naša tehnogena civilizacija generirala snažan protok redukcijskih plinova, prvenstveno zbog spaljivanja fosilnih goriva u svrhu dobivanja energije. Za 30 godina, od 1970. do 2000., oko 450 milijardi barela nafte, 90 milijardi tona ugljena, 11 bilijuna. m 3 plina (tablica 2).

Emisije u zrak iz elektrane od 1.000 MW/godišnje (tone)

Glavni dio emisije zauzima ugljični dioksid - oko 1 milijun tona u smislu ugljika 1 Mt. Otpadnim vodama iz termoelektrane godišnje se ukloni 66 tona organske tvari, 82 tone sumporne kiseline, 26 tona klorida, 41 tona fosfata i gotovo 500 tona suspendiranih čestica. Pepeo iz elektrana često sadrži povišene koncentracije teških, rijetkih zemalja i radioaktivnih tvari.

Za elektranu na ugljen godišnje je potrebno 3,6 milijuna tona ugljena, 150 m 3 vode i oko 30 milijardi m 3 zraka. Ove brojke ne uzimaju u obzir ekološke poremećaje povezane s vađenjem i transportom ugljena.

S obzirom na to da takva elektrana aktivno radi već nekoliko desetljeća, onda se njezin utjecaj može usporediti s utjecajem vulkana. Ali ako potonji obično izbacuje proizvode vulkanizma u velikim količinama odjednom, tada elektrana to čini cijelo vrijeme. Desecima tisućljeća vulkanska aktivnost nije mogla zamjetnije utjecati na sastav atmosfere, a ljudska gospodarska djelatnost uzrokovala je takve promjene tijekom nekih 100-200 godina, uglavnom zbog sagorijevanja fosilnih goriva i emisije stakleničkih plinova od strane uništenih i deformirani ekosustavi.

Učinkovitost elektrana je još uvijek niska i iznosi 30-40%, većina goriva se sagorijeva uzalud. Primljena energija se koristi na ovaj ili onaj način i na kraju se pretvara u toplinu, tj. osim kemijskog onečišćenja, toplinsko onečišćenje ulazi u biosferu.

Onečišćenje i otpad iz energetskih objekata u obliku plina, tekuće i krute faze raspoređeni su u dva toka: jedan uzrokuje globalne promjene, a drugi regionalne i lokalne. Isto vrijedi i za druge sektore gospodarstva, ali izgaranje energije i fosilnih goriva i dalje ostaje izvor velikih globalnih zagađivača. Oni ulaze u atmosferu, a zbog njihovog nakupljanja mijenja se koncentracija malih plinovitih komponenata atmosfere, uključujući i stakleničke plinove. U atmosferi su se pojavili plinovi koji su prije praktički bili odsutni u njoj - klorofluorougljikovodici. Riječ je o globalnim zagađivačima koji imaju visok učinak staklenika, a ujedno sudjeluju u uništavanju stratosferskog ozonskog zaslona.

Dakle, treba napomenuti da u sadašnjoj fazi termoelektrane ispuštaju u atmosferu oko 20% ukupne količine cjelokupnog opasnog industrijskog otpada. Oni značajno utječu na okoliš područja svog položaja i stanje biosfere u cjelini. Najštetnije su kondenzacijske elektrane koje rade na goriva niske kvalitete. Dakle, kada na stanici 1 sat gori 1060 tona donjeckog ugljena, 34,5 tona troske se uklanja iz peći kotlova, 193,5 tona pepela uklanja se iz bunkera elektrofiltera koji čiste plinove za 99%, a 10 milijuna m 3 emitiraju se u atmosferu kroz cijevi dimnih plinova. Ovi plinovi, osim ostataka dušika i kisika, sadrže 2350 tona ugljičnog dioksida, 251 tonu vodene pare, 34 tone sumporovog dioksida, 9,34 tone dušikovih oksida (u smislu dioksida) i 2 tone letećeg pepela koji nije „uhvaćen“ ” elektrostatičkim filtrima.

Otpadne vode iz termoelektrana i oborinske vode s njihovog područja, onečišćene otpadom iz tehnoloških ciklusa elektrana i koje sadrže vanadij, nikal, fluor, fenole i naftne derivate, prilikom ispuštanja u vodna tijela mogu utjecati na kvalitetu vode i vodene organizme. Promjena kemijskog sastava određenih tvari dovodi do narušavanja stanišnih uvjeta uspostavljenih u akumulaciji i utječe na sastav vrsta i brojnost vodenih organizama i bakterija, te u konačnici može dovesti do kršenja procesa samopročišćavanja vodenih tijela. od onečišćenja i do pogoršanja njihovog sanitarnog stanja.

Opasno je i takozvano toplinsko onečišćenje vodnih tijela s različitim kršenjima njihovog stanja. Termoelektrane proizvode energiju pomoću turbina koje pokreće zagrijana para. Tijekom rada turbina potrebno je ispušnu paru hladiti vodom, stoga mlaz vode kontinuirano napušta elektranu, obično se zagrijava za 8-12 ° C i ispušta u rezervoar. Velike termoelektrane trebaju velike količine vode. Ispuštaju 80-90 m 3 /s vode u zagrijanom stanju. To znači da snažan tok tople vode kontinuirano teče u rezervoar, otprilike u mjerilu rijeke Moskve.

Zona grijanja, nastala na ušću tople "rijeke", svojevrsni je dio rezervoara, u kojem je temperatura maksimalna na mjestu preljeva i opada s udaljenosti od njega. Zone grijanja velikih termoelektrana zauzimaju površinu od nekoliko desetaka četvornih kilometara. Zimi se polynyas formiraju u grijanoj zoni (u sjevernim i srednjim geografskim širinama). Tijekom ljetnih mjeseci temperature u grijanim zonama ovise o prirodnoj temperaturi ulazne vode. Ako je temperatura vode u rezervoaru 20 °C, tada u zoni grijanja može doseći 28-32 °C.

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

2. Ekološki problemi hidroenergetike

Najvažnija značajka hidroenergetskih resursa u usporedbi s izvorima goriva i energije je njihova kontinuirana obnova. Nedostatak potrebe za gorivom za HE određuje nisku cijenu električne energije proizvedene u HE. Stoga se izgradnji HE, unatoč značajnim specifičnim kapitalnim ulaganjima po 1 kW instalirane snage i dugim rokovima izgradnje, pridaje i pridaje se veliki značaj, posebice kada je vezana uz smještaj elektro intenzivnih industrija.

Hidroelektrana je kompleks građevina i opreme pomoću kojih se energija protoka vode pretvara u električnu energiju. Hidroelektrana se sastoji od niza hidrauličnih konstrukcija koje osiguravaju potrebnu koncentraciju protoka vode i stvaraju tlak, te energetske opreme koja pretvara energiju vode koja se kreće pod pritiskom u mehaničku rotaciju, koja se zauzvrat pretvara u električnu energiju. .

Unatoč relativnoj jeftinosti energije dobivene iz hidroresursa, njihov udio u energetskoj bilanci postupno se smanjuje. To je zbog iscrpljivanja najjeftinijih resursa i zbog velikog teritorijalnog kapaciteta nizinskih akumulacija. Vjeruje se da u budućnosti svjetska proizvodnja hidroelektrične energije neće prelaziti 5% ukupne.

Jedan od najvažnijih razloga za smanjenje udjela energije primljene u HE je snažan utjecaj svih faza izgradnje i rada hidrauličkih građevina na okoliš (tablica 3.).

Prema različitim studijama, jedan od najvažnijih utjecaja hidroenergije na okoliš je otuđenje velikih površina plodnog (poplavnog) zemljišta za akumulacije. U Rusiji, gdje se korištenjem hidro resursa ne proizvodi više od 20% električne energije, tijekom izgradnje hidroelektrana poplavljeno je najmanje 6 milijuna hektara zemljišta. Na njihovom mjestu uništeni su prirodni ekosustavi.

Značajne površine zemljišta u blizini akumulacija su poplavljene kao posljedica porasta razine podzemne vode. Ova zemljišta, u pravilu, spadaju u kategoriju močvara. U ravničarskim uvjetima, poplavljena zemljišta mogu biti 10% ili više od poplavljenih. Uništavanje zemljišta i njihovih ekosustava također se događa kao posljedica njihovog uništavanja vodom (abrazija) tijekom formiranja obalne crte. Procesi abrazije obično traju desetljećima, što rezultira obradom velikih masa tla, onečišćenjem vode i zamuljavanjem akumulacija. Dakle, izgradnja akumulacija povezana je s oštrim kršenjem hidrološkog režima rijeka, njihovih ekosustava i sastava vrsta hidrobionta.

U akumulacijama se zagrijavanje voda naglo povećava, što pojačava gubitak kisika i druge procese uzrokovane toplinskim onečišćenjem. Potonji, zajedno s nakupljanjem biogenih tvari, stvara uvjete za prerastanje vodenih tijela i intenzivan razvoj algi, uključujući otrovne modrozelene. Iz tih razloga, kao i zbog sporog obnavljanja voda, njihova je sposobnost samopročišćavanja naglo smanjena.

Pogoršanje kvalitete vode dovodi do smrti mnogih njenih stanovnika. Povećava se učestalost ribljeg fonda, posebice osjetljivost na helminte. Kvalitete okusa stanovnika vodenog okoliša su smanjene.

Narušavaju se putovi migracije riba, uništavaju se krmni tereni, mrijestilišta itd. Volga je uvelike izgubila svoj značaj mrijestilišta kaspijskih jesetri nakon izgradnje kaskade hidroelektrane na njoj.

U konačnici, riječni sustavi blokirani akumulacijom pretvaraju se iz tranzitnih u tranzitno-akumulacijske. Osim biogenih tvari, ovdje se nakupljaju teški metali, radioaktivni elementi i mnogi pesticidi s dugim vijekom trajanja. Akumulacijski proizvodi otežavaju korištenje područja na kojima su akumulacije nakon njihove likvidacije.

Akumulacije imaju značajan utjecaj na atmosferske procese. Na primjer, u aridnim (aridnim) regijama, isparavanje s površine akumulacija premašuje isparavanje s jednake kopnene površine za desetke puta.

Smanjenje temperature zraka i povećanje maglovitih pojava povezani su s povećanim isparavanjem. Razlika između toplinske ravnoteže akumulacija i susjednog zemljišta određuje nastanak lokalnih vjetrova poput povjetarca. Ove, kao i druge pojave, rezultiraju promjenom ekosustava (ne uvijek pozitivnom), promjenom vremena. U nekim slučajevima, u području akumulacija, potrebno je promijeniti smjer poljoprivrede. Na primjer, u južnim regijama naše zemlje neki usjevi koji vole toplinu (dinje) nemaju vremena za sazrijevanje, povećava se učestalost biljaka, a kvaliteta proizvoda pogoršava.

Troškovi hidrauličke izgradnje za okoliš osjetno su niži u planinskim predjelima, gdje su akumulacije obično male površine. Međutim, u seizmičkim planinskim područjima, akumulacije mogu izazvati potrese. Povećava se vjerojatnost odrona i vjerojatnost katastrofa kao posljedica mogućeg uništenja brana. Tako je 1960. godine u Indiji (država Gunjarat), kao posljedica probijanja brane, voda odnijela 15.000 života.

Zbog specifičnosti tehnologije korištenja vodne energije, hidroenergetski objekti transformiraju prirodne procese na vrlo duga razdoblja. Primjerice, akumulacija hidroelektrane (ili sustav akumulacija u slučaju kaskade hidroelektrane) može postojati desetcima i stotinama godina, dok na mjestu prirodnog vodotoka nastaje objekt koji je napravio čovjek uz umjetnu regulaciju prirodni procesi – prirodno-tehnički sustav (NTS). U ovom slučaju, zadatak se svodi na formiranje takvog PTS-a koji bi osigurao pouzdano i ekološki sigurno formiranje kompleksa. Istodobno, omjer između glavnih podsustava PTS-a (umetnički objekt i prirodni okoliš) može se značajno razlikovati ovisno o odabranim prioritetima – tehničkim, ekološkim, društveno-ekonomskim itd., te principu ekološkog sigurnost se može formulirati, na primjer, kao održavanje određenog stabilnog stanja stvorenog PTS-a.

Učinkovit način za smanjenje plavljenja teritorija je povećanje broja HE u kaskadi sa smanjenjem tlaka u svakoj fazi i, posljedično, površine rezervoara.

Drugi ekološki problem hidroenergije vezan je uz ocjenu kvalitete vodenog okoliša. Trenutno onečišćenje vode nije uzrokovano tehnološkim procesima proizvodnje električne energije u hidroelektranama (volumen onečišćenja otpadnim vodama iz hidroelektrana je neznatno mali udio u ukupnoj masi onečišćenja gospodarskog kompleksa), već loša kvaliteta sanitarno-tehničkih radova prilikom izrade akumulacija i ispuštanja nepročišćenih otpadnih voda u vodne objekte.

Većina hranjivih tvari koje donose rijeke zadržava se u akumulacijama. Za toplog vremena, alge se mogu masovno razmnožavati u površinskim slojevima eutrofnog rezervoara bogatog hranjivim tvarima. Tijekom fotosinteze, alge troše hranjive tvari iz rezervoara i proizvode velike količine kisika. Mrtve alge daju vodi neugodan miris i okus, prekrivaju dno debelim slojem i sprječavaju ljude da se odmaraju na obalama rezervoara.

U prvim godinama nakon punjenja rezervoara u njemu se pojavljuje mnogo raspadnute vegetacije, a “novo” tlo može drastično smanjiti razinu kisika u vodi. Truljenje organske tvari može dovesti do oslobađanja golemih količina stakleničkih plinova – metana i ugljičnog dioksida.

S obzirom na utjecaj HE na okoliš, ipak treba istaknuti funkciju spašavanja života HE. Dakle, proizvodnja svake milijarde kWh električne energije u hidroelektranama umjesto u termoelektranama dovodi do smanjenja smrtnosti za 100-226 ljudi godišnje.

3. Problemi nuklearne energije

Nuklearna energija se trenutno može smatrati najperspektivnijom. To je zbog relativno velikih zaliha nuklearnog goriva i blagog utjecaja na okoliš. Prednosti su i mogućnost izgradnje nuklearne elektrane bez vezanja za ležišta resursa, jer njihov transport ne zahtijeva značajne troškove zbog malih obujma. Dovoljno je reći da vam 0,5 kg nuklearnog goriva omogućuje dobivanje energije koliko i sagorijevanje 1000 tona ugljena.

Poznato je da su procesi koji su u osnovi proizvodnje energije u nuklearnim elektranama – reakcije fisije atomskih jezgri – puno opasniji od, primjerice, procesa izgaranja. Zato prvi put u povijesti industrijskog razvoja nuklearna energija provodi princip maksimalne sigurnosti uz najveću moguću produktivnost pri proizvodnji energije.

Dugogodišnje iskustvo u radu nuklearnih elektrana u svim zemljama pokazuje da one nemaju značajniji utjecaj na okoliš. Do 2000. godine prosječno vrijeme rada NEK iznosilo je 20 godina. Pouzdanost, sigurnost i ekonomska učinkovitost nuklearnih elektrana temelje se ne samo na strogoj regulaciji rada nuklearnih elektrana, već i na svođenju na apsolutni minimum utjecaja nuklearnih elektrana na okoliš.

U tablici. 4 prikazani su usporedni podaci nuklearnih elektrana i termoelektrana o potrošnji goriva i onečišćenju okoliša za godinu snage 1000 MW.

Potrošnja goriva i onečišćenje okoliša

Tijekom normalnog rada nuklearnih elektrana ispuštanja radioaktivnih elemenata u okoliš su izuzetno neznatna. U prosjeku su 2-4 puta manje nego iz termoelektrana istog kapaciteta.

Do svibnja 1986. godine 400 energetskih jedinica koje su radile u svijetu i davale su više od 17% električne energije povećale su prirodnu pozadinu radioaktivnosti za najviše 0,02%. Prije katastrofe u Černobilu u našoj zemlji niti jedna industrija nije imala nižu razinu industrijskih ozljeda od nuklearnih elektrana. 30 godina prije tragedije u nesrećama je poginulo 17 ljudi, a ni tada ne zbog radijacije. Nakon 1986. glavna opasnost za okoliš nuklearnih elektrana počela se povezivati s mogućnošću nesreće. Iako je njihova vjerojatnost u modernim nuklearnim elektranama niska, nije isključena. Najveće nesreće ove vrste uključuju nesreću koja se dogodila na četvrtom bloku nuklearne elektrane u Černobilu.

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

Kao rezultat nesreće u nuklearnoj elektrani u Černobilu, teritorij u radijusu od više od 2 tisuće km, koji pokriva više od 20 država, bio je podvrgnut radioaktivnoj kontaminaciji. Unutar granica bivšeg SSSR-a pogođeno je 11 regija u kojima živi 17 milijuna ljudi. Ukupna površina kontaminiranih teritorija prelazi 8 milijuna hektara, odnosno 80.000 km 2 . U Rusiji su najviše stradale regije Bryansk, Kaluga, Tula i Oryol. Mjesta zagađenja postoje u Belgorodu, Rjazanju, Smolensku, Lenjingradu i drugim regijama. U nesreći je umrla 31 osoba, a više od 200 osoba dobilo je dozu zračenja koja je dovela do radijacijske bolesti. Iz najopasnije (30 km) zone odmah nakon nesreće evakuirano je 115 tisuća ljudi. Povećava se broj žrtava i broj evakuiranih stanovnika, širi se zona kontaminacije kao posljedica kretanja radioaktivnih tvari vjetrom, požara, transporta itd. Posljedice nesreće utjecat će na živote nekoliko generacija.

Nakon nesreće u Černobilu u mnogim državama, na zahtjev javnosti, programi izgradnje nuklearnih elektrana privremeno su obustavljeni ili obustavljeni, ali se nuklearna energija nastavila razvijati u 32 zemlje.

Sada su rasprave o prihvatljivosti ili neprihvatljivosti nuklearne energije počele opadati, postalo je jasno da svijet ne može ponovno uroniti u tamu niti se pomiriti s iznimno opasnim učincima ugljičnog dioksida i drugih produkata izgaranja fosilnih goriva na atmosferu štetno za ljude. Već tijekom 1990. godine na mrežu je priključeno 10 novih nuklearnih elektrana. Gradnja nuklearnih elektrana ne prestaje: do kraja 1999. godine u svijetu je bilo u pogonu 436 nuklearnih elektrana, u usporedbi s 434 registrirane 1998. godine. Ukupna električna snaga elektrana koje rade u svijetu iznosi oko 335 GW (1 GW = 1000 MW = 10 9 W). Nuklearne elektrane koje rade pokrivaju 7% svjetskih energetskih potreba, a njihov udio u svjetskoj proizvodnji električne energije iznosi 17%. Samo u zapadnoj Europi nuklearne elektrane proizvode u prosjeku oko 50% sve električne energije.

Ako sada sve nuklearne elektrane koje rade u svijetu zamijenimo termoelektranama, svjetsko gospodarstvo, cijeli naš planet i svaki čovjek pojedinačno, pretrpjeli bi nepopravljivu štetu. Ovaj zaključak temelji se na činjenici da proizvodnja energije u nuklearnim elektranama istovremeno sprječava godišnje ispuštanje do 2300 milijuna tona ugljičnog dioksida, 80 milijuna tona sumporovog dioksida i 35 milijuna tona dušikovih oksida u Zemljinu atmosferu smanjenjem količina sagorjelog fosilnog goriva u termoelektranama. Osim toga, pri izgaranju organsko gorivo (ugljen, nafta) ispušta u atmosferu ogromnu količinu radioaktivnih tvari koje sadrže uglavnom izotope radija s vremenom poluraspada od oko 1600 godina! U tom slučaju ne bi bilo moguće izdvojiti sve te opasne tvari iz atmosfere i zaštititi stanovništvo Zemlje od njihovog utjecaja. Evo samo jednog konkretnog primjera. Zatvaranje nuklearne elektrane Barsebæk-1 u Švedskoj dovelo je do toga da je Švedska počela uvoziti električnu energiju iz Danske prvi put u posljednjih 30 godina. Ekološke posljedice toga su sljedeće: u termoelektranama na ugljen u Danskoj izgorjelo je dodatnih gotovo 350 tisuća tona ugljena iz Rusije i Poljske, što je dovelo do povećanja emisije ugljičnog dioksida za 4 milijuna tona (!) po godine i značajno povećanje količine kiselih kiša koje padaju u cijelom južnom dijelu Švedske.

Izgradnja nuklearnih elektrana izvodi se na udaljenosti od 30-35 km od velikih gradova. Mjesto treba biti dobro prozračeno, ne poplavljeno tijekom poplave. Oko nuklearne elektrane predviđeno je mjesto za sanitarnu zaštitnu zonu u kojoj je stanovništvu zabranjen boravak.

U Ruskoj Federaciji trenutno radi 29 elektrana u devet nuklearnih elektrana ukupne instalirane električne snage 21,24 GW. Godine 1995-2000 nuklearne elektrane u Rusiji proizvele su više od 13% ukupne proizvodnje električne energije u zemlji, sada - 14,4%. Po ukupnom instaliranom kapacitetu nuklearnih elektrana Rusija je na petom mjestu nakon SAD-a, Francuske, Japana i Njemačke. Trenutačno više od 100 milijardi kWh proizvedenih u nuklearnim jedinicama zemlje značajno i nužno doprinosi opskrbi energijom njezina europskog dijela – 22% ukupne proizvedene električne energije. Električna energija proizvedena u nuklearnim elektranama je više od 30% jeftinija nego u termoelektranama na fosilna goriva.

Sigurnost rada nuklearnih elektrana jedan je od najvažnijih zadataka ruske nuklearne industrije. Svi planovi za izgradnju, rekonstrukciju i modernizaciju nuklearnih elektrana u Rusiji provode se samo uzimajući u obzir suvremene zahtjeve i standarde. Studija stanja glavne opreme operativnih ruskih nuklearnih elektrana pokazala je da je sasvim moguće produljiti njezin radni vijek za još najmanje 5-10 godina. Štoviše, zahvaljujući provedbi odgovarajućeg skupa radova za svaku energetsku jedinicu, uz održavanje visoke razine sigurnosti.

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

Procjenjujući izglede za razvoj svjetske nuklearne energije, većina autoritativnih međunarodnih organizacija uključenih u proučavanje globalnih problema goriva i energije sugerira da će nakon 2010.-2020. u svijetu će opet porasti potreba za velikom izgradnjom nuklearnih elektrana. Prema realističkoj verziji, predviđa se da će sredinom XXI.st. oko 50 zemalja imat će nuklearnu energiju. Istodobno, ukupni instalirani električni kapaciteti nuklearnih elektrana u svijetu gotovo će se udvostručiti do 2020. godine, dostići 570 GW, a do 2050. godine 1100 GW.

4. Neki načini rješavanja problema moderne energetike

Nedvojbeno je da će u bliskoj budućnosti toplinska energija ostati dominantna u energetskoj bilanci svijeta i pojedinih zemalja. Velika je vjerojatnost povećanja udjela ugljena i drugih vrsta manje čistih goriva u proizvodnji energije. S tim u vezi razmotrit ćemo neke načine i metode njihove uporabe, koji mogu značajno smanjiti negativan utjecaj na okoliš. Te se metode uglavnom temelje na poboljšanju tehnologija pripreme goriva i prikupljanja opasnog otpada. Među njima su sljedeće:

1. Korištenje i unapređenje uređaja za čišćenje. Trenutno mnoge termoelektrane hvataju uglavnom krute emisije koristeći različite vrste filtara. Sumporov dioksid, najagresivniji zagađivač, ne hvata se u mnogim TE ili je zarobljen u ograničenim količinama. Istodobno postoje termoelektrane (SAD, Japan), koje provode gotovo potpuno pročišćavanje od ovog onečišćujućeg tvari, kao i od dušikovih oksida i drugih štetnih zagađivača. Za to se koriste posebne instalacije za odsumporavanje (za hvatanje sumporovog dioksida i trioksida) i denitrifikaciju (za hvatanje dušikovih oksida). Najviše uhvaćeni oksidi sumpora i dušika odvijaju se propuštanjem dimnih plinova kroz otopinu amonijaka. Krajnji produkti takvog procesa su amonijev nitrat, koji se koristi kao mineralno gnojivo, ili otopina natrijevog sulfita (sirovina za kemijsku industriju). Takve instalacije hvataju do 96% sumpornih oksida i više od 80% dušikovih oksida. Postoje i druge metode pročišćavanja od ovih plinova.

2. Smanjenje ulaska sumpornih spojeva u atmosferu preliminarnim odsumporavanjem (desulfurizacijom) ugljena i drugih goriva (nafta, plin, uljni škriljevac) kemijskim ili fizikalnim metodama. Ove metode omogućuju izdvajanje od 50 do 70% sumpora iz goriva prije njegovog izgaranja.

3. Velike i stvarne mogućnosti za smanjenje ili stabilizaciju dotoka onečišćenja u okoliš povezane su s uštedom energije. Takve su mogućnosti posebno velike zbog smanjenja energetskog intenziteta dobivenih proizvoda. Na primjer, u Sjedinjenim Državama se u prosjeku trošilo 2 puta manje energije po jedinici proizvodnje nego u bivšem SSSR-u. U Japanu je ta potrošnja bila tri puta manja. Uštede energije nisu ništa manje stvarne smanjenjem potrošnje metala proizvoda, poboljšanjem njihove kvalitete i povećanjem životnog vijeka proizvoda. Obećavajuća je ušteda energije prelaskom na znanstveno-intenzivne tehnologije povezane s korištenjem računala i drugih niskostrujnih uređaja.

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

5. Učinkovitost goriva također se osjetno povećava kada se koristi umjesto termoelektrane u termoelektrani. U potonjem slučaju, objekti dobivanja energije bliže su mjestima njezine potrošnje, a time se smanjuju gubici povezani s prijenosom na daljinu. Uz električnu energiju, u CHP postrojenjima se koristi i toplina koju zahvaćaju rashladna sredstva. Time se značajno smanjuje vjerojatnost toplinskog onečišćenja vodenog okoliša. Najisplativije je dobivati energiju u malim CHP postrojenjima (iogenacija) izravno u zgradama. U tom se slučaju gubitak topline i električne energije svodi na minimum. Takve se metode u pojedinim zemljama sve više koriste.

Zaključak

Dakle, pokušao sam pokriti sve aspekte tako aktualne teme danas kao što je "Ekološki problemi povezani s razvojem energetike". Nešto sam već znao iz prezentiranog materijala, ali sam se s nečim prvi put susreo.

Zaključno, želio bih dodati da su ekološki problemi među globalnim problemima svijeta. Političku, ekonomsku, ideološku, vojnu diktaturu zamijenila je okrutnija i nemilosrdnija diktatura - diktatura ograničenih resursa biosfere. Granice u promijenjenom svijetu danas ne određuju političari, ne granične patrole i ne carinska služba, već regionalni ekološki obrasci.

IZpopis korištene literature

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

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

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

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

Slični dokumenti

Struktura kompleksa goriva i energije: industrija nafte, ugljena, plina, elektroprivreda. Energetski utjecaj na okoliš. Glavni čimbenici onečišćenja. Izvori prirodnog goriva. Korištenje alternativne energije.

prezentacija, dodano 26.10.2013

Metode za proizvodnju električne energije i povezani problemi okoliša. Rješavanje ekoloških problema za termo i nuklearne elektrane. Alternativni izvori energije: energija sunca, vjetra, plime, geotermalne energije i energije biomase.

prezentacija, dodano 31.03.2015

Utjecaj nuklearnih postrojenja na okoliš. Problem toplinskog onečišćenja vodnih tijela. Godišnje ekološke modulacije zooplanktocenoza u rashladnom ribnjaku Novo-Voronješke NEK. potreba za integriranim praćenjem vodenih ekosustava.

sažetak, dodan 28.05.2015

Nafta i plin su sedimentni minerali. Industrija prerade nafte i plina Khanty-Mansiysk autonomnog okruga. Ekološki problemi povezani s proizvodnjom nafte i plina u okrugu. Načini rješavanja ekoloških problema u Khanty-Mansijskom autonomnom okrugu.

sažetak, dodan 17.10.2007

Bit lokalnih, regionalnih i globalnih ekoloških problema našeg vremena. Industrija kao čimbenik utjecaja na okoliš, njezin utjecaj na različite komponente okoliša. Načini rješavanja problema i poboljšanja gospodarenja prirodom.

sažetak, dodan 17.12.2009

Analiza ekoloških problema vezanih uz utjecaj gorivnog i energetskog kompleksa i termoelektrana na okoliš. Priroda tehnogenog utjecaja. Razine distribucije štetnih emisija. Zahtjevi za ekološki prihvatljive termoelektrane.

sažetak, dodan 20.11.2010

Ljudski utjecaj na okoliš. Osnove ekoloških problema. Efekt staklenika (globalno zagrijavanje): povijest, znakovi, moguće posljedice na okoliš i načini rješavanja problema. Kisela precipitacija. Uništavanje ozonskog omotača.

seminarski rad, dodan 15.02.2009

Glavni ekološki problemi našeg vremena. Utjecaj gospodarskih aktivnosti ljudi na prirodni okoliš. Načini rješavanja ekoloških problema unutar regija država. Uništavanje ozonskog omotača, efekt staklenika, onečišćenje okoliša.

sažetak, dodan 26.08.2014

Načini rješavanja ekoloških problema grada: ekološki problemi i onečišćenje zraka, tla, zračenja, voda teritorija. Rješavanje ekoloških problema: usklađivanje sa sanitarnim standardima, smanjenje emisija, recikliranje.

sažetak, dodan 30.10.2012

Sve veće regionalne ekološke krize s razvojem ljudskog društva. Karakteristična obilježja našeg vremena su intenziviranje i globalizacija utjecaja čovjeka na njegovu prirodnu okolinu. Onečišćenje litosfere, hidrosfere i atmosfere.

Utjecaj termoelektrana na okoliš uvelike ovisi o vrsti izgaranog goriva (kruto i tekuće).

Složeni utjecaj termoelektrana na biosferu u cjelini prikazan je u tablici. jedan.

Uz plinovite emisije, termoenergetika proizvodi ogromne mase krutog otpada. To uključuje pepeo i trosku.

Emisije u zrak iz elektrane od 1.000 MW/godišnje (tone)

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Upotrijebite obrazac u nastavku

Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam jako zahvalni.

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

Ministarstvo znanosti Ruske Federacije

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

Odjel za ekologiju

Ekološki problemi motora s unutarnjim izgaranjem i načini njihovog rješavanja

Student R.A. Ignatenko, gr. 233

Učiteljica V.N. Vjakin

Samara 2004

Uvod

Uređaji za obradu goriva

Ukroćenje motora s unutarnjim izgaranjem

Ta čudna riječ "hibrid"

dimetil eter

Zaključak

Uvod

ugljikovodično dizelsko gorivo za motorna vozila

Danas je jedan od hitnih ekoloških problema problem motornog prometa, budući da motori s unutarnjim izgaranjem koji rade na rafinirane proizvode imaju najveći antropogeni utjecaj na okoliš. Svake se godine u Zemljinu atmosferu ispusti 250 milijuna tona finih aerosola. Sada biosfera sadrži oko 3 milijuna kemijskih spojeva koji nikada prije nisu pronađeni u prirodi.

Problem ekološke sigurnosti u radu motora s unutarnjim izgaranjem zahtijeva razvoj ekološki prihvatljivih motornih goriva.

Ekološki problemi korištenja ugljikovodičnih goriva

Ispušni plinovi motora s unutarnjim izgaranjem izvor su organskih otrovnih tvari kao što su fenantren, antracen, fluoranten, piren, krizen, dibenzpirilen i dr., koji imaju snažno kancerogeno djelovanje, kao i nadražuju kožu i sluznicu dišnih puteva.

Analiza mehanizama kemijskih reakcija koje se odvijaju unutar motora tijekom izgaranja goriva pokazala je da je glavni razlog za stvaranje organskih otrovnih tvari nepotpuno izgaranje goriva:

u procesu izgaranja goriva, metali koji čine slitinu motora su katalizatori mnogih kemijskih procesa koji dovode do stvaranja kondenzacijskih aromatskih spojeva i njihovih derivata;

stvaranje čađe tijekom nepotpunog izgaranja goriva doprinosi aromatizaciji ugljikovodika;

kemijski sastav benzina značajno određuje koncentraciju nastalih kondenziranih spojeva.

Najveća opasnost je katalitički reforming benzina, zbog visoke nezasićenosti njegovih sastavnih ugljikovodika i visokog sadržaja aromatskih ugljikovodika.

Benzin za katalitički krekiranje je manje opasan, iako ima nižu kalorijsku vrijednost.

Emisije organskih otrovnih tvari koje nastaju tijekom izgaranja ugljikovodičnih goriva mogu se smanjiti na nekoliko načina:

povećati opskrbu kisikom u komori za izgaranje goriva, što će povećati postotak izgaranja organskih tvari;

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

koristiti gorivo, u kojem dominiraju zasićeni ugljikovodici, prirodni plin, petroleter, sintetički benzin.

Suvremene metode za poboljšanje kvalitete dizel goriva

Dobivanje dizelskih goriva koje zadovoljavaju suvremene zahtjeve moguće je poboljšanjem kvalitete prerade nafte i uvođenjem paketa aditiva za različite namjene.

Glavne prednosti diesel motora u odnosu na ostale motore s unutarnjim izgaranjem su učinkovitost i usporedna jeftinost goriva, pa se njihova upotreba stalno širi. Dizelizacija automobila i kamiona, koja raste u cijelom svijetu, uključujući i Rusiju, zahtijeva hitno rješavanje pitanja poboljšanja kvalitete goriva, budući da su ispušni plinovi motora s unutarnjim izgaranjem postali glavni izvor onečišćenja zraka.

Vlade industrijaliziranih zemalja i niz međunarodnih organizacija provele su temeljne studije kako bi utvrdile utjecaj najznačajnijih čimbenika kvalitete dizelskih goriva (DF) na performanse motora i onečišćenje okoliša produktima izgaranja. Ovi radovi kulminirali su usvajanjem novih standarda za dizelsko gorivo. Konkretno, Svjetska povelja o gorivu i europski standard EN 590, koji, za razliku od trenutnog ruskog GOST 305-82, ozbiljno ograničavaju sadržaj sumpora, aromatskih i poliaromatskih ugljikovodika u gorivu, uvode novi pokazatelj "mazivosti goriva" i postavljaju znatno viša razina cetanskog broja .

Automobili su glavni uzrok smoga u velikim gradovima. Udio ispušnih plinova doseže 4/5 ukupne količine štetnih emisija u atmosferu.

GOST 305-82 prestao je ispunjavati suvremene zahtjeve za gore navedene pokazatelje, što već utječe na stanje zračnog bazena i zdravlje Rusa. Postoji potreba za usvajanjem novog, obveznog, ruskog standarda, možda čak i strožeg od europskog. Čini se da je ovaj razvoj neizbježan. Iako proizvodnja novog goriva zahtijeva značajne napore rafinerija, to će uvelike riješiti probleme ekološke sigurnosti i kvalitetnog rada dizelskih motora.

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

Jedan od glavnih pokazatelja kvalitete dizelskog goriva je cetanski broj (CN), koji služi kao kriterij za samozapaljenje goriva, određuje trajnost i učinkovitost motora, potpunost izgaranja goriva i u mnogim slučajevima poštuje, dim i sastav ispušnih plinova.

Borba za smanjenje emisije vozila najopasnije onečišćujuće tvari - sumporovog dioksida, dovela je do pojave na tržištu duboko hidrotretiranog dizelskog goriva s niskim sadržajem sumpora. Međutim, u praksi se pokazalo da njihova uporaba brzo onemogućuje opremu za dizelsko gorivo (pumpe za gorivo, mlaznice), jer. sa smanjenjem sadržaja sumpora ispod 0,1% kao rezultat hidrotretiranja, maziva svojstva goriva, zbog prirodnih heteroatomskih organskih spojeva prisutnih u njemu, naglo padaju. U praksi, mazivost dizelskog goriva određuje se promjerom ožiljka istrošenosti na posebnom stroju za trenje kuglica ili kao rezultat ispitivanja na klupi na punim jedinicama ili izravno na motorima. Usput, osjetno se pogoršava kada se u dizelsko gorivo uvedu neki aditivi za povećanje cetana i depresiju zbog osobitosti njihove kemijske strukture.

Poboljšanje ekološke učinkovitosti dizelskog goriva moguće je i uz pomoć protudimnih aditiva, koji smanjuju količinu jedne od najotrovnijih komponenti ispušnih plinova dizelskih motora - čađe s kancerogenim poliaromatskim spojevima adsorbiranim na njoj. Učinkovitost aditiva protiv dima ovisi o vrsti motora i njegovom načinu rada. Domaći asortiman aditiva protiv dima predstavljen je uglavnom barijevim spojevima topivim u gorivu: IHP-702, IHP-706, EFAP-B, ECO-1. Koriste se u koncentraciji od 0,05-0,2%, moguće u kombinaciji s aditivima za povećanje cetana (CPP) ili drugim aditivima. U inozemstvu nedavno odbijaju koristiti aditive koji sadrže barij zbog određene toksičnosti provedenog barijevog oksida.

Prijavu je pronašao tzv. modifikatori izgaranja (katalizatori), koji su u gorivu topljivi kompleksi prijelaznih metala (prvenstveno željeza), koji smanjuju ne samo sadržaj čađe, otrovnih ugljikovih i dušikovih oksida u ispušnim plinovima, već i potrošnju goriva. U Rusiji su odobreni aditivi za dizelska goriva FK-4, Angarad-2401 i "0010" na bazi složenih spojeva željeza.

Analiza glavnih trendova u razvoju prerade nafte pokazuje da je jedan od najučinkovitijih načina dobivanja modernih ekološki prihvatljivih dizelskih goriva, uz dubinsku hidroobradu, korištenje različitih međusobno kompatibilnih aditiva najnovije generacije, u pravilu, kao dio paketa.

Uređaji za obradu goriva

“Auspuh” možete redovito provjeravati i podešavati na servisima.

Dugi niz godina ruski znanstvenici rade na problemu poboljšanja ekološke prihvatljivosti motora s unutarnjim izgaranjem koji koriste naftne derivate (benzin, dizelsko gorivo, loživo ulje, kerozin) kao gorivo. Tijekom brojnih studija znanstvenici su primijetili da gorivo mijenja svoje karakteristike pod utjecajem električnog polja. Rezultati ispitivanja "modificiranog" goriva pokazali su da je u stanju značajno smanjiti sadržaj štetnih tvari u ispušnim plinovima - i ne samo. Daljnji testovi su pokazali da eksperimentalno gorivo ima još nekoliko pozitivnih kvaliteta: smanjuje potrošnju goriva, povećava snagu motora, smanjuje buku motora i olakšava startanje po hladnom vremenu, čisti komore za izgaranje i produljuje vijek trajanja pogonske jedinice.

Nakon što je tehnologija patentirana, ruska tvrtka A.M.B. Sphere” je razvio industrijske uzorke novog uređaja za preradu goriva, koji su uspješno prošli neovisna stolna i operativna ispitivanja u vodećim istraživačkim institutima u Rusiji i susjednim zemljama. Nakon toga su uređaji, koji su dobili naziv marke "Sphere 2000", testirani u stvarnim uvjetima na automobilima pri vožnji u različitim ciklusima (gradski, prigradski i mješoviti). Ispitivanja su uključivala nove i rabljene kamione i automobile najvećih domaćih i stranih proizvođača automobila: MAZ, VAZ, GAZ, KamAZ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan itd.

Naravno, nitko nije očekivao fenomenalne rezultate, ali pokazane kvalitete nam omogućuju da govorimo o stvarnoj učinkovitosti uređaja za obradu goriva Sfera 2000:

smanjenje potrošnje goriva za benzinske motore za 2-7%, za dizel motore - za 5-15%;

povećanje snage motora do 5%;

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

Ukroćenje motora s unutarnjim izgaranjem

Međutim, napraviti automobil "zelenim" nije tako lako. Uzmimo, na primjer, motor s unutarnjim izgaranjem - glavni izvor ekoloških problema u automobilskoj industriji. Čini se da mu, unatoč svim pokušajima, u bliskoj budućnosti neće biti moguće pronaći ekvivalentnu zamjenu. A to znači da za stvaranje "prijateljskog" automobila morate prije svega stvoriti "prijateljski" motor s unutarnjim izgaranjem. Sudeći po onome što se moglo vidjeti u Frankfurtu, vodeći svjetski proizvođači automobila rade – i to ne bez uspjeha – u tom smjeru. Moderna tehnologija omogućuje vam da motore automobila učinite snažnijim, ekonomičnijim i ekološki prihvatljivijim. To se odnosi i na benzinske i na dizel motore. Primjer za to je HDi obitelj dizelskih motora koju su razvili benzinski motori Peugeot-Citroen i Mitsubishi GDI serije, koji značajno smanjuju potrošnju goriva i poboljšavaju ekološke parametre automobila.

Neki proizvođači otišli su i dalje, zamijenivši tekuća goriva ukapljenim ili komprimiranim plinom. BMW, na primjer, i niz drugih tvrtki već masovno proizvode takve automobile. Ali, prvo, plin je također nezamjenjiv resurs, a drugo, nemoguće je u potpunosti izbjeći onečišćenje okoliša, iako je, naravno, plinski motor "čišći" od benzinskog ili dizelskog motora. Kao što vidite, prvi koraci ka obuzdavanju "grabežljivca" već su poduzeti. No, kako god da hranite vuka, on i dalje gleda u šumu, a svima je jasno da je praktički nemoguće potpuno napustiti korištenje prirodnog goriva u motorima s unutarnjim izgaranjem ili njegove ispuhe učiniti apsolutno bezopasnim. A ako je tako, onda moramo priznati da stvaranje "prijateljskog" motora s unutarnjim izgaranjem nikako nije rješenje problema u cjelini, već samo kašnjenje, manje-više značajno.

Danas je moderno pričati i pisati o alternativnim motorima. Jedan od njih tradicionalno se smatra električnim. Ali i ovdje sve nije tako jasno kao što se na prvi pogled čini. Doista, sam elektromotor ne zagađuje atmosferu, a osim toga, njegova uporaba omogućuje izbjegavanje mnogih čisto inženjerskih problema povezanih s radom vozila. Ali takav motor, nažalost, ne može radikalno riješiti probleme okoliša. Dovoljno je podsjetiti da je proizvodnja električne energije danas prilično "prljav" posao. Proizvodnja baterija je također povezana s korištenjem nezamjenjivih resursa i onečišćenjem – i to koliko! -- Okoliš. Pridodamo li ovome i neugodnosti povezane s ograničenim kapacitetom trenutno postojećih baterija, problemima njihovog ponovnog punjenja, kao i recikliranjem baterija kojima je istekao rok trajanja, postaje jasno da elektromotor zapravo nije alternativa, već drugi. palijativna. Naravno, automobili opremljeni elektromotorima sve će se češće pojavljivati u bliskoj budućnosti, ali će najvjerojatnije zauzeti samo određenu i prilično usku nišu. Posebno su električna vozila sasvim prikladna u ulozi gradskog prijevoza. U Frankfurtu su, primjerice, japanski proizvođači automobila javnosti predstavili urbani električni konceptni automobil Carro. Njegovi bi glavni potrošači trebali biti invalidi i starije osobe, koji ne mogu koristiti konvencionalni automobil. Snaga elektromotora ugrađenog na Kappo iznosi samo 0,6 kW, što ne dopušta stroju da postigne velike brzine, čime se osiguravaju dodatne sigurnosne mjere.

Ta čudna riječ "hibrid"

Takozvane "hibridne" ili "mješovite" elektrane puno su više namijenjene tome da automobil bude "domaći i blizak". Ova ideja nije nova. Početkom stoljeća mladi Ferdinand Porsche uspješno je radio na takvom stroju u Lohneru. Princip "hibrida" je da sam stroj pokreće elektromotor, a energiju za njega stvara generator kojeg pokreće motor s unutarnjim izgaranjem. Moguća je i druga opcija - oba motora rade na pokretanju automobila. Čini se, što je tu dobro: nedostaci elektromotora množe se s nedostacima motora s unutarnjim izgaranjem. Međutim, nemojte žuriti sa zaključcima. Ovdje, kao i u matematici, množenje "minusa" s "minusom" daje plus. Činjenica je da motor s unutarnjim izgaranjem koji pokreće električni generator radi cijelo vrijeme u istom načinu rada, a, kao što znate, promjene u načinu rada motora dovode do povećanja potrošnje goriva i emisije štetnih tvari u atmosfera. Osim toga, ICE, kao što smo već vidjeli, može biti prilično ekonomičan i ekološki prihvatljiv. Dakle, i "hibridi" su korak naprijed. Niz frankfurtskih noviteta bio je opremljen upravo takvim elektranama. Dovoljno je spomenuti hibridni konceptni automobil Mitsubishi SUW Advance, koji troši samo 3,6 litara goriva na 100 kilometara. (Zamislite koliko su emisije smanjene!) Pozornost posjetitelja privukao je i nova Honda Insight, a posebno pripremljena za Europu, prvi svjetski serijski "hibrid" Toyota Prius, koji je, inače, već dobio priznanje u domovini.

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

No, najprimamljivije bi bilo istovremeno eliminirati potrošnju fosilnih goriva i potpuno eliminirati štetne emisije. Da biste to učinili, samo trebate koristiti smjesu kisika i vodika u motoru s unutarnjim izgaranjem. Tada motor radi prilično učinkovito, a bezopasna vodena para se ispušta u atmosferu. Dovoljna količina potrebnih plinova može se dobiti elektrolizom, razlaganjem vode na njene komponente. No, energiju za elektrolizu idealno bi trebali osigurati solarni paneli. Inače, nekoliko štandova na izložbama Daimler-Benza i BMW-a bilo je posvećeno ovom problemu u Frankfurtu. Te su tvrtke već stvorile "kisik-vodik" automobile, koji se uspješno testiraju.

Pa posljednja “škripa” u borbi za “čist” auto, naravno, su gorivne ćelije, ili, kako ih još zovu na engleski način, gorive ćelije. Prema riječima stručnjaka, riječ je o fantastično obećavajućem izvoru energije - svojevrsnoj kemijskoj elektrani male veličine, gdje se električna energija proizvodi kao rezultat razgradnje metanola na kisik i vodik. Proces je vrlo složen, zahtijeva korištenje najsuvremenijih tehnologija i materijala, a samim time i prilično skup. No igra je, kako kažu, vrijedna svijeće, jer se kao rezultat korištenja gorivnih ćelija prepolovljuje emisija ugljičnog dioksida u atmosferu, a dušikovi oksidi uopće ne ispuštaju se u reakcijama ove vrste.

Problem emisije vozila u urbanim sredinama i aspekti rješavanja ovog problema

Ekološko stanje jedan je od najvažnijih problema našeg vremena. Kao rezultat svoje životne aktivnosti, čovječanstvo neprestano narušava ekološku ravnotežu, to se događa tijekom vađenja minerala, u proizvodnji materijalnih i energetskih resursa. Situaciju otežava činjenica da se značajan udio onečišćujućih tvari i CO ispušta u atmosferu tijekom rada motora s unutarnjim izgaranjem koji se koriste u svim sferama našeg života.

U zemljama EEZ-a na motorni promet otpada do 70% emisija ugljičnog monoksida, do 50% dušikovih oksida, do 45% ugljikovodika i do 90% olova, a to je uz stroge ekološke zahtjeve za transport i korištena goriva (Euro 1-4) .

U Rusiji motorni prijevoz čini više od polovice svih štetnih emisija u okoliš, koji su u velikim gradovima glavni izvor onečišćenja zraka. Ispušni plinovi motora sadrže oko 280 komponenti. U prosjeku, uz vožnju od 15 tisuća km godišnje, svaki automobil sagorijeva 2 tone goriva i oko 20-30 tona zraka, uključujući 4,5 tona kisika. Istodobno, automobil emitira u atmosferu (kg / t): ugljični monoksid - 700, dušikov dioksid - 40, neizgorjeli ugljikovodici - 230 i krute tvari - 2-5. Osim toga, zbog upotrebe olovnog benzina, emitiraju se mnogi spojevi olova koji su vrlo opasni po zdravlje, a u zemljama EEZ-a visokooktanskim benzinima se dodaju i druga sredstva protiv detonacije kako bi se riješio ovaj problem.

Situaciju u našoj zemlji pogoršava činjenica da je najveći dio prijevoza koji obavljaju poduzeća izrazito fizički istrošen. Zbog niza objektivnih čimbenika nema moralne obnove željezničkih vozila. To je prije svega zbog ekonomske situacije poduzeća, činjenice da domaći trajekt proizvodi zastarjele modele koji ne blistaju učinkovitošću, ekološkom i sanitarnom sigurnošću, a strane marke nisu dostupne zbog cijene.

Električni automobil nije luksuz, već sredstvo za preživljavanje

Električni automobil je vozilo čije pogonske kotače pokreće električni motor na baterije. Prvi put se pojavio u Engleskoj i Francuskoj početkom 80-ih godina devetnaestog stoljeća, odnosno prije automobila s motorima s unutarnjim izgaranjem. Vučni motor u takvim strojevima pokretali su olovno-kiselinske baterije s energetskim kapacitetom od samo 20 vat-sati po kilogramu. Općenito, za pogon motora snage 20 kilovata tijekom jednog sata bila je potrebna olovna baterija od 1 tone. Stoga je izumom motora s unutarnjim izgaranjem proizvodnja automobila počela naglo dobivati na zamahu, a električna vozila su zaboravljena sve dok se nisu pojavili ozbiljni ekološki problemi. Prvo, razvoj efekta staklenika s naknadnim nepovratnim klimatskim promjenama i, drugo, smanjenje imuniteta mnogih ljudi zbog kršenja temelja genetskog naslijeđa.

Te su probleme izazvale otrovne tvari, koje se u dovoljno velikim količinama nalaze u ispušnim plinovima motora s unutarnjim izgaranjem. Rješenje problema leži u smanjenju razine toksičnosti ispušnih plinova, posebice ugljičnog monoksida i ugljičnog dioksida, unatoč tome što raste obujam proizvodnje automobila.

Znanstvenici su, provodeći niz studija, zacrtali nekoliko smjerova za rješavanje ovih problema, od kojih je jedan proizvodnja električnih vozila. To je, naime, prva tehnologija koja je službeno postigla status nulte emisije i već je na tržištu.

Koncern General Motors bio je jedan od prvih koji je počeo prodavati masovno proizvedena električna vozila. Poticaj za to bio je kalifornijski zakon, prema kojem proizvođači automobila koji žele biti prisutni na kalifornijskom tržištu moraju isporučiti 2% vozila s nultom emisijom.

U našoj zemlji, Volga Automobile Tvornica se uglavnom bavi razvojem električnih vozila, ne računajući dizajnerske tvrtke. U njegovom arsenalu su VAZ-2109E, VAZ-2131E, Elf, Rapan i obitelj električnih vozila Golf. Mora se reći da su operativni troškovi u električnom automobilu znatno niži nego u standardnom automobilu, što zahtijeva troškove održavanja hlađenja, napajanja i ispušnih sustava. Trajnost elektromotora je otprilike deset tisuća sati.

Tako se broj operacija održavanja elektromotora svodi na minimum. Na primjer, DC motor treba samo povremene izmjene četkica, dok moderniji trofazni motori i AC sinkroni motori ne zahtijevaju praktički nikakvo održavanje.

Ako govorimo o električnim vozilima proizvodnje VAZ, tada se kao pogonska jedinica koriste dva istosmjerna motora: snaga od 25 kW s okretnim momentom od 110 N * m i snaga od 40 kW s okretnim momentom od 190 N * m. Motori prvog tipa u pravilu se ugrađuju na laka električna vozila, kao što su Golf, Oka Electro, Elf, i snažniji na automobile obitelji VAZ-2108, VAZ-2109 i Niva.

Zašto, unatoč tišini, jednostavnosti rada i nultom štetnom štetnom plinu, električni automobil nije postao masovno prijevozno sredstvo? Glavni problem je nesavršenost baterija: mala kilometraža s jednim punjenjem, dugi ciklusi punjenja i visoka cijena. Trenutno se oslanjaju na nikal-metal hidridne i litij-ionske baterije. Rusija je već započela proizvodnju probnih serija nikl-metal hidridnih baterija, ali za sada se radi samo eksperimentalni rad s litij-ionskim baterijama.

Unatoč tim nedostacima, Europljani vjeruju u električna vozila kao način čišćenja jako zagađenih ulica. Hoće li električni automobil postati prava alternativa automobilu, drugo je pitanje. Ali njegova uporaba u megagradovima, odmaralištima, parkovima, odnosno u područjima s povećanim zahtjevima za okoliš, potpuno je opravdana.

dimetil eter

Jedan od najakutnijih ekoloških problema velikih gradova je progresivno onečišćenje njihovog zračnog bazena štetnim emisijama iz motora s unutarnjim izgaranjem (u Moskvi 1986. - 870 tisuća tona, 1995. - 1,7 milijuna tona). Poznate metode za smanjenje toksičnosti motora, kao što je korištenje katalitičke obrade ispušnih plinova, korištenje alternativnih goriva kao što su metanol, etanol, prirodni plin ne dovode do radikalnog rješenja ovog problema.

Jedno od rješenja mogla bi biti prilagodba motora za rad na novo alternativno gorivo – dimetil eter (DME). Njegovi povoljni fizikalno-kemijski parametri pridonose potpunom uklanjanju dima iz ispušnih plinova i smanjuju njihovu toksičnost (kao i buku).

Dimetil eter (CH3-O-CH3) ima vrlo važna svojstva – plinovit je u normalnim uvjetima i njegove molekule nemaju kemijske veze ugljik-ugljik koje doprinose stvaranju čađe tijekom izgaranja. Trenutno se DME uglavnom koristi kao pogonsko gorivo u aerosolnim limenkama.

Trenutno se u nizu zemalja razrađuju metode prilagodbe motora za rad na DME. Primjerice, u Danskoj se već provode operativna ispitivanja gradskih autobusa prilagođenih radu na DME. U našoj zemlji se inicijativno od 1996. godine radi na prenamjeni dizel motora u DME u NIID-u, koji ima dugogodišnje iskustvo u izradi namjenskih dizel motora. Očekuje se da će se kao rezultat ovog rada osigurati radikalno smanjenje toksičnosti automobilskih motora na razinu stranih standarda za 2000. godinu.

Za stvaranje ekološki prihvatljivog automobila korišten je "AMO ZIL" 5301 ("Bull") s dizelskim motorom D-245.12 koji proizvodi tvornica motora u Minsku. Motor opremljen turbopunjačem ima nazivnu snagu od 80 kW pri brzini od 2400 o/min.

Standardi toksičnosti ispušnih plinova prema UNECE Pravilniku 49:

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

Pokazatelji emisije pri radu prema vanjskim karakteristikama:

Pokazalo se da su snaga i učinkovitost (u energetskom ekvivalentu) motora kada ga pokreće DME i dizelsko gorivo gotovo jednake. U svim načinima rada, uključujući pokretanje i mirovanje, motor je stabilno radio na DME s potpuno bezdimnim ispušnim plinom (koeficijent optičke gustoće K = 0), dok je pri radu na dizel gorivo uočena tipična razina dima dizela ispušnih plinova, koja odgovara do K = 17 ...28%.

Razina apsolutnih i specifičnih štetnih emisija tijekom rada na DME, procijenjena prema metodologiji UNECE Uredbe br. 49-02, imala je sljedeće značajke:

Razina emisije dušikovih oksida (NOx) u svim režimima bila je značajno manja nego u dizel gorivu. Posebno značajna razlika - smanjenje za 2 ... 3 puta - uočena je u najopterećenijim načinima Ne = 50 ... 100%.

Pri opterećenju Ne=50...100% pri režimu maksimalnog okretnog momenta (n=1600 o/min), razina emisije neizgorjelih ugljikovodika (HC) smanjena je za 20...70% u odnosu na dizel gorivo, a pri režimima niskog opterećenja ( Ne =10...20%) značajno je premašio razinu na dizelskom gorivu, dosegnuvši 2000...3000 ppm.

Razina emisije ugljičnog monoksida (CO) tijekom rada na DME u svim režimima premašila je odgovarajuće vrijednosti na dizelskom gorivu, dosegnuvši 1000 ppm.

U usporedbi s prirodnim plinom, rad motora u vanjskim karakterističnim načinima na DME omogućio je smanjenje emisije NOx - za 2,5 ... 3,0 puta, CO - za 5 ... 6 puta, a CH - za 3,0 ... 3,5 puta.

Prirodni plin kao gorivo za transportni motor (bez uporabe pretvarača) ima prednosti samo u usporedbi s benzinom. Stoga programi za pretvorbu motora i prelazak na plinsko gorivo predviđaju korištenje 3-stupanjskih katalitičkih pretvarača, na primjer, J. Mattheya sa stupnjem pročišćavanja plina: od NOx - 35 ... 80%, od CO - 85 ... 95%, od CH - 50...80%. I samo u ovom slučaju približava se razina štetnih emisija koja se postiže radom na DME bez dodatnog pročišćavanja ispušnih plinova.

Smanjenje emisija CO i CH zabilježeno u eksperimentima s DME pri niskim opterećenjima može se postići optimizacijom opskrbe gorivom i zrakom. Korištenje katalizatora kada motor radi na DME dovest će do gotovo potpunog uklanjanja štetnih emisija.

U smislu prvih mjera za poboljšanje procesa rada pri režimima malog opterećenja, gdje se uočava povećana razina emisija CO i CH, pripremljen je eksperimentalni projekt ispušne putanje motora za ispitivanje, zaobilazeći dio ispušnih plinova mimo turbo punjač. Osim toga, dodatno se poboljšava sustav goriva kamiona.

Provedene studije su pokazale da je najteži ekološki zadatak značajnog smanjenja emisije dušikovih oksida i dima s prevođenjem dizel motora na rad na DME u potpunosti riješen. Stručnjaci smatraju da se novi strogi standardi za ispušne plinove (ULEV, EURO-3) ne mogu postići bez upotrebe DME.

Zaključak

Danas se veliki ruski gradovi, posebice gradska područja poput Moskve, Sankt Peterburga, Jekaterinburga i drugih, guše u zadahu ispušnih plinova koji ispuštaju automobili i kamioni. Kako riješiti ovaj problem? Radikalne mjere - potpuna zabrana kretanja automobila - dovest će do narušavanja industrijskih i kulturnih veza gradova i stoga nisu prihvatljive. Jedan od izlaza je stvaranje ekološki prihvatljivog gradskog prijevoza.

Mogućnost izlaska iz ćorsokaka prelaskom gradskog voznog parka na električnu vuču nije rješenje problema, budući da je ukupni koeficijent performansi (COP) električnog vozila (ako ga računamo od trenutka prijema električne energije do činjenica da se električni transport kreće) otprilike je upola manja od učinkovitosti modernog automobila opremljenog motorom s unutarnjim izgaranjem. Dakle, da bi se omogućilo kretanje gradskog prijevoza baziranog na električnim vozilima, bit će potrebno sagorijevati dvostruko više fosilnih goriva nego što je potrebno za kretanje modernog voznog parka. Do danas, jedini racionalan način rješavanja trenutnog problema je stvaranje strojeva s motorom s unutarnjim izgaranjem koji rade u načinu najniže moguće potrošnje goriva uz minimalnu toksičnost ispušnih plinova. Istodobno, naravno, moraju se održavati svi potrebni pokazatelji učinkovitosti transportne jedinice, bilo da se radi o putničkom taksiju ili teškom kamionu.

Za rješavanje ekološkog problema prometa potrebno je stvoriti elektranu (PP), uključujući motor s unutarnjim izgaranjem (ICE) i osigurati sposobnost motora s unutarnjim izgaranjem da radi u stalnom načinu rada s minimalnom specifičnom potrošnjom goriva uz minimalnu toksičnost ispušnih plinova. Tradicionalna vozila s postupnim prijenosom energije iz elektrane na pogonske kotače ne mogu iz temelja riješiti problem, budući da se kontrola brzine takvih vozila provodi prebacivanjem motora s unutarnjim izgaranjem na djelomične načine rada s obveznim odlaskom iz radnog područja s minimalna potrošnja goriva i minimalna toksičnost ispušnih plinova. Većina korištenih kontinuirano varijabilnih mjenjača također ne rješava radikalno problem. Najpoznatiji u inženjerskoj praksi hidromehanički prijenos, kao i mehanički, osigurava kontrolu brzine vozila prebacivanjem motora s unutarnjim izgaranjem na djelomične načine rada s odlaskom iz zone minimalne potrošnje goriva i minimalne toksičnosti. Osim toga, nešto niža učinkovitost takvih mjenjača dovodi do blagog povećanja potrošnje goriva u usporedbi sa stepenastim mehaničkim prijenosom.

Popis korištenih izvora

1. Spektrofotometrijsko određivanje tragova olova (II) u emisiji aerosola iz motornih vozila i naslaga uz cestu, G.I. Savenko, N.M. Malakhov, A.N. Čebotarev, M.G. Torosyan, N.Kh. Kopyt, A.I. Struchaev / Bilten Inženjerske akademije Ukrajine, 1998. Posebno izdanje "Inzhstrategiya-97". - str.76-78.

2. Sablina Z.A., Gureev A.A. Aditivi za motorna goriva. - M.: Kemija, 1988.- 472 str.

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

4. Najveće dopuštene koncentracije štetnih tvari u zraku i vodi. - L .: Kemija, 1985.-456s.

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

sažetak, dodan 30.10.2012

Što je ekologija. Zašto se ekološko stanje okoliša pogoršava. Glavni ekološki problemi našeg vremena. Glavni ekološki problemi regije. Kako riješiti probleme okoliša i spriječiti onečišćenje okoliša.

seminarski rad, dodan 28.09.2014

Učinkovitost korištenja vodnih resursa u slivu Volge. Suvremeni ekološki problemi onečišćenja vode u slivu Volge i načini njihovog rješavanja. Geoekološki problemi korištenja resursa malih rijeka i poplavne ravnice Volga-Akhtuba.

sažetak, dodan 30.08.2009

Karakteristike ekoloških problema našeg vremena. Glavni ekološki problemi istraživanog područja. Analiza periodike o problemu istraživanja. Načini sprječavanja onečišćenja okoliša: zrak, voda, tlo. Problem otpada.

seminarski rad, dodan 06.10.2014

Razmatranje uređaja i principa rada termalnih četverotaktnih motora s unutarnjim izgaranjem, karakterističnih značajki karburatorskih i dizelskih motora. Opis kemijskog sastava ispušnih plinova i utjecaja emisija na okoliš.

prezentacija, dodano 13.05.2011

Potreba za standardizacijom ekoloških performansi motora s unutarnjim izgaranjem. Ženevski sporazum, ekološki standardi raznih zemalja svijeta. Zahtjevi za automobilsko gorivo, certificiranje motora s unutarnjim izgaranjem u Rusiji. Načini smanjenja emisija i toksičnosti.

seminarski rad, dodan 09.04.2012

Glavni ekološki problemi: uništavanje prirodnog okoliša, onečišćenje atmosfere, tla i vode. Problem ozonskog omotača, kiselih oborina, efekta staklenika i prenaseljenosti planeta. Načini rješavanja nedostatka energije i sirovina.

prezentacija, dodano 06.03.2015

sažetak, dodan 26.08.2014

Nuklearne elektrane i ekološki problemi koji nastaju tijekom rada. Procjena rizika nuklearne elektrane. Stanovništvo i zdravlje u zoni nuklearne elektrane. Osiguravanje radijacijske sigurnosti. Sudbina istrošenog nuklearnog goriva. Posljedice nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil.

sažetak, dodan 18.01.2009

Ekološki problemi Kaspijskog mora i njihovi uzroci, načini rješavanja ekoloških problema. Kaspijsko more je jedinstveno vodeno tijelo, njegovi resursi ugljikovodika i biološko bogatstvo nemaju analoga u svijetu. Razvoj naftnih i plinskih resursa regije.

Proizvodi izgaranja goriva odlučujuće utječu na energetsku i ekološku učinkovitost različitih instalacija toplinske tehnike. No, osim ovih proizvoda, tijekom izgaranja nastaje i niz drugih tvari koje se zbog svoje male količine ne uzimaju u obzir u energetskim proračunima, ali određuju ekološki učinak peći, peći, toplinskih motora i drugih uređaja. suvremene toplinske tehnike.

Prije svega, u broj ekološki štetnih produkata izgaranja treba pripisati takozvane otrovne tvari koje negativno utječu na ljudski organizam i okoliš. Glavne otrovne tvari su dušikovi oksidi (NOx), ugljični monoksid (CO), razni ugljikovodici (CH), čađa i spojevi koji sadrže olovo i sumpor.

Dušikovi oksidi nastaju kao rezultat kemijske interakcije dušika i atmosferskog kisika ako temperatura prijeđe 1500 K. Tijekom izgaranja goriva nastaje uglavnom dušikov oksid NO koji se zatim u atmosferi oksidira u NO2. Stvaranje NO se povećava s povećanjem temperature plina i koncentracije kisika. Ovisnost stvaranja NO o temperaturi stvara određene poteškoće u smislu povećanja toplinske učinkovitosti toplinskog stroja. Na primjer, povećanjem maksimalne temperature ciklusa od 2000 K na 3000 K toplinska učinkovitost Carnotovog ciklusa raste 1,5 puta i dostiže vrijednost od 0,66, ali izračunata maksimalna koncentracija NO u produktima izgaranja raste 10 puta i doseže 1,1% volumena. .

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

Ugljični monoksid (CO) nastaje tijekom izgaranja u nedostatku kisika. Ugljični monoksid je plin bez boje i mirisa. Kada se udiše zajedno sa zrakom, intenzivno se spaja s hemoglobinom u krvi, što smanjuje njegovu sposobnost opskrbe tijela kisikom. Simptomi trovanja ugljičnim monoksidom uključuju glavobolju, palpitacije, otežano disanje i mučninu.

Ugljikovodici (CH) se sastoje od izvornih ili raspadnutih molekula goriva koje nisu sudjelovale u izgaranju. Ugljikovodici se pojavljuju u ispušnim plinovima (EG) motora s unutarnjim izgaranjem zbog gašenja plamena u blizini relativno hladnih stijenki plamena izgaranja. U dizelskim motorima ugljikovodici nastaju u preobogaćenim zonama smjese, gdje dolazi do pirolize molekula goriva. Ako tijekom procesa ekspanzije ove zone ne dobiju dovoljno kisika, tada će CH završiti u sastavu ispušnog plina. Ugljikovodici pod djelovanjem sunčeve svjetlosti mogu stupiti u interakciju s NOx, stvarajući biološki aktivne tvari koje nadražuju dišne putove i uzrokuju pojavu takozvanog smoga.

Poseban utjecaj imaju emisije benzena, toluena, policikličkih automatskih ugljikovodika (PAH) i prije svega benzpirena. PAH su takozvane kancerogene tvari, ne izlučuju se iz ljudskog tijela, već se tijekom vremena nakupljaju u njemu, pridonoseći nastanku malignih tumora.

Čađa je čvrst proizvod koji se sastoji uglavnom od ugljika. Uz ugljik, čađa sadrži 1-3% (po masi) vodika. Čađa nastaje pri temperaturama iznad 1500 K kao posljedica termičke razgradnje (pirolize) uz jak nedostatak kisika. Prisutnost čađe u ispušnim plinovima uzrokuje crni dim na izlazu.

Čađa je mehanički zagađivač nazofarinksa i pluća. Velika je opasnost povezana sa svojstvom čađe da akumulira kancerogene tvari na površini svojih čestica i služi kao njihov nositelj.

Neke otrovne tvari, nakon što uđu u atmosferu kao dio proizvoda izgaranja, prolaze dalje transformacije. Primjerice, u prisutnosti ugljikovodika, dušikovih oksida i ugljičnog monoksida u atmosferi, intenzivno ultraljubičasto zračenje sunca proizvodi ozon (O3), koji je najjače oksidacijsko sredstvo i u odgovarajućoj koncentraciji uzrokuje pogoršanje zdravlja ljudi. biće.

S visokim sadržajem NO2, Oz i CH u sjedilačkoj i vlažnoj atmosferi nastaje smeđa magla koja se naziva "smog" (od engleskog "smoke" - dim i "fog" - magla). Smog je mješavina tekućih i plinovitih sastojaka, nadražuje oči i sluznicu, pogoršava vidljivost na cestama.

Glavni izvori emisije otrovnih produkata izgaranja su automobili, industrija, termo i elektrane. U nekim gradovima sadržaj otrovnih produkata izgaranja u atmosferi premašuje najveću dopuštenu koncentraciju za nekoliko desetaka puta.

Za borbu protiv ovog zla u većini zemalja svijeta doneseni su odgovarajući zakoni koji ograničavaju sadržaj otrovnih tvari u produktima izgaranja koji se ispuštaju u atmosferu.

Ispunjavanje normi dopuštenih normalnih emisija propisanih odgovarajućim zakonima postala je jedna od središnjih zadaća toplinske tehnike. U mnogim slučajevima, rad industrijskih postrojenja za toplinsku tehniku kontrolira se na način da se osigura potreban kompromis između njihove energetske, ekonomske i ekološke učinkovitosti. U mnogim slučajevima, razina ekonomske uspješnosti koja se postiže na ovaj način premašuje onu dopuštenu suvremenim standardima. Stoga je neutralizacija i pročišćavanje produkata izgaranja prije njihovog ispuštanja u atmosferu postalo od velike važnosti. U tu svrhu koriste se razni neutralizatori i filteri. Istodobno se poboljšava sastav ugljikovodičnih goriva (smanjenje sadržaja kugle, olova, aromatskih ugljikovodika), a širi se upotreba plinskih goriva. U budućnosti, korištenje vodika kao goriva u potpunosti će isključiti sadržaj CO, CH i drugih otrovnih komponenti koje sadrže ugljik u produktima izgaranja.

MOTORI S UNUTARNJIM IZgaranjem I EKOLOGIJA.

1.3. Alternativna goriva

1.5. Neutralizacija

Bibliografija

MOTORI S UNUTARNJIM IZgaranjem I EKOLOGIJA

1.1. Štetne emisije u sastavu ispušnih plinova i njihov utjecaj na životinjski svijet

S potpunim izgaranjem ugljikovodika, konačni produkti su ugljični dioksid i voda. Međutim, potpuno je izgaranje u klipnim motorima s unutarnjim izgaranjem tehnički nemoguće postići. Danas oko 60% ukupne količine štetnih tvari koje se ispuštaju u atmosferu velikih gradova otpada na cestovni promet.

Sastav ispušnih plinova motora s unutarnjim izgaranjem uključuje više od 200 različitih kemikalija. Među njima:

proizvodi nepotpunog izgaranja u obliku ugljičnog monoksida, aldehida, ketona, ugljikovodika, vodika, peroksidnih spojeva, čađe;
produkti toplinskih reakcija dušika s kisikom - dušikovi oksidi;
spojevi anorganskih tvari koje su dio goriva - olovo i drugi teški metali, sumporov dioksid i dr.;
višak kisika.

Količina i sastav ispušnih plinova određuju se konstrukcijskim značajkama motora, njihovim načinom rada, tehničkim stanjem, kvalitetom cestovnih površina, vremenskim uvjetima. Na sl. 1.1 prikazane su ovisnosti sadržaja osnovnih tvari u sastavu ispušnih plinova.

U tablici. 1.1 prikazane su karakteristike gradskog ritma automobila i prosječne vrijednosti emisija kao postotak njihove ukupne vrijednosti za puni ciklus uvjetnog gradskog prometa.

Ugljični monoksid (CO) nastaje u motorima tijekom izgaranja obogaćenih smjesa zrak-gorivo, kao i zbog disocijacije ugljičnog dioksida, pri visokim temperaturama. U normalnim uvjetima, CO je plin bez boje i mirisa. Toksični učinak CO leži u njegovoj sposobnosti da dio hemoglobina u krvi pretvori u karboksihemoglobin, što uzrokuje kršenje disanja tkiva. Uz to, CO ima izravan učinak na biokemijske procese tkiva, što rezultira kršenjem metabolizma masti i ugljikohidrata, ravnoteže vitamina itd. Toksični učinak CO također je povezan s njegovim izravnim učinkom na stanice središnjeg živčanog sustava. Kada je izložen čovjeku, CO uzrokuje glavobolju, vrtoglavicu, umor, razdražljivost, pospanost i bol u predjelu srca. Akutno trovanje se opaža kada se udahne zrak s koncentracijom CO većom od 2,5 mg/l tijekom 1 sata.

Tablica 1.1

Karakteristike urbanog ritma automobila

Dušikovi oksidi u ispušnim plinovima nastaju kao rezultat reverzibilne oksidacije dušika atmosferskim kisikom pod utjecajem visokih temperatura i tlaka. Kako se ispušni plinovi hlade i razrjeđuju atmosferskim kisikom, dušikov oksid se pretvara u dioksid. Dušikov oksid (NO) je bezbojni plin, dušikov dioksid (NO 2) je crveno-smeđi plin karakterističnog mirisa. Dušikovi oksidi, kada se progutaju, spajaju se s vodom. Istodobno tvore spojeve dušične i dušične kiseline u respiratornom traktu. Dušikovi oksidi nadražuju sluznicu očiju, nosa i usta. Izloženost NO 2 doprinosi razvoju plućnih bolesti. Simptomi trovanja pojavljuju se tek nakon 6 sati u obliku kašlja, gušenja, a moguć je i sve veći plućni edem. NOX također sudjeluje u stvaranju kiselih kiša.

Dušikovi oksidi i ugljikovodici su teži od zraka i mogu se akumulirati u blizini cesta i ulica. U njima se pod utjecajem sunčeve svjetlosti odvijaju razne kemijske reakcije. Razlaganje dušikovih oksida dovodi do stvaranja ozona (O 3). U normalnim uvjetima ozon je nestabilan i brzo se razgrađuje, ali se u prisutnosti ugljikovodika proces njegove razgradnje usporava. Aktivno reagira s česticama vlage i drugim spojevima, stvarajući smog. Osim toga, ozon nagriza oči i pluća.

Pojedinačni ugljikovodici CH (benzapiren) su najjači karcinogeni čiji nositelji mogu biti čestice čađe.

Kada motor radi na olovnom benzinu, zbog razgradnje tetraetil olova nastaju čestice čvrstog olovnog oksida. U ispušnim plinovima nalaze se u obliku sićušnih čestica veličine 1-5 mikrona, koje se dugo zadržavaju u atmosferi. Prisutnost olova u zraku uzrokuje ozbiljna oštećenja probavnih organa, središnjeg i perifernog živčanog sustava. Djelovanje olova na krv očituje se u smanjenju količine hemoglobina i uništavanju crvenih krvnih stanica.

Sastav ispušnih plinova dizelskih motora razlikuje se od benzinskih motora (tablica 10.2). U dizelskom motoru izgaranje goriva je potpunije. Time se proizvodi manje ugljičnog monoksida i neizgorjelih ugljikovodika. No, u isto vrijeme, zbog viška zraka u dizelskom motoru nastaje veća količina dušikovih oksida.

Osim toga, rad dizelskih motora u određenim načinima karakterizira dim. Crni dim je proizvod nepotpunog izgaranja i sastoji se od čestica ugljika (čađe) veličine 0,1-0,3 µm. Bijeli dim, koji se uglavnom proizvodi kada motor radi u praznom hodu, sastoji se uglavnom od nadražujućih aldehida, isparenih čestica goriva i kapljica vode. Plavi dim nastaje kada se ispušni plinovi hlade na zraku. Sastoji se od kapljica tekućih ugljikovodika.

Značajka ispušnih plinova dizelskih motora je sadržaj kancerogenih policikličkih aromatskih ugljikovodika, među kojima su najštetniji dioksin (ciklički eter) i benzapiren. Potonji, poput olova, pripada prvoj klasi opasnosti zagađivača. Dioksini i srodni spojevi su mnogo puta otrovniji od otrova kao što su kurare i kalij cijanid.

Tablica 1.2

Količina toksičnih komponenti (u g),

nastaje tijekom izgaranja 1 kg goriva

Akreolin je također pronađen u ispušnim plinovima (osobito kada rade dizelski motori). Miriše na spaljene masti i u razinama iznad 0,004 mg/l izaziva iritaciju gornjih dišnih puteva, kao i upalu sluznice očiju.

Tvari sadržane u ispušnim plinovima automobila mogu uzrokovati progresivno oštećenje središnjeg živčanog sustava, jetre, bubrega, mozga, genitalnih organa, letargiju, Parkinsonov sindrom, upalu pluća, endemsku ataksiju, giht, rak bronha, dermatitis, intoksikaciju, alergije, respiratorne i druge bolesti . Vjerojatnost pojave bolesti povećava se s povećanjem vremena izloženosti štetnim tvarima i njihove koncentracije.

1.2. Zakonska ograničenja emisija štetnih tvari

Prvi koraci za ograničavanje količine štetnih tvari u ispušnim plinovima napravljeni su u Sjedinjenim Državama, gdje je problem zagađenja plinom u velikim gradovima postao najhitniji nakon Drugog svjetskog rata. U kasnim 60-ima, kada su se megagradovi Amerike i Japana počeli gušiti od smoga, vladina povjerenstva ovih zemalja preuzela su inicijativu. Zakonski akti o obveznom smanjenju otrovnih emisija iz novih automobila natjerali su proizvođače da poboljšaju motore i razviju sustave neutralizacije.

Godine 1970. u Sjedinjenim Državama donesen je zakon prema kojem je razina toksičnih komponenti u ispušnim plinovima automobila iz 1975. godine trebala biti manja od one iz 1960. automobila: CH - za 87%, CO - za 82% i NOx - za 24%. Slični zahtjevi su legalizirani u Japanu i Europi.

Razvoj paneuropskih pravila, propisa i standarda u području automobilske ekologije provodi Odbor za unutarnji promet u okviru Ekonomske komisije Ujedinjenih naroda za Europu (UNECE). Dokumenti koje izdaje nazivaju se Pravilima UNECE-a i obvezni su za zemlje sudionice Ženevskog sporazuma iz 1958., kojemu se pridružila i Rusija.

Prema tim pravilima, dopuštene emisije štetnih tvari od 1993. su ograničene: za ugljični monoksid sa 15 g/km 1991. na 2,2 g/km 1996., a za zbroj ugljikovodika i dušikovih oksida sa 5,1 g/km 1991. do 0,5 g/km 1996. godine. Godine 2000. uvedeni su još stroži standardi (slika 1.2). Također je predviđeno oštro pooštravanje standarda za dizelske kamione (slika 1.3).

Riža. 1.2. Dinamika granica emisije

za vozila do 3,5 tone (benzin)

Standardi uvedeni za automobile 1993. zvali su se EBPO-I, 1996. - EURO-II, 2000. - EURO-III. Uvođenje ovakvih normi dovelo je europske propise na razinu američkih standarda.

Uz kvantitativno pooštravanje normi, događa se i njihova kvalitativna promjena. Umjesto ograničenja dima, uvedeno je racioniranje krutih čestica na čijoj se površini adsorbiraju aromatični ugljikovodici opasni po zdravlje ljudi, posebice benzapiren.

Regulacija emisije čestica ograničava količinu čestica u puno većoj mjeri od ograničenja dima, što omogućuje procjenu samo one količine čestica koja čini vidljivim ispušne plinove.

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

Kako bi se ograničila emisija otrovnih ugljikovodika, uvode se standardi za sadržaj skupine ugljikovodika bez metana u ispušnim plinovima. Planira se uvesti ograničenja na oslobađanje formaldehida. Predviđeno je ograničenje isparavanja goriva iz sustava napajanja automobila s benzinskim motorima.

I u SAD-u i u UNECE pravilima regulirana je kilometraža automobila (80 tisuća i 160 tisuća km), tijekom koje moraju biti u skladu s utvrđenim standardima toksičnosti.

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

Osamdesetih godina GOST 17.2.2.03-87 „Zaštita prirode. Atmosfera. Norme i metode za mjerenje sadržaja ugljičnog monoksida i ugljikovodika u ispušnim plinovima vozila s benzinskim motorima. Sigurnosni zahtjevi” i GOST 17.2.2.01-84 “Zaštita prirode. Atmosfera. Dizeli su automobilski. Ispušni dim. Norme i metode mjerenja”.

Norme su, sukladno rastu flote i orijentaciji na slične UNECE propise, postupno pooštravane. Međutim, već od početka 90-ih, ruski standardi u pogledu krutosti počeli su biti značajno inferiorniji od standarda koje je uveo UNECE.

Razlozi zaostatka su nepripremljenost infrastrukture za rad automobilske i traktorske opreme. Za prevenciju, popravak i održavanje vozila opremljenih elektronikom i sustavima neutralizacije potrebna je razvijena mreža servisnih postaja s kvalificiranim osobljem, suvremenom opremom za popravak i mjernom opremom, uključujući i na terenu.

Na snazi je GOST 2084-77, koji predviđa proizvodnju u Rusiji benzina koji sadrže olovni tetraetilen. Prijevoz i skladištenje goriva ne jamče da olovni ostaci neće dospjeti u bezolovni benzin. Ne postoje uvjeti pod kojima bi vlasnici automobila sa sustavima neutralizacije bili zajamčeni da neće točiti gorivo s olovnim aditivima.

Unatoč tome, radi se na pooštravanju ekoloških zahtjeva. Uredbom Državnog standarda Ruske Federacije od 1. travnja 1998. br. 19 odobrena su "Pravila za obavljanje poslova u sustavu certificiranja motornih vozila i prikolica", koja određuju privremeni postupak za primjenu UNECE-a u Rusiji. Pravila broj 834 i broj 495.

Dana 1. siječnja 1999. GOST R 51105.97 „Goriva za motore s unutarnjim izgaranjem. Bezolovni benzin. Tehnički podaci". U svibnju 1999. godine, Gosstandart je usvojio rezoluciju o donošenju državnih standarda koji ograničavaju emisiju onečišćujućih tvari iz automobila. Standardi sadrže autentičan tekst s UNECE Pravilnikom br. 49 i br. 83 i stupaju na snagu 1. srpnja 2000. Iste godine standard GOST R 51832-2001 „Motori s unutarnjim izgaranjem na benzin na pogon i motorna vozila ” je usvojen. bruto mase veće od 3,5 tone, opremljen ovim motorima. Emisije štetnih tvari. Tehnički zahtjevi i metode ispitivanja”. Dana 1. siječnja 2004. GOST R 52033-2003 „Vozila s benzinskim motorima. Emisije onečišćujućih tvari s ispušnim plinovima. Norme i metode kontrole u ocjeni tehničkog stanja”.

Kako bi udovoljili sve strožim standardima za emisiju onečišćujućih tvari, proizvođači automobilske opreme unaprjeđuju sustave napajanja i paljenja, koriste alternativna goriva, neutraliziraju ispušne plinove i razvijaju kombinirane elektrane.

1.3. Alternativna goriva

U cijelom svijetu velika se pozornost pridaje zamjeni tekućih naftnih goriva ukapljenim ugljikovodičnim plinom (smjesa propan-butan) i komprimiranim prirodnim plinom (metan), kao i mješavinama koje sadrže alkohol. U tablici. 1.3 prikazani su usporedni pokazatelji emisija štetnih tvari tijekom rada motora s unutarnjim izgaranjem na različita goriva.

Tablica 1.3

Prednosti plinskog goriva su visoki oktanski broj i mogućnost korištenja pretvarača. Međutim, kada se koriste, snaga motora se smanjuje, a velika masa i dimenzije opreme za gorivo smanjuju performanse vozila. Nedostaci plinovitih goriva također uključuju visoku osjetljivost na prilagodbe opreme za gorivo. Uz nezadovoljavajuću kvalitetu proizvodnje opreme za gorivo i nisku radnu kulturu, toksičnost ispušnih plinova motora koji radi na plinsko gorivo može premašiti vrijednosti benzinske verzije.

U zemljama s vrućom klimom rasprostranjeni su automobili s motorima na alkoholna goriva (metanol i etanol). Korištenje alkohola smanjuje emisiju štetnih tvari za 20-25%. Nedostaci alkoholnih goriva uključuju značajno pogoršanje početnih kvaliteta motora te visoku korozivnost i toksičnost samog metanola. U Rusiji se alkoholna goriva za automobile trenutno ne koriste.

Ideji korištenja vodika posvećuje se sve veća pažnja, kako kod nas, tako i u inozemstvu. Izgledi ovog goriva određeni su njegovom ekološkom prihvatljivošću (za automobile koji rade na ovo gorivo, emisija ugljičnog monoksida smanjena je za 30-50 puta, dušikovih oksida za 3-5 puta, a ugljikovodika za 2-2,5 puta), neograničenosti i obnovljivost sirovina. Međutim, uvođenje vodikovog goriva ograničeno je stvaranjem energetski intenzivnih sustava za pohranu vodika u automobilu. Trenutno korištene metal-hidridne baterije, reaktori za razgradnju metanola i drugi sustavi vrlo su složeni i skupi. Uzimajući u obzir i poteškoće povezane sa zahtjevima kompaktne i sigurne proizvodnje i skladištenja vodika u automobilu, automobili s vodikovim motorom još nemaju primjetnu praktičnu primjenu.

Kao alternativu motorima s unutarnjim izgaranjem, od velikog su interesa električne elektrane koje koriste elektrokemijske izvore energije, baterije i elektrokemijske generatore. Električna vozila odlikuju se dobrom prilagodljivošću promjenjivim načinima gradskog prometa, lakoćom održavanja i ekološkom prihvatljivošću. Međutim, njihova praktična primjena ostaje problematična. Prvo, ne postoje pouzdani, lagani i dovoljno energetski intenzivni izvori elektrokemijske struje. Drugo, prijelaz voznog parka na napajanje elektrokemijskih baterija dovest će do trošenja ogromne količine energije na njihovo punjenje. Većina te energije proizvodi se u termoelektranama. Istovremeno, zbog višestruke pretvorbe energije (kemijsko - toplinsko - električno - kemijsko - električno - mehaničko), ukupna učinkovitost sustava je vrlo niska, a zagađenje okoliša područja oko elektrana višestruko će premašiti trenutne vrijednosti.

1.4. Poboljšanje sustava napajanja i paljenja

Jedan od nedostataka sustava napajanja rasplinjača je neravnomjerna raspodjela goriva po cilindrima motora. To uzrokuje neravnomjeran rad motora s unutarnjim izgaranjem i nemogućnost iscrpljivanja podešavanja rasplinjača zbog prekomjernog iscrpljivanja smjese i prestanka izgaranja u pojedinim cilindrima (povećanje CH) s obogaćenom smjesom u ostatku (visoka sadržaj CO u ispušnim plinovima). Kako bi se otklonio ovaj nedostatak, redoslijed rada cilindara je promijenjen s 1–2–4–3 na 1–3–4–2 i optimiziran je oblik usisnih cjevovoda, na primjer, korištenje prijemnika u usisu. mnogostruko. Osim toga, ispod rasplinjača su ugrađeni razni razdjelnici koji usmjeravaju protok, a usisni cjevovod se zagrijava. U SSSR-u je razvijen i uveden u masovnu proizvodnju autonomni sustav mirovanja (XX). Ove mjere omogućile su ispunjavanje zahtjeva za režime XX.

Kao što je gore spomenuto, tijekom gradskog ciklusa do 40% vremena, automobil radi u načinu prisilnog praznog hoda (PHX) - kočenje motorom. Istodobno, ispod prigušne zaklopke podtlak je mnogo veći nego u XX načinu rada, što uzrokuje ponovno obogaćivanje mješavine zraka i goriva i prestanak njenog izgaranja u cilindrima motora, te količinu štetnih emisija povećava. Kako bi se smanjile emisije u PHH načinima rada, razvijeni su sustavi prigušivanja gasa (otvarači) i EPHH ekonomajzeri za prisilni rad u praznom hodu. Prvi sustavi laganim otvaranjem gasa smanjuju podtlak ispod njega, čime se sprječava prekomjerno obogaćivanje smjese. Potonji blokiraju protok goriva u cilindre motora u PXC načinima rada. PECH sustavi mogu smanjiti količinu štetnih emisija do 20% i povećati učinkovitost goriva do 5% u gradskom radu.

Emisije dušikovih oksida NOx suzbijale su se snižavanjem temperature izgaranja zapaljive smjese. Za to su energetski sustavi benzinskih i dizelskih motora opremljeni uređajima za recirkulaciju ispušnih plinova. Sustav je pri određenim režimima rada motora propuštao dio ispušnih plinova iz ispušnog u usisni cjevovod.

Inercija sustava za doziranje goriva ne dopušta stvaranje dizajna rasplinjača koji u potpunosti zadovoljava sve zahtjeve za točnost doziranja za sve načine rada motora, posebno one prolazne. Kako bi se prevladali nedostaci rasplinjača, razvijeni su takozvani "ubrizgavajući" sustavi napajanja.

Isprva su to bili mehanički sustavi s stalnim dovodom goriva u područje usisnog ventila. Ovi sustavi omogućili su ispunjavanje početnih ekoloških zahtjeva. Trenutno su to elektroničko-mehanički sustavi s fraziranim ubrizgavanjem i povratnom spregom.

U 1970-ima, glavni način smanjenja štetnih emisija bio je korištenje sve siromašnijih mješavina zraka i goriva. Za njihovo neprekidno paljenje bilo je potrebno unaprijediti sustave paljenja kako bi se povećala snaga iskre. Sputavajući fakir u tome je bio mehanički prekid primarnog kruga i mehanički razdioba energije visokog napona. Kako bi se prevladao ovaj nedostatak, razvijeni su kontaktno-tranzistorski i beskontaktni sustavi.

Danas su sve češći sustavi bezkontaktnog paljenja sa statičkom distribucijom visokonaponske energije pod kontrolom elektroničke jedinice, koja istovremeno optimizira dovod goriva i vrijeme paljenja.

U dizelskim motorima glavni smjer poboljšanja energetskog sustava bio je povećanje tlaka ubrizgavanja. Danas je norma tlak ubrizgavanja od oko 120 MPa, za perspektivne motore do 250 MPa. To omogućuje potpunije izgaranje goriva, smanjujući sadržaj CH i čestica u ispušnim plinovima. Kao i za benzin, za dizelske pogonske sustave razvijeni su elektronički sustavi upravljanja motorom koji ne dopuštaju motorima da uđu u dimne načine rada.

Razvijaju se različiti sustavi za naknadnu obradu ispušnih plinova. Na primjer, razvijen je sustav s filterom u ispušnom traktu, koji zadržava čestice. Nakon određenog vremena rada, elektronička jedinica daje naredbu za povećanje dovoda goriva. To dovodi do povećanja temperature ispušnih plinova, što zauzvrat dovodi do izgaranja čađe i regeneracije filtera.

1.5. Neutralizacija

U istim 70-ima postalo je jasno da je nemoguće postići značajno poboljšanje situacije s toksičnošću bez upotrebe dodatnih uređaja, jer smanjenje jednog parametra dovodi do povećanja drugih. Stoga su se aktivno uključili u poboljšanje sustava naknadne obrade ispušnih plinova.

Sustavi neutralizacije su se u prošlosti koristili za automobilsku i traktorsku opremu koja radi u posebnim uvjetima, kao što su tuneliranje i razvoj rudnika.

Dva su osnovna principa za izradu pretvarača - toplinski i katalitički.

Toplinski pretvarač je komora za izgaranje, koja se nalazi u ispušnom traktu motora za naknadno izgaranje produkata nepotpunog izgaranja goriva - CH i CO. Može se ugraditi na mjesto ispušnog cjevovoda i obavljati svoje funkcije. Reakcije oksidacije CO i CH odvijaju se prilično brzo na temperaturama iznad 830 °C i u prisutnosti nevezanog kisika u reakcijskoj zoni. Toplinski pretvarači se koriste na motorima s pozitivnim paljenjem, u kojima se osigurava temperatura potrebna za učinkovit tijek reakcija toplinske oksidacije bez dovoda dodatnog goriva. Ionako visoka temperatura ispušnih plinova ovih motora raste u reakcijskoj zoni kao posljedica izgaranja dijela CH i CO, čija je koncentracija mnogo veća od one u dizelskim motorima.

Termički neutralizator (slika 1.4) sastoji se od kućišta s ulaznim (izlaznim) cijevima i jednim ili dva umetka plamene cijevi od čeličnog lima otpornog na toplinu. Dobro miješanje dodatnog zraka potrebnog za oksidaciju CH i CO s ispušnim plinovima postiže se intenzivnim stvaranjem vrtloga i turbulencije plinova pri strujanju kroz rupe u cijevima i kao rezultat promjene smjera njihova kretanja od strane pregradni sustav. Za učinkovito naknadno izgaranje CO i CH potrebno je dovoljno dugo vrijeme, pa je brzina plinova u pretvaraču niska, zbog čega je njegov volumen relativno velik.

Riža. 1.4. Toplinski pretvarač

Kako bi se spriječio pad temperature ispušnih plinova kao posljedica prijenosa topline na zidove, ispušni cjevovod i pretvarač su prekriveni toplinskom izolacijom, u ispušne kanale ugrađeni su toplinski štitovi, a pretvarač se postavlja što bliže moguće motoru. Unatoč tome, potrebno je značajno vrijeme za zagrijavanje termalnog pretvarača nakon pokretanja motora. Kako bi se to vrijeme smanjilo, povećava se temperatura ispušnih plinova, što se postiže obogaćivanjem zapaljive smjese i smanjenjem vremena paljenja, iako oboje povećavaju potrošnju goriva. Takvim se mjerama pribjegava kako bi se održao stabilan plamen tijekom prolaznog rada motora. Umetak plamena također doprinosi smanjenju vremena do početka učinkovite oksidacije CH i CO.

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

Jednokomponentni i dvokomponentni neutralizatori oksidacijskog tipa naknadno izgaraju (reoksidiraju) CO (jednokomponentni) i CH (dvokomponentni).

2CO + O 2 \u003d 2CO 2(na 250-300°S).

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

Katalizator je kućište od nehrđajućeg čelika uključeno u ispušni sustav. Noseći blok aktivnog elementa nalazi se u kućištu. Prvi neutralizatori bili su punjeni metalnim kuglicama obloženim tankim slojem katalizatora (vidi sliku 1.5).

Riža. 1.5. Uređaj za katalizator

Kao aktivne tvari korištene su: aluminij, bakar, krom, nikal. Glavni nedostaci pretvarača prve generacije bili su niska učinkovitost i kratak vijek trajanja. Katalizatori na bazi plemenitih metala - platine i paladija - pokazali su se najotpornijim na "otrovne" učinke sumpora, organosilicija i drugih spojeva nastalih kao rezultat izgaranja goriva i ulja sadržanih u cilindru motora.

Nositelj aktivne tvari u takvim neutralizatorima je posebna keramika - monolit s mnogo uzdužnih saća. Na površinu saća nanosi se posebna gruba podloga. To omogućuje povećanje efektivne kontaktne površine premaza s ispušnim plinovima do ~20 tisuća m 2 . Količina plemenitih metala taloženih na podlozi u ovom području je 2-3 grama, što omogućuje organiziranje masovne proizvodnje relativno jeftinih proizvoda.

Keramika može izdržati temperature do 800–850 °C. Neispravnosti sustava napajanja (otežano pokretanje) i produljeni rad na ponovno obogaćenoj radnoj smjesi dovode do činjenice da će višak goriva izgorjeti u pretvaraču. To dovodi do taljenja stanica i kvara pretvarača. Danas se metalno saće koristi kao nosilac katalitičkog sloja. To omogućuje povećanje površine radne površine, postizanje manjeg protutlaka, ubrzavanje zagrijavanja pretvarača na radnu temperaturu i proširenje temperaturnog raspona na 1000–1050 °C.

Redukcioni medijski katalizatori, ili trosmjerni neutralizatori, koriste se u ispušnim sustavima, kako za smanjenje emisije CO i CH, tako i za smanjenje emisije dušikovih oksida. Katalitički sloj pretvarača sadrži, osim platine i paladija, i element rijetke zemlje rodij. Kao rezultat kemijskih reakcija na površini katalizatora zagrijanog na 600-800 ° C, CO, CH, NOx sadržani u ispušnim plinovima pretvaraju se u H 2 O, CO 2, N 2:

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

2NO + 2H 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.

Učinkovitost trosmjernog katalizatora doseže 90% u stvarnim radnim uvjetima, ali samo pod uvjetom da se sastav zapaljive smjese razlikuje od stehiometrijskog za najviše 1%.

Zbog promjena parametara motora zbog njegovog trošenja, rada u nestacionarnim načinima rada, pomaka postavki elektroenergetskog sustava, nije moguće održati stehiometrijski sastav zapaljive smjese samo zbog dizajna rasplinjača ili mlaznica. Potrebna je povratna informacija koja bi procijenila sastav mješavine zraka i goriva koja ulazi u cilindre motora.

Do danas je najviše korišten sustav povratne sprege koji koristi tzv Senzor kisika(lambda sonda) na bazi cirkonijeve keramike ZrO 2 (sl. 1.6).

Osjetljivi element lambda sonde je cirkonijski poklopac 2 . Unutarnja i vanjska površina kapice prekrivene su tankim slojevima legure platine i rodija, koji djeluju kao vanjski 3 i unutarnje 4 elektrode. S navojnim dijelom 1 senzor je ugrađen u ispušni trakt. U ovom slučaju, vanjska elektroda se pere obrađenim plinovima, a unutarnja - atmosferskim zrakom.

Riža. 1.6. Dizajn senzora kisika

Cirkonijev dioksid na temperaturama iznad 350°C poprima svojstvo elektrolita, a senzor postaje galvanska ćelija. Vrijednost EMF-a na elektrodama senzora određena je omjerom parcijalnih tlakova kisika na unutarnjoj i vanjskoj strani osjetnog elementa. U prisutnosti slobodnog kisika u ispušnim plinovima, senzor stvara EMF reda veličine 0,1 V. U nedostatku slobodnog kisika u ispušnim plinovima, EMF raste gotovo naglo na 0,9 V.

Sastav smjese kontrolira se nakon što se senzor zagrije na radne temperature. Sastav smjese održava se promjenom količine goriva koja se dovodi u cilindre motora na granici prijelaza EMF sonde s niskog na visoki napon. Kako bi se smanjilo vrijeme za postizanje načina rada, koriste se senzori s električnim grijanjem.

Glavni nedostaci sustava s povratnom spregom i trosmjernim katalitičkim pretvaračem su: nemogućnost rada motora na olovno gorivo, prilično nizak resurs pretvarača i lambda sonde (oko 80.000 km) i povećanje otpora ispušnih plinova. sustav.

Bibliografija

Vyrubov D.N. Motori s unutarnjim izgaranjem: teorija klipnih i kombiniranih motora / D.N. Vyrubov i dr. M.: Mashinostroenie, 1983.
Motori za automobile i traktore. (Teorija, energetski sustavi, projekti i proračun) / Ed. I. M. Lenjin. M.: Više. škola, 1969.
Automobilski i traktorski motori: Za 2 sata Projektiranje i proračun motora / Ed. I. M. Lenjin. 2. izd., dodaj. i prerađena. M.: Više. škola, 1976.
Motori s unutarnjim izgaranjem: Projektiranje i rad klipnih i kombiniranih motora / Ed. A. S. Orlin, M. G. Kruglov. 3. izd., prerađeno. i dodatni M.: Mashinostroenie, 1980.
Arkhangelsky V. M. Automobilski motori / V. M. Arkhangelsky. M.: Mashinostroenie, 1973.
Kolčin A. I. Proračun motora automobila i traktora / A. I. Kolčin, V. P. Demidov. M.: Više. škola, 1971.
Motori s unutarnjim izgaranjem / Ed. dr. teh. znanosti prof. V. N. Lukanin. M.: Više. škola, 1985.
Khachiyan A.S. Motori s unutarnjim izgaranjem / A.S. Khachiyan et al. M.: Vyssh. škola, 1985.
Ross Tweg. Sustavi za ubrizgavanje benzina. Uređaj, održavanje, popravak: Prakt. dodatak / Ross Tweg. M.: Izdavačka kuća "Za volanom", 1998.