Tóm tắt: Ảnh hưởng của động cơ đốt trong và tình hình môi trường. Các vấn đề môi trường sử dụng nhiệt

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến thức là đơn giản. Sử dụng biểu mẫu bên dưới

Các sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà khoa học trẻ sử dụng nền tảng tri thức trong học tập và làm việc sẽ rất biết ơn các bạn.

TRƯỜNG CAO ĐNG KIM LOẠI SEROV

trừu tượng

về cơ sở sinh thái của quản lý thiên nhiên

về chủ đề:Các vấn đề môi trường liên quan đến phát triển năng lượng

Hoàn thànhmột: sinh viên

bộ phận thư tín

IVkhóa học nhóm TiTO

Sochneva Natalia

Kiểm tra bởi: giáo viên

Chernysheva N.G.

Giới thiệu

1. Vấn đề môi trường của kỹ thuật nhiệt điện

2. Vấn đề môi trường của thủy điện

3. Các vấn đề về điện hạt nhân

4. Một số cách giải quyết các vấn đề của năng lượng hiện đại

Sự kết luận

Danh sách tài liệu đã sử dụng

Giới thiệu

Có một cách diễn đạt hình tượng rằng chúng ta đang sống trong kỷ nguyên của ba chữ "E": kinh tế, năng lượng, sinh thái. Đồng thời, sinh thái học với tư cách là một khoa học và một lối tư duy ngày càng thu hút sự quan tâm sâu sát của nhân loại.

Sinh thái học được coi là một ngành khoa học và học thuật, được thiết kế để nghiên cứu mối quan hệ giữa sinh vật và môi trường trong tất cả sự đa dạng của chúng. Đồng thời, môi trường không chỉ được hiểu là thế giới của tự nhiên vô tri mà còn là sự tác động của một số sinh vật hoặc quần xã của chúng lên các sinh vật và quần xã khác. Sinh thái học đôi khi chỉ gắn liền với việc nghiên cứu sinh cảnh hoặc môi trường. Tuy nhiên, điều sau là đúng về cơ bản, với sự điều chỉnh cần thiết, rằng môi trường không thể được coi là tách biệt với các sinh vật, cũng như không thể coi các sinh vật bên ngoài môi trường sống của chúng. Đây là những bộ phận cấu thành của một tổng thể chức năng duy nhất, được định nghĩa ở trên nhấn mạnh về sinh thái học là khoa học về mối quan hệ giữa sinh vật và môi trường.

Sinh thái năng lượng là một ngành sản xuất đang phát triển với tốc độ chưa từng có. Nếu dân số trong điều kiện bùng nổ dân số hiện đại tăng gấp đôi trong vòng 40-50 năm, thì trong sản xuất và tiêu thụ năng lượng, điều này xảy ra cứ sau 12-15 năm. Với tỷ lệ dân số và tỷ lệ tăng năng lượng như vậy, việc cung cấp năng lượng tăng lên như một trận tuyết lở không chỉ về tổng số mà còn tính theo đầu người.

Hiện nay, nhu cầu năng lượng được đáp ứng chủ yếu bởi ba dạng tài nguyên năng lượng: nhiên liệu hữu cơ, nước và hạt nhân nguyên tử. Năng lượng nước và năng lượng nguyên tử được con người sử dụng sau khi biến nó thành năng lượng điện. Đồng thời, một lượng đáng kể năng lượng chứa trong nhiên liệu hữu cơ được sử dụng dưới dạng nhiệt năng, và chỉ một phần của nó được chuyển đổi thành năng lượng điện. Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp, việc giải phóng năng lượng từ nhiên liệu hữu cơ gắn liền với quá trình đốt cháy của nó, và do đó, thải các sản phẩm cháy vào môi trường.

Mục đích của công việc này là nghiên cứu tác động đến môi trường của các dạng năng lượng khác nhau (nhiệt điện, thủy điện, điện hạt nhân) và xem xét các cách thức giảm thiểu phát thải và ô nhiễm từ các cơ sở năng lượng. Khi viết tiểu luận này, tôi đặt ra cho mình nhiệm vụ xác định cách giải quyết các vấn đề của mỗi dạng năng lượng được coi là.

1. Nhà sinh thái họccác vấn đề về kỹ thuật nhiệt điện

Tác động của các nhà máy nhiệt điện đến môi trường phần lớn phụ thuộc vào loại nhiên liệu được đốt cháy (rắn và lỏng).

Khi đốt cháy nhiên liệu rắn tro bay cùng với các hạt nhiên liệu chưa cháy, anhydrit lưu huỳnh và sulfuric, oxit nitơ, một lượng nhất định hợp chất flo, cũng như các sản phẩm khí của quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu đi vào khí quyển. Tro bay trong một số trường hợp có chứa, ngoài các thành phần không độc hại, còn có thêm các tạp chất có hại. Vì vậy, trong tro của than antraxit ở Donetsk, arsen được chứa với số lượng nhỏ, trong tro của Ekibastuz và một số trầm tích khác - silic điôxít tự do, trong tro của đá phiến và than ở lưu vực Kansk-Achinsk - ôxít canxi tự do.

Than đá - nhiên liệu hóa thạch dồi dào nhất trên hành tinh của chúng ta. Các chuyên gia tin rằng trữ lượng của nó sẽ tồn tại trong 500 năm. Ngoài ra, than đá được phân bổ đồng đều hơn trên toàn thế giới và có giá trị kinh tế hơn dầu mỏ. Nhiên liệu lỏng tổng hợp có thể được lấy từ than đá. Phương pháp thu nhận nhiên liệu bằng cách chế biến than đá đã được biết đến từ lâu. Tuy nhiên, giá thành của những sản phẩm này quá cao. Quá trình diễn ra ở áp suất cao. Nhiên liệu này có một lợi thế không thể chối cãi - nó có chỉ số octan cao hơn. Điều này có nghĩa là nó sẽ thân thiện với môi trường hơn.

Than bùn. Có một số tác động tiêu cực đến môi trường liên quan đến việc sử dụng năng lượng than bùn do khai thác than bùn trên quy mô lớn. Chúng bao gồm, đặc biệt, vi phạm chế độ của hệ thống nước, thay đổi cảnh quan và lớp phủ đất ở các điểm khai thác than bùn, suy giảm chất lượng nguồn nước ngọt địa phương và ô nhiễm lưu vực không khí, và sự suy giảm nghiêm trọng trong điều kiện sống động vật. Những khó khăn đáng kể về môi trường cũng nảy sinh liên quan đến nhu cầu vận chuyển và lưu trữ than bùn.

Khi đốt cháy nhiên liệu lỏng(dầu nhiên liệu) với khói lò vào không khí đi vào: anhydrit lưu huỳnh và sunfua, oxit nitơ, hợp chất vanadi, muối natri, cũng như các chất được loại bỏ khỏi bề mặt của nồi hơi trong quá trình làm sạch. Từ quan điểm môi trường, nhiên liệu lỏng “hợp vệ sinh” hơn. Đồng thời, vấn đề bãi chứa tro bụi hoàn toàn biến mất, chiếm diện tích lớn, loại trừ công dụng hữu ích và là nguồn gây ô nhiễm không khí liên tục trong khu vực trạm do gió đã loại bỏ một phần tro xỉ. Không có tro bay trong các sản phẩm cháy của nhiên liệu lỏng.

Khí tự nhiên. Khi đốt cháy khí tự nhiên, các oxit nitơ là một chất gây ô nhiễm không khí đáng kể. Tuy nhiên, mức phát thải các oxit nitơ khi đốt khí tự nhiên tại các nhà máy nhiệt điện trung bình thấp hơn 20% so với khi đốt than. Điều này không phải do đặc tính của bản thân nhiên liệu, mà do đặc thù của quá trình đốt cháy. Tỷ lệ không khí dư để đốt than thấp hơn so với đốt khí tự nhiên. Do đó, khí tự nhiên là loại nhiên liệu năng lượng thân thiện với môi trường nhất về việc giải phóng các oxit nitơ trong quá trình đốt cháy.

Tác động phức tạp của các nhà máy nhiệt điện lên toàn bộ sinh quyển được minh họa trong Bảng. một.

Do đó, than, dầu và các sản phẩm dầu, khí đốt tự nhiên và ít phổ biến hơn là gỗ và than bùn được sử dụng làm nhiên liệu trong các nhà máy nhiệt điện. Các thành phần chính của vật liệu dễ cháy là carbon, hydro và oxy, lưu huỳnh và nitơ được chứa với lượng nhỏ hơn, dấu vết của kim loại và các hợp chất của chúng (thường là oxit và sulfua) cũng có mặt.

Trong ngành nhiệt điện, nguồn phát thải khí quyển lớn và chất thải rắn có trọng tải lớn là các nhà máy nhiệt điện, các xí nghiệp và các cơ sở lắp đặt điện hơi nước, tức là bất kỳ xí nghiệp nào có công việc liên quan đến đốt nhiên liệu.

Cùng với khí thải, kỹ thuật nhiệt điện tạo ra khối lượng lớn chất thải rắn. Chúng bao gồm tro và xỉ.

Các nhà máy chế biến than thải chứa 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 và Na 2 O và lên đến 5% C. Chúng xâm nhập vào các bãi thải, tạo ra bụi, khói và làm xấu đi nghiêm trọng tình trạng của bầu khí quyển và các vùng lãnh thổ lân cận.

Sự sống trên Trái đất bắt nguồn từ bầu khí quyển khử, và chỉ sau đó, sau khoảng 2 tỷ năm, sinh quyển mới dần dần biến bầu khí quyển khử thành khí quyển oxy hóa. Đồng thời, vật chất sống trước đây đã loại bỏ nhiều chất khác nhau khỏi khí quyển, đặc biệt là khí cacbonic, tạo thành các mỏ đá vôi khổng lồ và các hợp chất chứa cacbon khác. Giờ đây, nền văn minh công nghệ của chúng ta đã tạo ra một dòng khí khử mạnh mẽ, chủ yếu là do đốt nhiên liệu hóa thạch để thu được năng lượng. Trong 30 năm, từ 1970 đến 2000, khoảng 450 tỷ thùng dầu, 90 tỷ tấn than, 11 nghìn tỷ. m 3 khí (Bảng 2).

Khí thải từ nhà máy điện 1.000 MW / năm (tấn)

Phần chính của khí thải là carbon dioxide - khoảng 1 triệu tấn tính theo 1 triệu tấn carbon. Với nước thải từ nhà máy nhiệt điện, hàng năm loại bỏ 66 tấn chất hữu cơ, 82 tấn axit sunfuric, 26 tấn clorua, 41 tấn phốt phát và gần 500 tấn hạt lơ lửng. Tro từ các nhà máy điện thường chứa nồng độ cao, đất hiếm và các chất phóng xạ.

Một nhà máy nhiệt điện than cần 3,6 triệu tấn than, 150 m3 nước và khoảng 30 tỷ m3 không khí hàng năm. Những con số này không tính đến những xáo trộn về môi trường liên quan đến việc khai thác và vận chuyển than.

Xét rằng một nhà máy điện như vậy đã hoạt động tích cực trong vài thập kỷ, thì tác động của nó có thể được so sánh với tác động của một ngọn núi lửa. Nhưng nếu loại thứ hai thường thải ra các sản phẩm của núi lửa với số lượng lớn tại một thời điểm, thì nhà máy điện làm việc này mọi lúc. Trong hàng chục thiên niên kỷ, hoạt động núi lửa không thể ảnh hưởng đáng kể đến thành phần của khí quyển, và hoạt động kinh tế của con người đã gây ra những thay đổi như vậy trong khoảng 100-200 năm, chủ yếu là do đốt nhiên liệu hóa thạch và phát thải khí nhà kính do bị phá hủy. và các hệ sinh thái bị biến dạng.

Hiệu suất của các nhà máy điện còn thấp, lên tới 30 - 40%, phần lớn nhiên liệu được đốt cháy vô ích. Năng lượng nhận được được sử dụng theo cách này hay cách khác và cuối cùng biến thành nhiệt, tức là ngoài ô nhiễm hóa học, ô nhiễm nhiệt xâm nhập vào sinh quyển.

Ô nhiễm và chất thải từ các cơ sở năng lượng ở dạng khí, lỏng và pha rắn được phân bổ thành hai luồng: một là nguyên nhân gây ra những thay đổi toàn cầu, còn lại gây ra các biến đổi khu vực và địa phương. Điều này cũng đúng trong các lĩnh vực khác của nền kinh tế, nhưng việc đốt cháy năng lượng và nhiên liệu hóa thạch vẫn là một nguồn gây ô nhiễm lớn trên toàn cầu. Chúng xâm nhập vào khí quyển, và do sự tích tụ của chúng, nồng độ của các thành phần khí nhỏ của khí quyển, bao gồm cả khí nhà kính, thay đổi. Trong bầu khí quyển, xuất hiện các loại khí mà thực tế không có trong nó trước đây - chlorofluorocarbon. Đây là những chất ô nhiễm toàn cầu gây hiệu ứng nhà kính cao, đồng thời tham gia phá hủy màn ôzôn ở tầng bình lưu.

Như vậy, cần lưu ý rằng ở giai đoạn hiện nay, các nhà máy nhiệt điện đã thải ra môi trường khoảng 20% tổng lượng chất thải công nghiệp nguy hại. Chúng ảnh hưởng đáng kể đến môi trường của khu vực đặt chúng và trạng thái của toàn bộ sinh quyển. Nguy hại nhất là các nhà máy điện ngưng hoạt động bằng nhiên liệu cấp thấp. Vì vậy, khi đốt tại trạm trong 1 giờ 1060 tấn than Donetsk, 34,5 tấn xỉ được đưa ra khỏi lò của các lò hơi, 193,5 tấn tro được lấy ra từ các boongke của thiết bị lọc bụi tĩnh điện làm sạch khí 99%, và 10 triệu m 3 được thải vào khí quyển thông qua các đường ống dẫn khí thải. Các khí này, ngoài dư lượng nitơ và oxy, còn chứa 2350 tấn carbon dioxide, 251 tấn hơi nước, 34 tấn lưu huỳnh đioxit, 9,34 tấn nitơ oxit (về điôxít) và 2 tấn tro bay không bị bắt. ”Bằng thiết bị lọc bụi tĩnh điện.

Nước thải từ các nhà máy nhiệt điện, nước mưa từ vùng lãnh thổ của chúng bị nhiễm chất thải từ các chu trình công nghệ của các nhà máy điện và có chứa vanadi, niken, flo, phenol và các sản phẩm dầu khi thải vào các thủy vực có thể ảnh hưởng đến chất lượng nước và các sinh vật thủy sinh. Sự thay đổi thành phần hóa học của một số chất dẫn đến vi phạm các điều kiện môi trường sống được thiết lập trong hồ chứa và ảnh hưởng đến thành phần loài và sự phong phú của các sinh vật và vi khuẩn dưới nước, và cuối cùng có thể dẫn đến vi phạm các quá trình tự lọc của các thủy vực khỏi ô nhiễm và suy giảm tình trạng vệ sinh của chúng.

Cái gọi là ô nhiễm nhiệt của các vùng nước với các vi phạm đa dạng về tình trạng của chúng cũng rất nguy hiểm. Các nhà máy nhiệt điện sản xuất năng lượng bằng cách sử dụng tuabin dẫn động bằng hơi nước được đốt nóng. Trong quá trình hoạt động của tuabin, cần phải làm mát hơi thải bằng nước, do đó, một dòng nước liên tục rời khỏi nhà máy điện, thường được làm nóng 8-12 ° C và xả vào bể chứa. Các nhà máy nhiệt điện lớn cần lượng nước lớn. Chúng thải ra 80-90 m 3 / s nước ở trạng thái nóng. Điều này có nghĩa là một dòng nước ấm mạnh mẽ liên tục chảy vào hồ chứa, xấp xỉ quy mô của sông Matxcova.

Khu vực sưởi ấm, được hình thành tại nơi hợp lưu của một "dòng sông" ấm, là một loại phần của hồ chứa, trong đó nhiệt độ là cực đại tại điểm đập tràn và giảm dần theo khoảng cách từ nó. Các vùng sưởi của các nhà máy nhiệt điện lớn chiếm diện tích vài chục km vuông. Vào mùa đông, các hình đa giác hình thành ở vùng nóng (ở vĩ độ bắc và trung bình). Trong những tháng mùa hè, nhiệt độ ở các khu vực được làm nóng phụ thuộc vào nhiệt độ tự nhiên của nước cấp vào. Nếu nhiệt độ nước trong bể chứa là 20 ° C, thì trong vùng gia nhiệt, nó có thể đạt 28-32 ° C.

Do sự gia tăng nhiệt độ trong hồ chứa và sự vi phạm chế độ thủy nhiệt tự nhiên của chúng, các quá trình “nở” của nước được tăng cường, khả năng hòa tan của các chất khí trong nước giảm, các tính chất vật lý của nước thay đổi, tất cả các chất hóa học. và các quá trình sinh học xảy ra trong nó được tăng tốc,… Trong vùng gia nhiệt độ trong của nước giảm, pH tăng, tốc độ phân hủy các chất dễ bị oxy hóa tăng. Tốc độ quang hợp trong nước như vậy bị giảm rõ rệt.

2. Vấn đề môi trường của thủy điện

Đặc điểm quan trọng nhất của tài nguyên thủy điện so với tài nguyên nhiên liệu và năng lượng là chúng được tái tạo liên tục. Việc thiếu nhu cầu nhiên liệu cho các HPP quyết định chi phí thấp của sản lượng điện được tạo ra tại các HPP. Do đó, việc xây dựng các HPP, mặc dù được đầu tư vốn cụ thể đáng kể trên 1 kW công suất lắp đặt và thời gian xây dựng dài, đã và đang được coi trọng, đặc biệt khi nó gắn với vị trí của các ngành công nghiệp sử dụng nhiều điện.

Nhà máy thủy điện là một tổ hợp các công trình và thiết bị mà năng lượng của dòng nước được biến đổi thành năng lượng điện. Nhà máy thủy điện bao gồm một loạt các cấu trúc thủy lực cung cấp nồng độ cần thiết của dòng nước và tạo ra áp suất, và thiết bị điện chuyển năng lượng của nước chuyển động dưới áp lực thành năng lượng quay cơ học, sau đó được chuyển thành năng lượng điện. .

Mặc dù năng lượng thu được từ các nguồn thủy điện khá rẻ nhưng tỷ trọng của chúng trong cán cân năng lượng đang giảm dần. Điều này là do sự cạn kiệt của các nguồn tài nguyên rẻ nhất và dung tích lãnh thổ lớn của các hồ chứa ở vùng đất thấp. Người ta tin rằng trong tương lai, sản lượng thủy điện trên thế giới sẽ không vượt quá 5% tổng sản lượng.

Một trong những lý do quan trọng nhất làm giảm tỷ trọng năng lượng nhận được tại các HPP là do tác động mạnh mẽ của tất cả các giai đoạn xây dựng và vận hành các công trình thủy lợi lên môi trường (Bảng 3).

Theo nhiều nghiên cứu khác nhau, một trong những tác động quan trọng nhất của thủy điện đối với môi trường là sự biến đổi của nhiều diện tích đất màu mỡ (vùng ngập lũ) để làm hồ chứa. Ở Nga, nơi không quá 20% năng lượng điện được sản xuất thông qua việc sử dụng các nguồn thủy điện, ít nhất 6 triệu ha đất đã bị ngập trong quá trình xây dựng các nhà máy thủy điện. Các hệ sinh thái tự nhiên đã bị phá hủy tại vị trí của chúng.

Các khu vực đất đáng kể gần các hồ chứa đang bị ngập lụt do mực nước ngầm dâng cao. Những vùng đất này, theo quy luật, được xếp vào loại đất ngập nước. Trong điều kiện bằng phẳng, những vùng đất ngập nước có thể bị ngập từ 10% trở lên. Sự phá hủy các vùng đất và hệ sinh thái của chúng cũng xảy ra do sự phá hủy của chúng bởi nước (mài mòn) trong quá trình hình thành đường bờ biển. Quá trình mài mòn thường kéo dài trong nhiều thập kỷ, dẫn đến việc xử lý khối lượng lớn đất, ô nhiễm nước và phù sa của các hồ chứa. Do đó, việc xây dựng các hồ chứa có liên quan đến sự vi phạm nghiêm trọng chế độ thủy văn của các con sông, hệ sinh thái của chúng và thành phần loài của các loài thủy sinh.

Trong các hồ chứa, sự ấm lên của nước tăng lên mạnh mẽ, điều này làm gia tăng sự mất oxy và các quá trình khác do ô nhiễm nhiệt gây ra. Sau đó, cùng với sự tích tụ của các chất sinh học, tạo điều kiện cho sự phát triển quá mức của các thủy vực và sự phát triển thâm canh của các loại tảo, bao gồm cả những loài có màu xanh lam độc. Vì những lý do này, cũng như do quá trình thay mới của nước chậm, khả năng tự làm sạch của chúng bị giảm mạnh.

Chất lượng nước suy giảm dẫn đến cái chết của nhiều cư dân. Tỷ lệ mắc bệnh của đàn cá ngày càng cao, đặc biệt là khả năng dễ nhiễm giun sán. Chất lượng mùi vị của cư dân trong môi trường nước bị giảm đi.

Các tuyến đường di cư của cá đang bị gián đoạn, bãi cỏ, bãi đẻ, ... đang bị phá hủy. Sông Volga phần lớn đã không còn ý nghĩa như một bãi đẻ cho cá tầm Caspi sau khi xây dựng một trạm thủy điện trên đó.

Cuối cùng, các hệ thống sông bị chặn bởi các hồ chứa chuyển từ hệ thống trung chuyển thành hệ thống tích tụ quá cảnh. Ngoài các chất sinh học, các kim loại nặng, nguyên tố phóng xạ và nhiều loại thuốc trừ sâu có tuổi thọ cao được tích tụ ở đây. Các sản phẩm tích lũy khiến việc sử dụng các vùng lãnh thổ bị chiếm giữ bởi các hồ chứa sau khi thanh lý là vấn đề.

Các bể chứa có tác động đáng kể đến các quá trình khí quyển. Ví dụ, ở các vùng khô hạn (khô cằn), lượng bốc hơi từ bề mặt của các hồ chứa vượt quá lượng bốc hơi từ bề mặt đất bằng nhau hàng chục lần.

Nhiệt độ không khí giảm và hiện tượng sương mù tăng lên đi kèm với tăng bốc hơi. Sự khác biệt giữa cân bằng nhiệt của các hồ chứa và vùng đất liền kề quyết định sự hình thành các luồng gió cục bộ như gió thổi. Những hiện tượng này, cũng như các hiện tượng khác, dẫn đến sự thay đổi hệ sinh thái (không phải lúc nào cũng tích cực), thay đổi thời tiết. Một số trường hợp trên diện tích các hồ cần chuyển hướng nông nghiệp. Ví dụ, ở các vùng phía Nam nước ta, một số cây trồng ưa nhiệt (dưa) không có thời gian chín, tỷ lệ bệnh của cây tăng lên, chất lượng sản phẩm giảm sút.

Chi phí xây dựng công trình thủy lợi vì môi trường thấp hơn đáng kể ở các vùng miền núi, nơi các hồ chứa thường có diện tích nhỏ. Tuy nhiên, ở những vùng núi có nhiều địa chấn, các hồ chứa có thể gây ra động đất. Khả năng xảy ra lở đất và khả năng xảy ra thảm họa do các đập có thể bị phá hủy ngày càng gia tăng. Do đó, vào năm 1960, ở Ấn Độ (bang Gunjarat), do một vụ vỡ đập, nước đã cướp đi sinh mạng của 15.000 người.

Do đặc thù của công nghệ sử dụng năng lượng nước, các công trình thủy điện biến đổi các quá trình tự nhiên trong thời gian rất dài. Ví dụ, một hồ chứa nhà máy thủy điện (hoặc một hệ thống các hồ chứa trong trường hợp thác nhà máy thủy điện) có thể tồn tại hàng chục và hàng trăm năm, trong khi thay cho nguồn nước tự nhiên, một vật thể nhân tạo nảy sinh với sự điều tiết nhân tạo các quá trình tự nhiên - một hệ thống tự nhiên-kỹ thuật (NTS). Trong trường hợp này, nhiệm vụ được giảm xuống thành một PTS như vậy sẽ đảm bảo sự hình thành đáng tin cậy và an toàn với môi trường của khu phức hợp. Đồng thời, tỷ lệ giữa các hệ thống phụ chính của PTS (vật thể nhân tạo và môi trường tự nhiên) có thể khác nhau đáng kể tùy thuộc vào các ưu tiên đã chọn - kỹ thuật, môi trường, kinh tế xã hội, v.v. và nguyên tắc môi trường. Ví dụ, an toàn có thể được xây dựng như duy trì một trạng thái ổn định nhất định của PTS đã tạo.

Một cách hiệu quả để giảm lũ lụt cho các vùng lãnh thổ là tăng số lượng HPP trong một dòng thác với sự giảm áp suất ở mỗi giai đoạn và do đó, bề mặt hồ chứa.

Một vấn đề môi trường khác của thủy điện liên quan đến việc đánh giá chất lượng môi trường nước. Ô nhiễm nguồn nước hiện nay không phải do quy trình công nghệ sản xuất điện của các nhà máy thủy điện (lượng ô nhiễm do nước thải của các nhà máy thủy điện là một tỷ lệ nhỏ không đáng kể trong tổng khối lượng ô nhiễm của khu liên hợp kinh tế) mà do chất lượng kém của công tác vệ sinh và kỹ thuật trong quá trình tạo hồ chứa và xả nước thải chưa qua xử lý vào các vật thể nước.

Hầu hết các chất dinh dưỡng do các con sông mang lại được giữ lại trong các hồ chứa. Trong thời tiết ấm áp, tảo có thể sinh sôi hàng loạt ở các lớp bề mặt của một hồ chứa giàu dinh dưỡng, hoặc phú dưỡng. Trong quá trình quang hợp, tảo tiêu thụ chất dinh dưỡng từ bể chứa và tạo ra một lượng lớn oxy. Tảo chết làm cho nước có mùi và vị khó chịu, phủ một lớp dày lên đáy và ngăn không cho người dân nghỉ ngơi trên bờ hồ chứa.

Trong những năm đầu tiên sau khi hồ chứa được lấp đầy, rất nhiều thảm thực vật bị phân hủy xuất hiện trong đó, và đất “mới” có thể làm giảm đáng kể mức oxy trong nước. Sự thối rữa của các chất hữu cơ có thể dẫn đến việc giải phóng một lượng lớn khí nhà kính - mêtan và carbon dioxide.

Xem xét tác động của HPP đối với môi trường, người ta vẫn nên lưu ý đến chức năng tiết kiệm tuổi thọ của HPPs. Như vậy, việc sản xuất mỗi tỷ kWh điện tại các nhà máy thủy điện thay vì nhà máy nhiệt điện sẽ làm giảm tỷ lệ tử vong 100-226 người mỗi năm.

3. Các vấn đề về điện hạt nhân

Điện hạt nhân hiện có thể được coi là triển vọng nhất. Điều này là do dự trữ nhiên liệu hạt nhân tương đối lớn và tác động nhẹ nhàng đến môi trường. Những lợi thế cũng bao gồm khả năng xây dựng một nhà máy điện hạt nhân mà không bị ràng buộc với các mỏ tài nguyên, vì việc vận chuyển chúng không đòi hỏi chi phí đáng kể do khối lượng nhỏ. Chỉ cần nói rằng 0,5 kg nhiên liệu hạt nhân cho phép bạn nhận được nhiều năng lượng như đốt 1000 tấn than.

Người ta biết rằng các quá trình cơ bản để sản xuất năng lượng tại các nhà máy điện hạt nhân - phản ứng phân hạch của hạt nhân nguyên tử - nguy hiểm hơn nhiều so với ví dụ, quá trình đốt cháy. Đó là lý do tại sao lần đầu tiên trong lịch sử phát triển công nghiệp, năng lượng hạt nhân thực hiện nguyên tắc an toàn tối đa với năng suất cao nhất có thể khi tạo ra năng lượng.

Nhiều năm kinh nghiệm vận hành các nhà máy điện hạt nhân ở tất cả các nước cho thấy chúng không có tác động đáng kể đến môi trường. Đến năm 2000, thời gian hoạt động trung bình của NPP là 20 năm. Độ tin cậy, an toàn và hiệu quả kinh tế của nhà máy điện hạt nhân không chỉ dựa trên các quy định chặt chẽ về vận hành nhà máy điện hạt nhân mà còn dựa trên việc giảm thiểu đến mức thấp nhất tác động của nhà máy điện hạt nhân đến môi trường.

Trong bảng. 4 trình bày số liệu so sánh của các nhà máy điện hạt nhân và nhà máy nhiệt điện về mức tiêu thụ nhiên liệu và ô nhiễm môi trường trong năm ở công suất 1000 MW.

Tiêu thụ nhiên liệu và ô nhiễm môi trường

Trong quá trình vận hành bình thường của các nhà máy điện hạt nhân, việc phát tán các nguyên tố phóng xạ ra môi trường là rất nhỏ. Trung bình, chúng thấp hơn 2-4 lần so với các nhà máy nhiệt điện có cùng công suất.

Đến tháng 5 năm 1986, 400 đơn vị điện hoạt động trên thế giới và cung cấp hơn 17% sản lượng điện đã làm tăng mức phóng xạ tự nhiên không quá 0,02%. Trước khi xảy ra thảm họa Chernobyl ở nước ta, không có ngành nào có mức độ thương vong công nghiệp thấp hơn các nhà máy điện hạt nhân. 30 năm trước thảm kịch, 17 người chết vì tai nạn, và thậm chí sau đó không phải vì lý do phóng xạ. Sau năm 1986, nguy cơ môi trường chính của các nhà máy điện hạt nhân bắt đầu gắn liền với khả năng xảy ra tai nạn. Mặc dù xác suất của chúng tại các nhà máy điện hạt nhân hiện đại là thấp, nhưng không loại trừ khả năng này. Những vụ tai nạn lớn nhất thuộc loại này bao gồm tai nạn xảy ra tại tổ máy số 4 của nhà máy điện hạt nhân Chernobyl.

Theo nhiều nguồn khác nhau, tổng lượng thải ra của các sản phẩm phân hạch từ những sản phẩm chứa trong lò phản ứng nằm trong khoảng từ 3,5% (63 kg) đến 28% (50 tấn). Để so sánh, cần lưu ý rằng quả bom ném xuống Hiroshima chỉ mang lại 740 g chất phóng xạ.

Hậu quả của vụ tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl, một vùng lãnh thổ trong bán kính hơn 2 nghìn km, bao gồm hơn 20 bang, đã bị nhiễm phóng xạ. Trong ranh giới của Liên Xô cũ, 11 khu vực bị ảnh hưởng, nơi có 17 triệu người sinh sống. Tổng diện tích các vùng lãnh thổ bị ô nhiễm vượt quá 8 triệu ha, hay 80.000 km 2. Tại Nga, các vùng Bryansk, Kaluga, Tula và Oryol bị thiệt hại nặng nề nhất. Có những điểm ô nhiễm ở Belgorod, Ryazan, Smolensk, Leningrad và các vùng khác. Hậu quả của vụ tai nạn là 31 người chết và hơn 200 người bị nhiễm một liều phóng xạ dẫn đến bệnh nhiễm xạ. 115 nghìn người đã được sơ tán khỏi khu vực nguy hiểm nhất (30 km) ngay sau vụ tai nạn. Số nạn nhân và số cư dân phải sơ tán ngày càng tăng, vùng ô nhiễm ngày càng mở rộng do sự di chuyển của các chất phóng xạ theo gió, hỏa hoạn, giao thông vận tải, ... Hậu quả của vụ tai nạn sẽ ảnh hưởng đến cuộc sống của nhiều thế hệ.

Sau vụ tai nạn Chernobyl ở nhiều bang, theo yêu cầu của công chúng, các chương trình xây dựng nhà máy điện hạt nhân tạm thời bị dừng hoặc cắt giảm, nhưng năng lượng hạt nhân vẫn tiếp tục phát triển ở 32 quốc gia.

Giờ đây, các cuộc thảo luận về khả năng chấp nhận hoặc không thể chấp nhận của năng lượng hạt nhân đã bắt đầu giảm, rõ ràng là thế giới không thể một lần nữa chìm vào bóng tối hoặc phải đối mặt với những tác động cực kỳ nguy hiểm đối với bầu khí quyển của carbon dioxide và các sản phẩm đốt cháy nhiên liệu hóa thạch khác. có hại cho con người. Trong suốt năm 1990, 10 nhà máy điện hạt nhân mới đã được kết nối vào lưới điện. Việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân không dừng lại: tính đến cuối năm 1999, trên thế giới có 436 tổ máy điện hạt nhân đang hoạt động, so với 434 tổ máy đăng ký năm 1998. Tổng công suất điện của các tổ máy điện đang vận hành trên thế giới là khoảng 335 GW (1 GW = 1000 MW = 10 9 W). Các nhà máy điện hạt nhân đang vận hành đáp ứng 7% nhu cầu năng lượng của thế giới và tỷ trọng của chúng trong sản xuất điện trên thế giới là 17%. Chỉ ở Tây Âu, các nhà máy điện hạt nhân sản xuất trung bình khoảng 50% tổng lượng điện.

Nếu bây giờ chúng ta thay thế tất cả các nhà máy điện hạt nhân đang hoạt động trên thế giới bằng các nhà máy nhiệt điện, thì nền kinh tế toàn cầu, toàn bộ hành tinh của chúng ta và cá nhân mỗi người, sẽ bị thiệt hại không thể bù đắp được. Kết luận này dựa trên thực tế là việc tạo ra năng lượng tại các nhà máy điện hạt nhân đồng thời ngăn chặn việc thải ra hàng năm tới 2300 triệu tấn carbon dioxide, 80 triệu tấn sulfur dioxide và 35 triệu tấn nitơ oxit vào bầu khí quyển của Trái đất bằng cách giảm lượng nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy tại các nhà máy nhiệt điện. Ngoài ra, khi đốt cháy, nhiên liệu hữu cơ (than, dầu) thải vào khí quyển một lượng rất lớn chất phóng xạ chứa chủ yếu là đồng vị rađi với chu kỳ bán rã khoảng 1600 năm! Trong trường hợp này, sẽ không thể tách tất cả các chất độc hại này ra khỏi bầu khí quyển và bảo vệ dân số Trái đất khỏi tác động của chúng. Đây chỉ là một ví dụ cụ thể. Việc đóng cửa nhà máy điện hạt nhân Barsebæk-1 ở Thụy Điển dẫn đến việc Thụy Điển bắt đầu nhập khẩu điện từ Đan Mạch lần đầu tiên trong vòng 30 năm qua. Hậu quả môi trường của việc này như sau: tại các nhà máy nhiệt điện than ở Đan Mạch, gần 350 nghìn tấn than từ Nga và Ba Lan đã bị đốt cháy, làm tăng lượng khí thải carbon dioxide lên 4 triệu tấn (!) Mỗi năm và sự gia tăng đáng kể lượng mưa axit rơi xuống toàn bộ phần phía nam của Thụy Điển.

Việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân được thực hiện ở khoảng cách 30 - 35 km tính từ các thành phố lớn. Mặt bằng cần được thông thoáng, không bị ngập úng khi mưa lũ. Xung quanh nhà máy điện hạt nhân bố trí một khu bảo vệ vệ sinh, cấm dân cư sinh sống.

Tại Liên bang Nga, 29 tổ máy điện hiện đang vận hành tại 9 nhà máy điện hạt nhân với tổng công suất điện lắp đặt là 21,24 GW. Năm 1995-2000 Các nhà máy điện hạt nhân ở Nga hiện nay đã tạo ra hơn 13% tổng sản lượng điện của cả nước - 14,4%. Về tổng công suất lắp đặt của các nhà máy điện hạt nhân, Nga đứng thứ 5 sau Mỹ, Pháp, Nhật và Đức. Hiện tại, hơn 100 tỷ kWh được tạo ra bởi các đơn vị điện hạt nhân của đất nước đóng góp đáng kể và cần thiết vào việc cung cấp năng lượng cho khu vực châu Âu - 22% tổng lượng điện được tạo ra. Điện sản xuất tại các nhà máy điện hạt nhân rẻ hơn 30% so với các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

An toàn khi vận hành các NPP là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của ngành điện hạt nhân Nga. Tất cả các kế hoạch xây dựng, tái thiết và hiện đại hóa các nhà máy điện hạt nhân ở Nga được thực hiện chỉ tính đến các yêu cầu và tiêu chuẩn hiện đại. Một nghiên cứu về tình trạng của các thiết bị chính đang vận hành các NPP của Nga đã chỉ ra rằng có thể kéo dài tuổi thọ của nó thêm ít nhất là 5-10 năm nữa. Hơn nữa, nhờ thực hiện một tổ hợp công trình phù hợp cho từng đơn vị điện lực mà vẫn duy trì mức độ an toàn cao.

Để đảm bảo sự phát triển hơn nữa của năng lượng hạt nhân ở Nga vào năm 1998, “Chương trình phát triển năng lượng hạt nhân ở Liên bang Nga giai đoạn 1998-2000” đã được thông qua. và cho giai đoạn đến năm 2010 ”. Nó lưu ý rằng vào năm 1999, các NPP của Nga đã tạo ra nhiều năng lượng hơn 16% so với năm 1998. Để sản xuất lượng năng lượng này tại các TPP, cần 36 tỷ m3 khí trị giá 2,5 tỷ USD theo giá xuất khẩu. Mức tiêu thụ năng lượng trong nước tăng 90% được đảm bảo nhờ việc phát điện tại các nhà máy điện hạt nhân.

Đánh giá về triển vọng phát triển năng lượng hạt nhân thế giới, hầu hết các tổ chức quốc tế có thẩm quyền tham gia nghiên cứu các vấn đề năng lượng và nhiên liệu toàn cầu đều cho rằng sau năm 2010-2020. trên thế giới, nhu cầu xây dựng nhà máy điện hạt nhân quy mô lớn sẽ lại tăng lên. Theo phiên bản hiện thực, người ta dự đoán rằng vào giữa TK XXI. khoảng 50 quốc gia sẽ có điện hạt nhân. Đồng thời, tổng công suất lắp đặt điện của các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới sẽ tăng gần gấp đôi vào năm 2020, đạt 570 GW và đến năm 2050 là 1100 GW.

4. Một số cách giải quyết các vấn đề của năng lượng hiện đại

Không còn nghi ngờ gì nữa, trong tương lai gần, nhiệt năng sẽ vẫn chiếm ưu thế trong cán cân năng lượng của thế giới và từng quốc gia. Khả năng cao là tăng tỷ trọng than và các loại nhiên liệu kém sạch khác trong sản xuất năng lượng. Về vấn đề này, chúng tôi sẽ xem xét một số cách thức và phương pháp sử dụng chúng, có thể làm giảm đáng kể tác động tiêu cực đến môi trường. Các phương pháp này chủ yếu dựa trên việc cải tiến công nghệ chuẩn bị nhiên liệu và thu gom chất thải nguy hại. Trong số đó là những điều sau đây:

1. Sử dụng và cải tiến các thiết bị làm sạch. Hiện nay, nhiều nhà máy nhiệt điện thu được khí thải rắn chủ yếu bằng cách sử dụng nhiều loại bộ lọc khác nhau. Lưu huỳnh đioxit, chất ô nhiễm mạnh nhất, không bị thu giữ ở nhiều TPP hoặc bị thu giữ với số lượng hạn chế. Đồng thời, có các nhà máy nhiệt điện (Mỹ, Nhật Bản), thực hiện việc thanh lọc gần như hoàn toàn chất ô nhiễm này, cũng như khỏi các ôxít nitơ và các chất ô nhiễm có hại khác. Đối với điều này, các cài đặt khử lưu huỳnh đặc biệt (để thu giữ lưu huỳnh đioxit và trioxit) và khử nitơ (để thu giữ các oxit nitơ) được sử dụng. Các oxit của lưu huỳnh và nitơ được bắt giữ rộng rãi nhất được thực hiện bằng cách cho khí thải đi qua dung dịch amoniac. Sản phẩm cuối cùng của quá trình này là amoni nitrat, được sử dụng làm phân bón khoáng, hoặc dung dịch natri sulfit (nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất). Việc lắp đặt như vậy thu được tới 96% oxit lưu huỳnh và hơn 80% oxit nitơ. Có những phương pháp tinh chế khác từ các khí này.

2. Giảm sự xâm nhập của các hợp chất lưu huỳnh vào khí quyển thông qua quá trình khử lưu huỳnh sơ bộ (khử lưu huỳnh) than và các nhiên liệu khác (dầu, khí, đá phiến dầu) bằng phương pháp hóa học hoặc vật lý. Những phương pháp này có thể chiết xuất từ 50 đến 70% lưu huỳnh từ nhiên liệu trước khi đốt cháy.

3. Cơ hội lớn và thực sự để giảm thiểu hoặc ổn định dòng ô nhiễm vào môi trường gắn liền với tiết kiệm năng lượng. Những khả năng như vậy là đặc biệt lớn do giảm cường độ năng lượng của các sản phẩm thu được. Ví dụ, ở Hoa Kỳ, mức tiêu thụ năng lượng trung bình trên một đơn vị sản lượng ít hơn 2 lần so với ở Liên Xô trước đây. Ở Nhật Bản, mức tiêu thụ này ít hơn ba lần. Tiết kiệm năng lượng không kém phần thiết thực bằng cách giảm tiêu thụ kim loại của sản phẩm, nâng cao chất lượng và tăng tuổi thọ của sản phẩm. Nó hứa hẹn sẽ tiết kiệm năng lượng bằng cách chuyển sang các công nghệ chuyên sâu về khoa học liên quan đến việc sử dụng máy tính và các thiết bị dòng điện thấp khác.

4. Không kém phần quan trọng là các khả năng tiết kiệm năng lượng trong cuộc sống hàng ngày và tại nơi làm việc bằng cách cải thiện các đặc tính cách nhiệt của các tòa nhà. Tiết kiệm năng lượng thực sự đến từ việc thay thế đèn sợi đốt với hiệu suất khoảng 5% bằng đèn huỳnh quang, hiệu suất cao hơn nhiều lần. Việc sử dụng năng lượng điện để tạo ra nhiệt là vô cùng lãng phí. Điều quan trọng cần lưu ý là việc sản xuất năng lượng điện tại các nhà máy nhiệt điện liên quan đến việc mất đi khoảng 60-65% nhiệt năng và tại các nhà máy điện hạt nhân - ít nhất là 70% năng lượng. Năng lượng cũng bị mất khi nó được truyền qua dây dẫn trong một khoảng cách. Do đó, việc đốt cháy trực tiếp nhiên liệu để tạo ra nhiệt, đặc biệt là khí đốt, sẽ hiệu quả hơn nhiều so với việc biến nó thành điện năng và sau đó trở lại thành nhiệt.

5. Hiệu suất của nhiên liệu cũng được tăng lên rõ rệt khi nó được sử dụng thay cho nhiệt điện tại nhà máy nhiệt điện. Trong trường hợp thứ hai, các đối tượng thu năng lượng ở gần nơi tiêu thụ năng lượng hơn, và do đó tổn thất do truyền qua một khoảng cách được giảm bớt. Cùng với điện, nhiệt được sử dụng trong các nhà máy CHP, nhiệt này được thu giữ bởi các tác nhân làm mát. Điều này làm giảm đáng kể khả năng ô nhiễm nhiệt của môi trường nước. Tiết kiệm nhất là thu năng lượng từ các nhà máy CHP nhỏ (iogenation) trực tiếp trong các tòa nhà. Trong trường hợp này, sự mất nhiệt và điện được giảm đến mức tối thiểu. Các phương pháp như vậy ở các quốc gia riêng lẻ ngày càng được sử dụng nhiều hơn.

Sự kết luận

Vì vậy, tôi đã cố gắng đề cập đến tất cả các khía cạnh của một vấn đề mang tính thời sự ngày nay là "Vấn đề môi trường gắn với sự phát triển của năng lượng." Tôi đã biết điều gì đó từ tài liệu được trình bày, nhưng tôi gặp phải điều gì đó lần đầu tiên.

Kết lại, tôi muốn nói thêm rằng vấn đề môi trường là một trong những vấn đề chung của thế giới. Các chế độ độc tài chính trị, kinh tế, ý thức hệ, quân sự đã được thay thế bằng một chế độ độc tài tàn ác và nhẫn tâm hơn - chế độ độc tài đối với các nguồn tài nguyên hạn chế của sinh quyển. Biên giới trong một thế giới đã thay đổi ngày nay không được xác định bởi các chính trị gia, không phải bởi các cuộc tuần tra biên giới và không phải bởi cơ quan hải quan, mà bởi các mô hình môi trường khu vực.

Vớidanh sách các tài liệu đã sử dụng

1. Akimova T.A. Hệ sinh thái. - M.: "UNITI", 2000

2. Dyakov A.F. Các hướng phát triển chính của năng lượng ở Nga. - M.: "Phượng hoàng", 2001

3. Kiselev G.V. Vấn đề phát triển năng lượng hạt nhân. - M.: "Kiến thức", 1999.

4. Hwang T.A. Sinh thái công nghiệp. - M.: "Phượng hoàng", 2003

Tài liệu tương tự

Cấu trúc của tổ hợp nhiên liệu và năng lượng: công nghiệp dầu, than, khí đốt, công nghiệp điện. Năng lượng tác động đến môi trường. Các yếu tố chính của ô nhiễm. Các nguồn nhiên liệu tự nhiên. Sử dụng năng lượng thay thế.

bản trình bày, thêm ngày 26 tháng 10 năm 2013

Phương pháp tạo ra điện và các vấn đề môi trường liên quan. Giải quyết vấn đề môi trường cho các nhà máy nhiệt điện và điện hạt nhân. Các nguồn năng lượng thay thế: năng lượng mặt trời, gió, thủy triều, địa nhiệt và sinh khối.

bản trình bày, thêm 31/03/2015

Tác động của cơ sở điện hạt nhân đến môi trường. Vấn đề ô nhiễm nhiệt của các thủy vực. Điều chế sinh thái hàng năm của động vật phù du trong ao làm mát của NPP Novo-Voronezh. sự cần thiết phải giám sát tổng hợp các hệ sinh thái dưới nước.

tóm tắt, thêm 28/05/2015

Dầu khí là các khoáng chất trầm tích. Công nghiệp chế biến dầu khí của Okrug tự trị Khanty-Mansiysk. Vấn đề môi trường gắn với sản xuất dầu khí trên địa bàn huyện. Các cách giải quyết vấn đề môi trường ở Khanty-Mansi Autonomous Okrug.

tóm tắt, bổ sung 17/10/2007

Thực chất của các vấn đề môi trường địa phương, khu vực và toàn cầu của thời đại chúng ta. Công nghiệp như một nhân tố của tác động môi trường, tác động của nó đến các thành phần môi trường khác nhau. Cách giải quyết vấn đề và cải thiện quản lý thiên nhiên.

tóm tắt, bổ sung 17/12/2009

Phân tích các vấn đề môi trường liên quan đến tác động của tổ hợp nhiên liệu và năng lượng và các nhà máy nhiệt điện đến môi trường. Bản chất của tác động công nghệ. Mức độ phân bố của khí thải độc hại. Yêu cầu đối với nhà máy nhiệt điện thân thiện với môi trường.

tóm tắt, bổ sung 20/11/2010

Tác động của con người đến môi trường. Các vấn đề cơ bản về môi trường. Hiệu ứng nhà kính (sự nóng lên toàn cầu): lịch sử, dấu hiệu, hậu quả môi trường có thể xảy ra và cách giải quyết vấn đề. Kết tủa axit. Sự phá hủy tầng ôzôn.

hạn giấy, bổ sung 15/02/2009

Các vấn đề môi trường chính của thời đại chúng ta. Ảnh hưởng của các hoạt động kinh tế của con người đến môi trường tự nhiên. Cách giải quyết các vấn đề môi trường trong phạm vi các bang. Phá hủy tầng ozon, hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm môi trường.

tóm tắt, thêm 26/08/2014

Cách giải quyết các vấn đề môi trường của thành phố: vấn đề môi trường và ô nhiễm không khí, đất, bức xạ, nước của lãnh thổ. Giải quyết các vấn đề về môi trường: đạt tiêu chuẩn vệ sinh, giảm thiểu khí thải, tái chế.

tóm tắt, thêm 30/10/2012

Các cuộc khủng hoảng môi trường khu vực ngày càng gia tăng cùng với sự phát triển của xã hội loài người. Các đặc điểm đặc trưng của thời đại chúng ta là tác động của con người lên môi trường tự nhiên ngày càng mạnh mẽ và toàn cầu. Ô nhiễm thạch quyển, thủy quyển và khí quyển.

Tác động của các nhà máy nhiệt điện đến môi trường phần lớn phụ thuộc vào loại nhiên liệu được đốt cháy (rắn và lỏng).

Tác động phức tạp của các nhà máy nhiệt điện lên toàn bộ sinh quyển được minh họa trong Bảng. một.

Cùng với khí thải, kỹ thuật nhiệt điện tạo ra khối lượng lớn chất thải rắn. Chúng bao gồm tro và xỉ.

Khí thải từ nhà máy điện 1.000 MW / năm (tấn)

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến thức là đơn giản. Sử dụng biểu mẫu bên dưới

Các sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà khoa học trẻ sử dụng nền tảng tri thức trong học tập và làm việc sẽ rất biết ơn các bạn.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Bộ Khoa học Liên bang Nga

Đại học Hàng không Vũ trụ Bang Samara được đặt theo tên của Viện sĩ S.P. Nữ hoàng

Khoa sinh thái

Các vấn đề môi trường của động cơ đốt trong và cách giải quyết

Sinh viên R.A. Ignatenko, gr. 233

Cô giáo V.N. Vyakin

Samara 2004

Giới thiệu

Thiết bị xử lý nhiên liệu

Điều chỉnh động cơ đốt trong

Từ "lai" lạ lùng đó

kể cả khí không sắc và mùi

Sự kết luận

Giới thiệu

nhiên liệu động cơ diesel hydrocacbon

Ngày nay, một trong những vấn đề môi trường cấp bách là vấn đề vận tải bằng động cơ, vì động cơ đốt trong chạy trên các sản phẩm tinh chế có tác động con người lớn nhất đến môi trường. Hàng năm, 250 triệu tấn sol khí mịn được thải vào bầu khí quyển của Trái đất. Hiện sinh quyển chứa khoảng 3 triệu hợp chất hóa học chưa từng được tìm thấy trong tự nhiên trước đây.

Vấn đề an toàn môi trường trong hoạt động của động cơ đốt trong đòi hỏi phải phát triển các loại nhiên liệu động cơ thân thiện với môi trường.

Các vấn đề môi trường của việc sử dụng nhiên liệu hydrocacbon

Khí thải của động cơ đốt trong là nguồn chứa các chất độc hữu cơ như phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, chrysene, dibenzpyrilene, v.v., có hoạt tính gây ung thư mạnh, cũng như gây kích ứng da và màng nhầy của đường hô hấp.

Phân tích cơ chế của các phản ứng hóa học diễn ra bên trong động cơ trong quá trình đốt cháy nhiên liệu cho thấy nguyên nhân chính dẫn đến việc hình thành các chất độc hữu cơ là do nhiên liệu đốt cháy không hoàn toàn:

trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, các kim loại tạo nên hợp kim của động cơ là chất xúc tác cho nhiều quá trình hóa học dẫn đến hình thành các hợp chất thơm ngưng tụ và các dẫn xuất của chúng;

sự hình thành muội than trong quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu góp phần vào quá trình thơm hóa các hydrocacbon;

thành phần hóa học của xăng quyết định đáng kể nồng độ của các hợp chất ngưng tụ được tạo thành.

Mối nguy hiểm lớn nhất là xăng tái tạo xúc tác, do độ không bão hòa cao của các hydrocacbon cấu thành và hàm lượng hydrocacbon thơm cao.

Xăng xúc tác cracking ít nguy hiểm hơn, mặc dù nó có nhiệt trị thấp hơn.

Việc phát thải các chất độc hữu cơ hình thành trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hydrocacbon có thể được giảm thiểu theo một số cách:

tăng cường cung cấp oxy cho buồng đốt nhiên liệu sẽ làm tăng tỷ lệ đốt cháy các chất hữu cơ;

để ngăn chặn hoạt tính xúc tác của niken và sắt, là một phần của cấu trúc hợp kim của buồng đốt, bằng cách đưa vào một lượng nhỏ chì kim loại, là chất độc xúc tác cho các kim loại này;

sử dụng nhiên liệu, chủ yếu là hydrocacbon bão hòa, khí tự nhiên, ete dầu mỏ, xăng tổng hợp.

Các phương pháp hiện đại để nâng cao chất lượng của nhiên liệu diesel

Có thể thu được nhiên liệu diesel đáp ứng các yêu cầu hiện đại bằng cách nâng cao chất lượng lọc dầu và đưa vào sản xuất một gói phụ gia cho các mục đích khác nhau.

Ưu điểm chính của động cơ điêzen so với các động cơ đốt trong khác là tính hiệu quả và giá thành rẻ của nhiên liệu nên việc sử dụng chúng không ngừng được mở rộng. Việc diesel hóa ô tô và xe tải đang gia tăng trên khắp thế giới, kể cả ở Nga, đòi hỏi một giải pháp cấp bách cho các vấn đề nâng cao chất lượng nhiên liệu, vì khí thải của động cơ đốt trong đã trở thành nguồn chính gây ô nhiễm không khí.

Chính phủ các nước công nghiệp phát triển và một số tổ chức quốc tế đã thực hiện các nghiên cứu cơ bản để xác định ảnh hưởng của các yếu tố chất lượng quan trọng nhất của nhiên liệu diesel (DF) đến hiệu suất của động cơ và ô nhiễm môi trường do các sản phẩm đốt cháy. Những công trình này đã lên đến đỉnh điểm là việc áp dụng các tiêu chuẩn mới cho nhiên liệu diesel. Đặc biệt, Điều lệ Nhiên liệu Thế giới và tiêu chuẩn Châu Âu EN 590, không giống như tiêu chuẩn GOST 305-82 hiện tại của Nga, hạn chế nghiêm trọng hàm lượng lưu huỳnh, hydrocacbon thơm và đa thơm trong nhiên liệu, giới thiệu một chỉ số mới "độ bôi trơn của nhiên liệu" và thiết lập số cetan cao hơn đáng kể.

Ô tô là nguyên nhân chính gây ra khói mù ở các thành phố lớn. Tỷ trọng khí thải đạt 4/5 tổng lượng khí thải độc hại vào khí quyển.

GOST 305-82 đã không còn đáp ứng các yêu cầu hiện đại đối với các chỉ số được liệt kê ở trên, vốn đang ảnh hưởng đến tình trạng của lưu vực không khí và sức khỏe của người Nga. Cần phải áp dụng một tiêu chuẩn mới, bắt buộc, của Nga, thậm chí có thể nghiêm ngặt hơn tiêu chuẩn của Châu Âu. Sự phát triển này dường như không thể tránh khỏi. Mặc dù việc sản xuất nhiên liệu mới đòi hỏi những nỗ lực đáng kể từ các nhà lọc dầu, nhưng điều này sẽ giải quyết phần lớn các vấn đề về an toàn môi trường và hoạt động chất lượng cao của động cơ diesel.

Nếu thực tế, phần lớn nhiên liệu diesel trong nước ngày nay là sản phẩm của quá trình chưng cất dầu trong khí quyển được xử lý hydro hóa đến hàm lượng lưu huỳnh 0,2%, thì việc thu được nhiên liệu diesel hiện đại thân thiện với môi trường là một nhiệm vụ khó khăn hơn về mặt công nghệ và đạt được các chỉ số như số cetan , độ nhớt, điểm đông đặc ngày nay không thể thiếu sự ra đời của các chất phụ gia thích hợp.

Một trong những chỉ tiêu chính đánh giá chất lượng của nhiên liệu điêzen là chỉ số cetan (CN), là tiêu chí đánh giá khả năng tự cháy của nhiên liệu, xác định độ bền và hiệu suất của động cơ, mức độ hoàn thành của quá trình đốt cháy nhiên liệu và nhiều sự tôn trọng, khói và thành phần của khí thải.

Cuộc đấu tranh nhằm giảm lượng khí thải ô nhiễm nguy hiểm nhất của xe cộ - sulfur dioxide, đã dẫn đến sự xuất hiện trên thị trường của nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh thấp được xử lý hydro sâu. Tuy nhiên, trong thực tế, việc sử dụng chúng nhanh chóng vô hiệu hóa các thiết bị sử dụng nhiên liệu diesel (bơm nhiên liệu, kim phun), bởi vì. với sự giảm hàm lượng lưu huỳnh dưới 0,1% do quá trình xử lý hydro, các đặc tính bôi trơn của nhiên liệu, do các hợp chất hữu cơ dị nguyên tử tự nhiên có trong nó, giảm mạnh. Trong thực tế, độ nhớt của nhiên liệu điêzen được xác định bằng đường kính vết mòn trên máy ma sát bi đặc biệt hoặc kết quả của các thử nghiệm trên bàn trên các đơn vị quy mô đầy đủ hoặc trực tiếp trên động cơ. Nhân tiện, nó xấu đi đáng kể khi một số chất phụ gia làm giảm và tăng cetan được đưa vào nhiên liệu diesel do đặc thù của cấu trúc hóa học của chúng.

Cải thiện tính năng môi trường của nhiên liệu diesel cũng có thể được thực hiện với sự trợ giúp của các chất phụ gia chống khói, làm giảm lượng một trong những thành phần độc hại nhất của khí thải của động cơ diesel - muội than với các hợp chất đa thơm gây ung thư được hấp thụ trên nó. Hiệu quả của phụ gia chống khói phụ thuộc vào loại động cơ và phương thức hoạt động của nó. Các loại phụ gia chống khói trong nước được thể hiện chủ yếu bằng các hợp chất bari hòa tan trong nhiên liệu: IHP-702, IHP-706, EFAP-B, ECO-1. Chúng được sử dụng với nồng độ 0,05-0,2%, có thể kết hợp với phụ gia tăng cường cetan (CPP) hoặc các chất phụ gia khác. Ở nước ngoài, gần đây họ từ chối sử dụng các chất phụ gia có chứa bari do độc tính nhất định của oxit bari được thực hiện.

Ứng dụng đã được tìm thấy bởi cái gọi là. chất điều chỉnh quá trình đốt cháy (chất xúc tác), là phức chất hòa tan trong nhiên liệu của các kim loại chuyển tiếp (chủ yếu là sắt), không chỉ làm giảm hàm lượng muội than, cacbon độc hại và oxit nitơ trong khí thải mà còn làm giảm tiêu thụ nhiên liệu. Ở Nga, phụ gia cho nhiên liệu diesel FK-4, Angarad-2401 và "0010" dựa trên các hợp chất sắt phức tạp được chấp thuận sử dụng.

Một phân tích về các xu hướng chính trong sự phát triển của lọc dầu cho thấy rằng một trong những cách hiệu quả nhất để có được nhiên liệu diesel hiện đại thân thiện với môi trường, cùng với quá trình hydro hóa sâu, là sử dụng các loại phụ gia tương thích lẫn nhau thuộc thế hệ mới nhất, theo quy luật, như một phần của gói.

Thiết bị xử lý nhiên liệu

Bạn có thể thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh "khí thải" tại các trạm dịch vụ.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học Nga đã nghiên cứu vấn đề cải thiện tính thân thiện với môi trường của động cơ đốt trong sử dụng các sản phẩm dầu mỏ (xăng, nhiên liệu điêzen, dầu mazut, dầu hỏa) làm nhiên liệu. Trong nhiều nghiên cứu, các nhà khoa học nhận thấy rằng nhiên liệu thay đổi các đặc tính của nó dưới tác động của điện trường. Kết quả thử nghiệm của loại nhiên liệu "biến đổi" cho thấy nó có thể làm giảm đáng kể hàm lượng các chất độc hại trong khí thải - và không chỉ. Các thử nghiệm sâu hơn cho thấy nhiên liệu thử nghiệm có một số phẩm chất tích cực khác: giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng công suất động cơ, giảm tiếng ồn động cơ và khởi động dễ dàng hơn trong thời tiết lạnh, làm sạch buồng đốt và tăng tuổi thọ của bộ công suất.

Sau khi công nghệ này được cấp bằng sáng chế, công ty Nga A.M.B. Sphere ”đã phát triển các mẫu công nghiệp của một thiết bị xử lý nhiên liệu mới, đã vượt qua thành công các thử nghiệm vận hành và băng ghế độc lập tại các viện nghiên cứu hàng đầu ở Nga và các nước láng giềng. Sau đó, các thiết bị, nhận được thương hiệu "Sphere 2000", được thử nghiệm trong điều kiện thực tế trên ô tô khi lái trong nhiều chu kỳ khác nhau (nội thành, ngoại ô và hỗn hợp). Các bài kiểm tra liên quan đến xe tải và ô tô mới và đã qua sử dụng được sản xuất bởi các nhà sản xuất ô tô lớn nhất trong và ngoài nước: MAZ, VAZ, GAZ, KamAZ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan, v.v.

Tất nhiên, không ai mong đợi kết quả phi thường, nhưng những phẩm chất đã được chứng minh cho phép chúng ta nói về hiệu quả thực sự của thiết bị xử lý nhiên liệu Sfera 2000:

mức tiêu hao nhiên liệu đối với động cơ xăng giảm từ 2-7%, đối với động cơ diesel - từ 5-15%;

tăng công suất động cơ lên đến 5%;

giảm độc tố khí thải đối với động cơ xăng CO từ 20-60%, CH từ 40-50%, đối với động cơ diesel giảm CO tới 48%, CH tới 50% và NOx đến 17%.

Điều chỉnh động cơ đốt trong

Tuy nhiên, để làm cho một chiếc ô tô trở nên "xanh" không dễ dàng như vậy. Lấy ví dụ như động cơ đốt trong - nguồn gốc chính gây ra các vấn đề về môi trường ô tô. Có vẻ như, dù đã cố gắng hết sức nhưng sẽ không thể tìm được người thay thế tương đương cho anh trong tương lai gần. Và điều này có nghĩa là để tạo ra một chiếc xe “thân thiện”, trước hết bạn cần tạo ra một động cơ đốt trong “thân thiện”. Đánh giá theo những gì có thể thấy ở Frankfurt, các nhà sản xuất ô tô hàng đầu thế giới đang làm việc - và không phải là không thành công - theo hướng này. Công nghệ hiện đại cho phép bạn chế tạo động cơ ô tô mạnh mẽ hơn, tiết kiệm hơn và thân thiện với môi trường. Điều này áp dụng cho cả động cơ xăng và động cơ diesel. Một ví dụ cho điều này là dòng động cơ diesel HDi do các chuyên gia Peugeot-Citroen phát triển và động cơ xăng dòng GDI của Mitsubishi, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu và cải thiện các thông số môi trường của xe.

Một số nhà sản xuất thậm chí còn đi xa hơn, thay thế nhiên liệu lỏng bằng khí đốt hóa lỏng hoặc khí nén. Ví dụ như BMW và một số công ty khác đã sản xuất hàng loạt những chiếc xe như vậy. Nhưng thứ nhất, khí đốt cũng là một nguồn tài nguyên không thể thay thế, và thứ hai, cũng không thể tránh khỏi hoàn toàn ô nhiễm môi trường, mặc dù tất nhiên, động cơ khí “sạch” hơn động cơ xăng hoặc dầu diesel. Như bạn có thể thấy, những bước đầu tiên để kiềm chế "kẻ săn mồi" đã được thực hiện. Tuy nhiên, cho dù bạn cho sói ăn như thế nào, nó vẫn nhìn vào rừng, và mọi người đều thấy rõ rằng thực tế không thể từ bỏ hoàn toàn việc sử dụng nhiên liệu tự nhiên trong động cơ đốt trong hoặc làm cho khí thải của nó hoàn toàn vô hại. Và nếu đúng như vậy, thì chúng ta phải thừa nhận rằng việc tạo ra một động cơ đốt trong “thân thiện” hoàn toàn không phải là một giải pháp cho toàn bộ vấn đề, mà chỉ là một sự trì hoãn, ít nhiều đáng kể.

Ngày nay, việc nói và viết về các động cơ thay thế là thời trang. Một trong số chúng theo truyền thống được coi là điện. Nhưng ngay cả ở đây mọi thứ vẫn còn lâu mới rõ ràng như thoạt nhìn. Thật vậy, bản thân động cơ điện không gây ô nhiễm bầu khí quyển, và bên cạnh đó, việc sử dụng nó làm cho nó có thể tránh được nhiều vấn đề kỹ thuật thuần túy liên quan đến hoạt động của phương tiện giao thông. Nhưng thật không may, một động cơ như vậy không thể giải quyết triệt để các vấn đề môi trường. Chỉ cần nhắc lại rằng sản xuất điện ngày nay là một ngành kinh doanh khá “bẩn”. Việc sản xuất pin cũng gắn liền với việc sử dụng các nguồn tài nguyên không thể thay thế và ô nhiễm - và bao nhiêu! -- Môi trường. Nếu chúng ta thêm vào điều này là sự bất tiện liên quan đến dung lượng hạn chế của các loại pin hiện có, các vấn đề trong việc sạc lại chúng, cũng như việc tái chế các pin đã hết thời gian sử dụng, thì rõ ràng rằng động cơ điện trên thực tế không phải là sự thay thế, nhưng giảm nhẹ khác. Tất nhiên, những chiếc xe trang bị động cơ điện sẽ ngày càng xuất hiện nhiều hơn trong thời gian tới, nhưng rất có thể chúng sẽ chỉ chiếm một ngách nhất định và khá hẹp. Đặc biệt, xe điện khá thích hợp trong vai trò giao thông đô thị. Ví dụ, tại Frankfurt, các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản đã giới thiệu mẫu xe điện đô thị Carro trước công chúng. Người tiêu dùng chính của nó là người tàn tật và người già, những người không thể sử dụng một chiếc ô tô thông thường. Công suất của động cơ điện được lắp đặt trên Kappo chỉ là 0,6 kW, không cho phép máy đạt tốc độ cao, do đó cung cấp thêm các biện pháp an toàn.

Từ "lai" lạ lùng đó

Cái gọi là nhà máy điện "hybrid" hay "hỗn hợp" nhằm mục đích làm cho chiếc xe trở nên "nguyên bản và gần gũi" hơn. Ý tưởng này không phải là mới. Vào đầu thế kỷ, Ferdinand Porsche trẻ tuổi đã chế tạo thành công một cỗ máy như vậy tại Lohner. Nguyên tắc của "hybrid" là bản thân cỗ máy này được điều khiển bởi một động cơ điện, và năng lượng cho nó được tạo ra bởi một máy phát điện chạy bằng động cơ đốt trong. Tùy chọn thứ hai cũng có thể thực hiện được - cả hai động cơ đều hoạt động để đưa xe chuyển động. Có vẻ như, điều tốt là ở đó: những khuyết điểm của động cơ điện nhân lên với những nhược điểm của động cơ đốt trong. Tuy nhiên, đừng vội kết luận. Ở đây, giống như trong toán học, nhân "trừ" với "trừ" sẽ cho một cộng. Thực tế là động cơ đốt trong dẫn động máy phát điện luôn hoạt động ở cùng một chế độ, và như bạn đã biết, chính những thay đổi trong chế độ vận hành của động cơ dẫn đến tăng mức tiêu thụ nhiên liệu và thải các chất độc hại vào khí quyển. Ngoài ra, ICE, như chúng ta đã thấy, có thể khá tiết kiệm và thân thiện với môi trường. Vì vậy “hybrid” cũng là một bước tiến. Một số công trình mới của Frankfurt chỉ được trang bị những nhà máy điện như vậy. Đủ để nói đến mẫu xe ý tưởng hybrid Mitsubishi SUW Advance, chỉ tiêu thụ 3,6 lít nhiên liệu / 100 km. (Hãy tưởng tượng lượng khí thải giảm được bao nhiêu!) Thu hút sự chú ý của khách tham quan và Honda Insight mới, và được chuẩn bị đặc biệt cho châu Âu, chiếc Toyota Prius "hybrid" nối tiếp đầu tiên trên thế giới, nhân tiện, đã được công nhận tại quê hương của nó.

Về phần Honda Insight, chiếc xe này đã được bán ra vào cuối năm ngoái. Xe được trang bị động cơ một lít ba xi-lanh chỉ tiêu thụ 3,4 lít nhiên liệu trên 100 km. Theo đại diện hãng, đây là mức tiêu hao nhiên liệu thấp nhất trong các loại động cơ sản xuất hàng loạt. Đồng thời, mức phát thải carbon dioxide vào khí quyển là 80 g trên một km, cũng là một kỷ lục. Và tốc độ của Insight khá ổn - lên đến 180 km / h.

Nhưng điều hấp dẫn nhất sẽ là đồng thời loại bỏ việc tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch và loại bỏ hoàn toàn khí thải độc hại. Để làm được điều này, bạn chỉ cần sử dụng hỗn hợp oxy-hydro trong động cơ đốt trong. Khi đó động cơ hoạt động khá hiệu quả và hơi nước vô hại được thải vào khí quyển. Có thể thu được một lượng vừa đủ các khí cần thiết bằng phương pháp điện phân, phân hủy nước thành các thành phần của nó. Nhưng lý tưởng nhất là năng lượng cho quá trình điện phân được cung cấp bởi các tấm pin mặt trời. Nhân tiện, một số khán giả trong các cuộc triển lãm của Daimler-Benz và BMW đã dành cho vấn đề này ở Frankfurt. Các công ty này đã tạo ra ô tô "oxy-hydro", đang được thử nghiệm thành công.

Chà, "tiếng kêu" cuối cùng trong cuộc chiến giành một chiếc xe "sạch", tất nhiên, là pin nhiên liệu, hay chúng còn được gọi theo cách tiếng Anh là pin nhiên liệu. Theo các chuyên gia, đây là một nguồn năng lượng hứa hẹn tuyệt vời - một loại nhà máy điện hóa học quy mô nhỏ, nơi sản xuất điện từ quá trình phân hủy metanol thành oxy và hydro. Quá trình này rất phức tạp, đòi hỏi sử dụng các công nghệ và vật liệu hiện đại nhất, do đó khá tốn kém. Nhưng trò chơi, như họ nói, rất đáng giá, bởi vì kết quả của việc sử dụng pin nhiên liệu, lượng khí thải carbon dioxide vào khí quyển giảm đi một nửa và các oxit nitơ hoàn toàn không được phát ra trong các phản ứng kiểu này.

Vấn đề khí thải phương tiện giao thông trong môi trường đô thị và các khía cạnh giải quyết vấn đề này

Tình trạng sinh thái là một trong những vấn đề quan trọng nhất của thời đại chúng ta. Kết quả của hoạt động sống của mình, loài người liên tục vi phạm sự cân bằng sinh thái, điều này xảy ra trong quá trình khai thác khoáng sản, trong quá trình sản xuất tài nguyên vật chất và năng lượng. Tình hình trở nên trầm trọng hơn do một tỷ lệ đáng kể các chất ô nhiễm và CO được thải vào khí quyển trong quá trình hoạt động của động cơ đốt trong được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống của chúng ta.

Ở các nước EEC, phương tiện giao thông cơ giới chiếm tới 70% lượng khí thải carbon monoxide, tới 50% lượng nitơ oxit, lên đến 45% hydrocacbon và tới 90% lượng chì, và điều này là do các yêu cầu nghiêm ngặt về môi trường đối với vận tải và nhiên liệu sử dụng (Euro 1-4).

Ở Nga, giao thông cơ giới chiếm hơn một nửa tổng lượng khí thải độc hại ra môi trường, mà ở các thành phố lớn là nguồn ô nhiễm không khí chính. Khí thải của động cơ chứa khoảng 280 thành phần. Trung bình với quãng đường chạy 15 nghìn km mỗi năm, mỗi ô tô đốt cháy 2 tấn nhiên liệu và khoảng 20 - 30 tấn không khí, trong đó có 4,5 tấn ôxy. Đồng thời, ô tô thải vào khí quyển (kg / t): cacbon monoxit - 700, nitơ đioxit - 40, hydrocacbon chưa cháy - 230 và chất rắn - 2-5. Ngoài ra, do sử dụng xăng pha chì nên thải ra nhiều hợp chất chì rất nguy hại cho sức khỏe; ở các nước EEC, người ta cho thêm các chất chống cháy khác vào xăng có trị số octan cao để giải quyết vấn đề này.

Tình hình ở nước ta trở nên trầm trọng hơn do tỷ trọng vận tải do các doanh nghiệp điều hành có mức độ hao mòn vật chất quá lớn. Đối với một số yếu tố khách quan, không có sự đổi mới đạo đức của đầu máy. Điều này trước hết là do hoàn cảnh kinh tế của các doanh nghiệp, phà trong nước sản xuất ra mẫu mã lạc hậu, không phát huy được hiệu quả, an toàn vệ sinh môi trường, thương hiệu nước ngoài không có vì giá cả.

Một chiếc ô tô điện không phải là một thứ xa xỉ, mà là một phương tiện để tồn tại

Ô tô điện là loại xe mà bánh xe được dẫn động bằng động cơ điện chạy bằng ắc quy. Nó xuất hiện lần đầu tiên ở Anh và Pháp vào đầu những năm 80 của thế kỷ XIX, tức là trước những chiếc ô tô có động cơ đốt trong. Động cơ kéo trong những chiếc máy như vậy được cung cấp năng lượng bởi pin axit-chì với công suất năng lượng chỉ 20 watt-giờ cho mỗi kg. Nói chung, để cung cấp năng lượng cho một động cơ có công suất 20 KW trong một giờ, cần phải có một pin chì nặng 1 tấn. Do đó, với việc phát minh ra động cơ đốt trong, việc sản xuất ô tô bắt đầu nhanh chóng đạt được đà phát triển, và xe điện bị lãng quên cho đến khi các vấn đề môi trường nghiêm trọng phát sinh. Thứ nhất, sự phát triển của hiệu ứng nhà kính với sự thay đổi khí hậu không thể đảo ngược sau đó và thứ hai, sự suy giảm khả năng miễn dịch của nhiều người do vi phạm các cơ sở của di truyền.

Những vấn đề này gây ra bởi các chất độc hại, được chứa với số lượng đủ lớn trong khí thải của động cơ đốt trong. Giải pháp cho các vấn đề là giảm mức độ độc hại của khí thải, đặc biệt là khí carbon monoxide và carbon dioxide, mặc dù thực tế là khối lượng sản xuất ô tô ngày càng tăng.

Các nhà khoa học đã tiến hành một loạt nghiên cứu đã vạch ra một số hướng giải quyết những vấn đề này, một trong số đó là sản xuất xe điện. Trên thực tế, đây là công nghệ đầu tiên chính thức đạt được trạng thái không phát thải và đã có mặt trên thị trường.

Concern General Motors là một trong những hãng đầu tiên bắt đầu bán xe điện sản xuất hàng loạt. Động lực cho việc này là luật của California, theo đó các nhà sản xuất ô tô muốn có mặt tại thị trường California phải cung cấp 2% ô tô không có khí thải.

Ở nước ta, Nhà máy ô tô Volga chủ yếu tham gia vào việc phát triển xe điện, không tính đến các công ty thiết kế. Trong kho vũ khí của anh ta có VAZ-2109E, VAZ-2131E, Elf, Rapan và dòng xe điện Golf. Phải nói rằng chi phí vận hành của một chiếc ô tô điện ít hơn đáng kể so với một chiếc ô tô tiêu chuẩn, vốn đòi hỏi chi phí duy trì hệ thống làm mát, điện và khí thải. Độ bền của động cơ điện xấp xỉ mười nghìn giờ.

Do đó, số lượng các hoạt động để bảo trì động cơ điện được giảm xuống mức tối thiểu. Ví dụ, động cơ một chiều chỉ cần thay chổi than định kỳ, trong khi động cơ ba pha hiện đại hơn và động cơ đồng bộ xoay chiều hầu như không cần bảo dưỡng.

Nếu chúng ta nói về xe điện của sản xuất VAZ, thì hai động cơ điện một chiều được sử dụng như một đơn vị điện: công suất 25 kW với mô-men xoắn 110 N * m và công suất 40 kW với mô-men xoắn 190 N * m. Theo quy định, động cơ thuộc loại đầu tiên được lắp trên xe điện hạng nhẹ, chẳng hạn như Golf, Oka Electro, Elf và những động cơ mạnh hơn trên các xe thuộc họ VAZ-2108, VAZ-2109 và Niva.

Tại sao, mặc dù êm ái, dễ vận hành và không phát thải, nhưng ô tô điện lại không trở thành một phương tiện giao thông đại chúng? Vấn đề chính là sự không hoàn hảo của pin: quãng đường sử dụng thấp từ một lần sạc, chu kỳ sạc lại dài và giá cao. Hiện tại, họ phụ thuộc vào niken-kim loại hyđrua và pin lithium-ion. Nga đã bắt đầu sản xuất thử nghiệm lô pin niken-kim loại hyđrua, nhưng cho đến nay chỉ có công việc thử nghiệm đang được tiến hành với pin lithium-ion.

Bất chấp những bất cập này, người dân châu Âu tin dùng xe điện như một cách để làm sạch những con phố bị ô nhiễm nặng. Liệu ô tô điện có trở thành một giải pháp thay thế thực sự cho ô tô hay không lại là một câu hỏi khác. Nhưng việc sử dụng nó trong các siêu đô thị, khu nghỉ dưỡng, công viên, tức là ở những khu vực có yêu cầu về môi trường ngày càng cao, là hoàn toàn có cơ sở.

kể cả khí không sắc và mùi

Một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng nhất của các thành phố lớn là tình trạng ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng của lưu vực không khí do khí thải độc hại từ động cơ đốt trong (ở Mátxcơva năm 1986 - 870 nghìn tấn, năm 1995 - 1,7 triệu tấn). Các phương pháp đã biết để giảm độc hại của động cơ, chẳng hạn như sử dụng xúc tác xử lý khí thải, sử dụng nhiên liệu thay thế như metanol, etanol, khí tự nhiên không đưa đến giải pháp triệt để cho vấn đề này.

Một trong những giải pháp có thể là sự thích nghi của động cơ để hoạt động trên một loại nhiên liệu thay thế mới - đimetyl ete (DME). Các thông số hóa lý thuận lợi của nó góp phần loại bỏ hoàn toàn khói thải và giảm độc hại (cũng như tiếng ồn) của chúng.

Dimetyl ete (CH3-O-CH3) có những đặc tính rất quan trọng - nó ở thể khí ở điều kiện bình thường và các phân tử của nó không có liên kết hóa học cacbon-cacbon góp phần hình thành muội than trong quá trình đốt cháy. Hiện tại, DME chủ yếu được sử dụng làm chất đẩy trong các hộp khí dung.

Hiện tại, các phương pháp điều chỉnh động cơ để hoạt động trên DME đang được nghiên cứu ở một số quốc gia. Ví dụ, ở Đan Mạch, các thử nghiệm vận hành của xe buýt thành phố thích nghi với hoạt động trên DME đã được thực hiện. Ở nước ta, công việc chuyển đổi động cơ diesel sang DME đã được thực hiện trên cơ sở sáng kiến từ năm 1996 tại NIID, đơn vị có nhiều năm kinh nghiệm trong việc chế tạo động cơ diesel chuyên dụng. Dự kiến rằng kết quả của công việc này sẽ đảm bảo giảm triệt để mức độ độc hại của động cơ ô tô xuống mức tiêu chuẩn nước ngoài cho năm 2000.

Để tạo ra một chiếc xe thân thiện với môi trường, "AMO ZIL" 5301 ("Bull") với động cơ diesel D-245.12 do Minsk Motor Plant sản xuất đã được sử dụng. Động cơ được trang bị bộ tăng áp có công suất định mức 80 kW tại tốc độ 2400 vòng / phút.

Tiêu chuẩn độc tính của khí thải theo Quy định 49 của UNECE:

Tên	CO, g / kWh	CH, g / kWh	NOx, g / kWh	PT (hạt), g / kWh	Ngày giới thiệu

Các chỉ số phát thải khi làm việc theo đặc tính bên ngoài:

Công suất và hiệu suất (tính theo năng lượng tương đương) của động cơ khi chạy bằng DME và nhiên liệu diesel hóa ra gần như giống nhau. Ở tất cả các chế độ, kể cả khởi động và không tải, động cơ hoạt động ổn định trên DME với khí thải hoàn toàn không khói (hệ số mật độ quang K = 0), trong khi khi vận hành bằng nhiên liệu diesel, mức khói diesel điển hình của khí thải được quan sát thấy, tương ứng với K = 17 ... 28%.

Mức độ phát thải độc hại tuyệt đối và cụ thể trong quá trình vận hành trên DME, được ước tính theo phương pháp luận của Quy định số 49-02 của UNECE, có các đặc điểm sau:

Mức độ phát thải oxit nitơ (NOx) ở tất cả các chế độ đều ít hơn đáng kể so với nhiên liệu diesel. Một sự khác biệt đặc biệt đáng kể - giảm 2 ... 3 lần - đã được quan sát thấy ở các chế độ tải nhiều nhất Ne = 50 ... 100%.

Ở mức tải Ne = 50 ... 100% ở chế độ mô-men xoắn cực đại (n = 1600 vòng / phút), mức phát thải hydrocacbon chưa cháy (CH) giảm 20 ... 70% so với nhiên liệu diesel và ở chế độ tải thấp (Ne = 10 ... 20%) vượt quá mức đáng kể đối với nhiên liệu diesel, đạt 2000 ... 3000 ppm.

Mức độ phát thải khí carbon monoxide (CO) trong quá trình vận hành trên DME ở tất cả các chế độ đều vượt quá giá trị tương ứng trên nhiên liệu diesel, đạt 1000 ppm.

So với khí tự nhiên, hoạt động của động cơ ở chế độ đặc tính bên ngoài trên DME giúp giảm lượng khí thải NOx - 2,5 ... 3,0 lần, CO - 5 ... 6 lần, và CH - 3,0 ... 3,5 lần.

Khí thiên nhiên làm nhiên liệu cho động cơ vận tải (không sử dụng bộ chuyển đổi) chỉ có ưu điểm so với xăng. Do đó, các chương trình chuyển đổi động cơ và chuyển sang nhiên liệu khí cung cấp cho việc sử dụng các bộ chuyển đổi xúc tác 3 cấp, chẳng hạn của J. Matthey với mức độ lọc khí: từ NOx - 35 ... 80%, từ CO - 85 ... 95%, từ CH - 50 ... 80%. Và chỉ trong trường hợp này, mức độ phát thải độc hại đạt được khi làm việc trên DME mà không cần thanh lọc thêm khí thải.

Việc giảm lượng khí thải CO và CH được ghi nhận trong các thí nghiệm với DME ở mức tải thấp có thể đạt được bằng cách tối ưu hóa việc cung cấp nhiên liệu và không khí. Việc sử dụng bộ chuyển đổi xúc tác khi động cơ đang chạy trên DME sẽ dẫn đến việc loại bỏ gần như hoàn toàn khí thải độc hại.

Về các biện pháp đầu tiên để cải thiện quá trình làm việc ở chế độ tải thấp, nơi quan sát thấy mức phát thải CO và CH tăng lên, một thiết kế thử nghiệm của đường xả động cơ đã được chuẩn bị để thử nghiệm, loại bỏ một phần khí thải qua bộ tăng áp. Ngoài ra, hệ thống nhiên liệu của xe đang được cải tiến hơn nữa.

Các nghiên cứu được tiến hành đã chỉ ra rằng vấn đề môi trường khó khăn nhất là giảm đáng kể lượng khí thải và khói nitơ oxit khi chuyển động cơ diesel sang làm việc trên DME đã được giải quyết hoàn toàn. Các chuyên gia tin rằng các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt mới (ULEV, EURO-3) không thể đạt được nếu không sử dụng DME.

Sự kết luận

Ngày nay, các thành phố lớn của Nga, đặc biệt là các khu vực đô thị như Moscow, St.Petersburg, Yekaterinburg và những thành phố khác, ngạt thở trong mùi hôi thối của khí thải do ô tô và xe tải thải ra. Làm thế nào để giải quyết vấn đề này? Các biện pháp triệt để - cấm hoàn toàn sự di chuyển của ô tô - sẽ dẫn đến vi phạm mối quan hệ công nghiệp và văn hóa của các thành phố và do đó không thể chấp nhận được. Một trong những cách giải quyết là tạo ra giao thông đô thị thân thiện với môi trường.

Khả năng khắc phục sự bế tắc bằng cách chuyển đội xe của thành phố sang sức kéo điện không phải là một giải pháp cho vấn đề, vì hệ số hiệu suất tổng thể (COP) của một chiếc xe điện (nếu chúng ta tính từ thời điểm nhận được điện cho đến khi di chuyển bằng điện) bằng khoảng một nửa so với hiệu suất của một chiếc ô tô hiện đại được trang bị động cơ đốt trong. Do đó, để cho phép di chuyển giao thông đô thị dựa trên các phương tiện điện, sẽ cần đốt gấp đôi lượng nhiên liệu hóa thạch cần thiết để có thể di chuyển một đội xe ô tô hiện đại. Cho đến nay, cách hợp lý duy nhất để giải quyết vấn đề hiện tại là tạo ra các loại máy có động cơ đốt trong hoạt động ở chế độ tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất có thể với độc tố khí thải tối thiểu. Đồng thời, tất nhiên phải duy trì tất cả các chỉ tiêu hoạt động cần thiết của đơn vị vận tải, dù là taxi khách hay xe tải nặng.

Để giải quyết vấn đề môi trường trong giao thông vận tải, cần phải tạo ra một nhà máy điện (PP), bao gồm một động cơ đốt trong (ICE) và đảm bảo khả năng của động cơ đốt trong hoạt động ở chế độ không đổi với mức tiêu thụ nhiên liệu riêng ở mức tối thiểu. thải độc. Các phương tiện truyền thống truyền năng lượng từng bước từ nhà máy điện tới các bánh dẫn động về cơ bản không thể giải quyết được vấn đề, vì việc kiểm soát tốc độ của các phương tiện này được thực hiện bằng cách chuyển động cơ đốt trong sang chế độ từng phần với việc bắt buộc phải rời khỏi khu vực làm việc với tiêu thụ nhiên liệu tối thiểu và độc tính khí thải tối thiểu. Hầu hết các hộp số biến thiên liên tục được sử dụng cũng không giải quyết được triệt để vấn đề. Bộ truyền động cơ khí cũng như cơ học nổi tiếng nhất trong thực hành kỹ thuật, cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ xe bằng cách chuyển động cơ đốt trong sang chế độ từng phần với việc rời khỏi vùng tiêu thụ nhiên liệu tối thiểu và độc hại tối thiểu. Ngoài ra, hiệu suất thấp hơn một chút của các hộp số như vậy dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu tăng nhẹ so với hộp số cơ khí từng bước.

Danh sách các nguồn được sử dụng

1. Phương pháp đo quang phổ xác định lượng vết của chì (II) trong khí thải từ phương tiện cơ giới và cặn bẩn ven đường, G.I. Savenko, N.M. Malakhov, A.N. Chebotarev, M.G. Torosyan, N.Kh. Kopyt, A.I. Struchaev / Bản tin của Học viện Kỹ thuật Ukraine, 1998. Số đặc biệt "Inzhstrategiya-97". - tr.76-78.

2. Sablina Z.A., Gureev A.A. Phụ gia cho nhiên liệu động cơ. - M.: Hóa học, 1988.- 472 tr.

3. Malakhova N.M., Nikipelova E.M., Savenko G.I. Phương pháp đo quang xác định chì (II) trong các vật thể tự nhiên với nồng độ hấp phụ sơ bộ của nó // Hóa học và công nghệ nước. - Năm 1990. -T. 12, số 7. - S. 627 - 629.

4. Nồng độ tối đa cho phép của các chất độc hại trong không khí và nước. - L .: Hóa học, 1985.-456s.

Được lưu trữ trên Allbest.ru

Tài liệu tương tự

tóm tắt, thêm 30/10/2012

Sinh thái học là gì. Tại sao trạng thái sinh thái của môi trường ngày càng xấu đi. Các vấn đề môi trường chính của thời đại chúng ta. Các vấn đề môi trường chính của khu vực. Cách giải quyết vấn đề môi trường và phòng chống ô nhiễm môi trường.

hạn giấy, bổ sung 28/09/2014

Hiệu quả sử dụng tài nguyên nước trên lưu vực sông Volga. Các vấn đề môi trường hiện đại về ô nhiễm nước ở lưu vực sông Volga và cách giải quyết. Các vấn đề địa chất trong việc sử dụng tài nguyên của các con sông nhỏ và vùng ngập lũ Volga-Akhtuba.

tóm tắt, thêm 30/08/2009

Đặc điểm của vấn đề môi trường của thời đại chúng ta. Các vấn đề môi trường chính của khu vực nghiên cứu. Phân tích các tạp chí định kỳ về vấn đề nghiên cứu. Cách phòng chống ô nhiễm môi trường: không khí, nước, đất. Vấn đề chất thải.

hạn giấy, bổ sung 10/06/2014

Xem xét thiết bị và nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong bốn kỳ nhiệt, các đặc điểm phân biệt của bộ chế hòa khí và động cơ điêzen. Mô tả thành phần hóa học của khí thải và tác động của khí thải đến môi trường.

trình bày, bổ sung 13/05/2011

Sự cần thiết phải tiêu chuẩn hóa tính năng môi trường của động cơ đốt trong. Hiệp định Geneva, tiêu chuẩn môi trường của các nước trên thế giới. Yêu cầu đối với nhiên liệu ô tô, chứng nhận động cơ đốt trong ở Nga. Các cách giảm thiểu khí thải và độc hại.

hạn giấy, bổ sung 04/09/2012

Các vấn đề môi trường chính: phá hủy môi trường tự nhiên, ô nhiễm khí quyển, đất và nước. Vấn đề về tầng ôzôn, lượng mưa axit, hiệu ứng nhà kính và dân số quá đông trên hành tinh. Các cách giải quyết tình trạng thiếu năng lượng và nguyên liệu.

trình bày, thêm 03/06/2015

tóm tắt, thêm 26/08/2014

Nhà máy điện hạt nhân và các vấn đề môi trường phát sinh trong quá trình vận hành. Đánh giá rủi ro nhà máy điện hạt nhân. Dân số và sức khoẻ trong khu nhà máy điện hạt nhân. Đảm bảo an toàn bức xạ. Số phận của nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. Hậu quả của vụ tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl.

tóm tắt, thêm 18/01/2009

Các vấn đề môi trường của biển Caspi và nguyên nhân, cách giải quyết các vấn đề môi trường. Biển Caspi là một vùng nước độc nhất vô nhị, tài nguyên hydrocacbon và sự giàu có sinh học của nó không có nơi nào tương tự trên thế giới. Phát triển tài nguyên dầu khí của vùng.

Các sản phẩm đốt cháy nhiên liệu có ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất năng lượng và môi trường của các cơ sở lắp đặt kỹ thuật nhiệt khác nhau. Tuy nhiên, ngoài những sản phẩm này, một số chất khác được hình thành trong quá trình cháy, do số lượng ít nên không được tính đến trong tính toán năng lượng, mà xác định hiệu suất môi trường của lò nung, lò nung, động cơ nhiệt và các thiết bị khác. của kỹ thuật nhiệt hiện đại.

Trước hết, cái gọi là chất độc hại có tác động tiêu cực đến cơ thể con người và môi trường nên được quy về số lượng các sản phẩm có hại cho môi trường của quá trình đốt cháy. Các chất độc hại chính là oxit nitơ (NOx), cacbon monoxit (CO), các hydrocacbon (CH) khác nhau, bồ hóng và các hợp chất có chứa chì và lưu huỳnh.

Các oxit nitơ được hình thành do sự tương tác hóa học của nitơ và oxy trong khí quyển nếu nhiệt độ vượt quá 1500 K. Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, chủ yếu là oxit nitric NO được tạo thành, sau đó được oxy hóa thành NO2 trong khí quyển. Sự tạo thành NO tăng khi nhiệt độ khí và nồng độ oxy tăng. Sự phụ thuộc của NO tạo thành vào nhiệt độ gây ra những khó khăn nhất định về mặt tăng hiệu suất nhiệt của động cơ nhiệt. Ví dụ, khi tăng nhiệt độ cực đại của chu trình từ 2000 K đến 3000 K, hiệu suất nhiệt của chu trình Carnot tăng 1,5 lần và đạt giá trị 0,66, nhưng nồng độ cực đại tính toán của NO trong sản phẩm cháy tăng lên 10 lần và đạt 1,1% khối lượng.

NO2 trong khí quyển là một chất khí màu nâu đỏ, ở nồng độ cao có mùi ngột ngạt, có hại cho màng nhầy của mắt.

Carbon monoxide (CO) được hình thành trong quá trình đốt cháy trong điều kiện không có oxy. Carbon monoxide là một chất khí không màu và không mùi. Khi hít vào cùng với không khí, nó kết hợp mạnh mẽ với hemoglobin trong máu, làm giảm khả năng cung cấp oxy cho cơ thể. Các triệu chứng của ngộ độc carbon monoxide bao gồm nhức đầu, đánh trống ngực, khó thở và buồn nôn.

Hydrocacbon (CH) bao gồm các phân tử nhiên liệu ban đầu hoặc đã phân hủy không tham gia vào quá trình đốt cháy. Hydrocacbon xuất hiện trong khí thải (EG) của động cơ đốt trong do sự dập tắt của ngọn lửa gần các bức tường tương đối lạnh của ngọn lửa đốt. Trong động cơ diesel, hydrocacbon được hình thành trong các vùng được làm giàu quá mức của hỗn hợp, nơi xảy ra quá trình nhiệt phân các phân tử nhiên liệu. Nếu trong quá trình giãn nở, các vùng này không nhận đủ oxy, thì CH sẽ kết thúc trong thành phần của khí thải. Các hydrocacbon dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời có thể tương tác với NOx, tạo thành các hoạt chất sinh học gây kích ứng đường hô hấp và gây ra cái gọi là sương mù.

Sự phát thải benzen, toluen, hydrocacbon tự động đa vòng (PAHs) và trước hết là benzen có một tác động cụ thể. PAH được gọi là chất gây ung thư, chúng không được đào thải ra khỏi cơ thể con người mà tích tụ trong đó theo thời gian, góp phần hình thành các khối u ác tính.

Bồ hóng là một sản phẩm rắn bao gồm chủ yếu là cacbon. Ngoài cacbon, bồ hóng chứa 1–3% (theo khối lượng) hydro. Bồ hóng được hình thành ở nhiệt độ trên 1500 K do kết quả của quá trình phân hủy nhiệt (nhiệt phân) với sự thiếu oxy mạnh. Sự có mặt của muội than trong khí thải gây ra khói đen ở cửa xả.

Bồ hóng là một chất ô nhiễm cơ học của mũi họng và phổi. Một mối nguy hiểm lớn liên quan đến đặc tính của bồ hóng là tích tụ các chất gây ung thư trên bề mặt các hạt của nó và đóng vai trò là chất mang chúng.

Một số chất độc hại, sau khi chúng đi vào bầu khí quyển như một phần của sản phẩm của quá trình đốt cháy, sẽ trải qua quá trình biến đổi tiếp theo. Ví dụ, với sự hiện diện của hydrocacbon, nitơ oxit và cacbon monoxit trong khí quyển, bức xạ cực tím cường độ cao từ mặt trời tạo ra ozon (O3), là chất oxy hóa mạnh nhất và ở một nồng độ thích hợp, gây ra sự suy thoái trong giếng của con người- hiện tại.

Với hàm lượng NO2, Oz và CH cao trong bầu không khí ít vận động và ẩm ướt sẽ sinh ra sương mù màu nâu, được gọi là "sương mù" (từ tiếng Anh "khói" - khói và "sương mù" - sương mù). Khói là hỗn hợp của các thành phần lỏng và khí, nó gây kích ứng mắt và màng nhầy, làm giảm khả năng quan sát trên đường.

Các nguồn chính phát thải các sản phẩm độc hại của quá trình đốt cháy là ô tô, công nghiệp, nhà máy nhiệt điện và điện. Ở một số thành phố, hàm lượng các sản phẩm độc hại của quá trình đốt cháy trong khí quyển vượt quá nồng độ tối đa cho phép vài chục lần.

Để chống lại tệ nạn này, ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, các luật liên quan đã được thông qua nhằm hạn chế hàm lượng các chất độc hại trong các sản phẩm cháy thải ra khí quyển.

Việc hoàn thành các chỉ tiêu phát thải thông thường cho phép theo quy định của pháp luật có liên quan đã trở thành một trong những nhiệm vụ trọng tâm của kỹ thuật nhiệt. Trong nhiều trường hợp, hoạt động của các cơ sở kỹ thuật nhiệt công nghiệp được kiểm soát theo cách để tạo ra sự thỏa hiệp cần thiết giữa hiệu suất năng lượng, kinh tế và môi trường của chúng. Trong nhiều trường hợp, mức hiệu quả kinh tế đạt được theo cách này vượt quá mức cho phép của các tiêu chuẩn hiện đại. Do đó, việc trung hòa và làm sạch các sản phẩm cháy trước khi thải vào khí quyển trở nên vô cùng quan trọng. Với mục đích này, các chất trung hòa và bộ lọc khác nhau được sử dụng. Đồng thời, thành phần của nhiên liệu hydrocacbon ngày càng được cải thiện (giảm hàm lượng cầu, chì, hydrocacbon thơm), và việc sử dụng nhiên liệu khí ngày càng mở rộng. Trong tương lai, việc sử dụng hydro làm nhiên liệu sẽ loại trừ hoàn toàn hàm lượng CO, CH và các thành phần chứa carbon độc hại khác trong các sản phẩm đốt cháy.

ĐỘNG CƠ KẾT HỢP NỘI BỘ VÀ SINH THÁI.

1.3. Nhiên liệu thay thế

1.5. Trung hòa

Thư mục

ĐỘNG CƠ KẾT HỢP NỘI BỘ VÀ SINH THÁI

1.1. Khí thải có hại trong thành phần khí thải và tác động của chúng đối với động vật hoang dã

Với quá trình đốt cháy hoàn toàn các hydrocacbon, sản phẩm cuối cùng là khí cacbonic và nước. Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, quá trình đốt cháy hoàn toàn trong động cơ đốt trong pittông là không thể đạt được. Ngày nay, khoảng 60% tổng lượng chất độc hại thải vào bầu khí quyển của các thành phố lớn là do giao thông đường bộ.

Thành phần của khí thải của động cơ đốt trong bao gồm hơn 200 loại hóa chất khác nhau. Trong số đó:

sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn ở dạng cacbon monoxit, anđehit, xeton, hiđrocacbon, hiđro, các hợp chất peroxit, muội than;
sản phẩm của phản ứng nhiệt của nitơ với oxy - nitơ oxit;
hợp chất của các chất vô cơ là một phần của nhiên liệu - chì và các kim loại nặng khác, lưu huỳnh đioxit, v.v ...;
oxy dư.

Lượng và thành phần khí thải được quyết định bởi tính năng thiết kế của động cơ, chế độ vận hành, tình trạng kỹ thuật, chất lượng mặt đường, điều kiện thời tiết. Trên hình. 1.1 cho thấy sự phụ thuộc của hàm lượng các chất cơ bản trong thành phần của khí thải.

Trong bảng. 1.1 cho thấy các đặc điểm của nhịp điệu đô thị của ô tô và giá trị trung bình của lượng khí thải theo phần trăm tổng giá trị của chúng cho một chu kỳ giao thông đô thị có điều kiện.

Carbon monoxide (CO) được hình thành trong động cơ trong quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí đã được làm giàu, cũng như do sự phân ly của carbon dioxide, ở nhiệt độ cao. Ở điều kiện thường, CO là chất khí không màu, không mùi. Tác dụng độc hại của CO nằm ở khả năng chuyển đổi một phần hemoglobin trong máu thành carbo-xyhemoglobin, gây ra sự vi phạm hô hấp của mô. Cùng với đó, CO có ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình sinh hóa mô, dẫn đến vi phạm quá trình chuyển hóa chất béo và carbohydrate, cân bằng vitamin, v.v. Tác dụng độc hại của CO cũng liên quan đến ảnh hưởng trực tiếp của nó đối với các tế bào của hệ thần kinh trung ương. Khi tiếp xúc với một người, CO gây nhức đầu, chóng mặt, mệt mỏi, khó chịu, buồn ngủ và đau ở vùng tim. Ngộ độc cấp tính được quan sát thấy khi hít phải không khí có nồng độ CO trên 2,5 mg / l trong 1 giờ.

Bảng 1.1

Đặc điểm của nhịp sống đô thị xe

Các oxit nitơ trong khí thải được hình thành do quá trình oxy hóa thuận nghịch của nitơ với oxy trong khí quyển dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao. Khi khí thải nguội đi và pha loãng chúng với oxy trong khí quyển, nitơ oxit biến thành đioxit. Nitric oxide (NO) là chất khí không màu, nitơ đioxit (NO 2) là chất khí màu nâu đỏ, có mùi đặc trưng. Các oxit nitơ khi ăn vào sẽ kết hợp với nước. Đồng thời, chúng tạo thành các hợp chất của axit nitric và nitơ trong đường hô hấp. Các oxit nitơ gây kích ứng màng nhầy của mắt, mũi và miệng. Tiếp xúc với NO 2 góp phần vào sự phát triển của các bệnh phổi. Các triệu chứng ngộ độc chỉ xuất hiện sau 6 giờ dưới dạng ho, ngạt thở, phù phổi cấp ngày càng tăng. NOX cũng tham gia vào quá trình hình thành mưa axit.

Ôxít nitơ và hydrocacbon nặng hơn không khí và có thể tích tụ gần đường và phố. Ở chúng, dưới tác động của ánh sáng mặt trời, các phản ứng hóa học khác nhau diễn ra. Sự phân hủy các oxit nitơ dẫn đến sự hình thành ozon (O 3). Trong điều kiện bình thường, ozon không ổn định và nhanh chóng bị phân hủy, nhưng khi có hydrocacbon, quá trình phân hủy của nó bị chậm lại. Nó phản ứng tích cực với các hạt ẩm và các hợp chất khác, tạo thành sương mù. Ngoài ra, ozon còn ăn mòn mắt và phổi.

Các hydrocacbon riêng lẻ CH (benzapyrene) là chất gây ung thư mạnh nhất, chất mang chúng có thể là các hạt muội than.

Khi động cơ chạy bằng xăng pha chì, các hạt ôxít chì rắn được hình thành do sự phân hủy của chì tetraetyl. Trong khí thải chứa ở dạng các hạt nhỏ li ti có kích thước từ 1–5 micron, tồn đọng lâu ngày trong khí quyển. Sự hiện diện của chì trong không khí gây tổn hại nghiêm trọng đến cơ quan tiêu hóa, hệ thần kinh trung ương và ngoại vi. Ảnh hưởng của chì đối với máu thể hiện ở việc giảm lượng huyết sắc tố và phá hủy hồng cầu.

Thành phần khí thải của động cơ diesel khác với động cơ xăng (Bảng 10.2). Trong động cơ diesel, quá trình đốt cháy nhiên liệu diễn ra hoàn toàn hơn. Điều này tạo ra ít carbon monoxide và hydrocacbon không cháy. Tuy nhiên, đồng thời, do không khí dư thừa trong động cơ diesel, một lượng nitơ oxit lớn hơn được hình thành.

Ngoài ra, hoạt động của động cơ diesel ở một số chế độ nhất định được đặc trưng bởi khói. Khói đen là sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn và bao gồm các hạt cacbon (muội than) có kích thước 0,1–0,3 µm. Khói trắng, chủ yếu được tạo ra khi động cơ chạy không tải, bao gồm chủ yếu là andehit, có tác dụng kích thích, các hạt nhiên liệu bay hơi và các giọt nước. Khói xanh được hình thành khi khí thải được làm lạnh trong không khí. Nó bao gồm các giọt hydrocacbon lỏng.

Một đặc điểm của khí thải của động cơ diesel là hàm lượng hydrocacbon thơm đa vòng gây ung thư, trong đó dioxin (ete mạch vòng) và benzapyrene là có hại nhất. Chất thứ hai, giống như chì, thuộc loại chất ô nhiễm nguy hiểm đầu tiên. Dioxin và các hợp chất liên quan độc hơn nhiều lần so với các chất độc như curare và kali xyanua.

Bảng 1.2

Lượng thành phần độc hại (tính bằng g),

hình thành trong quá trình đốt cháy 1 kg nhiên liệu

Acreolin cũng được tìm thấy trong khí thải (đặc biệt là khi động cơ diesel đang chạy). Nó có mùi của chất béo cháy và, ở mức trên 0,004 mg / l, gây kích ứng đường hô hấp trên, cũng như viêm màng nhầy của mắt.

Các chất có trong khí thải ô tô có thể gây tổn thương tiến triển cho hệ thần kinh trung ương, gan, thận, não, cơ quan sinh dục, hôn mê, hội chứng Parkinson, viêm phổi, mất điều hòa đặc hữu, bệnh gút, ung thư phế quản, viêm da, nhiễm độc, dị ứng, hô hấp và các bệnh khác . Xác suất xuất hiện các bệnh tăng lên khi thời gian tiếp xúc với các chất độc hại và nồng độ của chúng tăng lên.

1.2. Các hạn chế của pháp luật đối với việc phát thải các chất độc hại

Những bước đầu tiên để hạn chế lượng chất độc hại trong khí thải đã được thực hiện ở Hoa Kỳ, nơi vấn đề ô nhiễm khí ở các thành phố lớn trở nên cấp bách nhất sau Thế chiến thứ hai. Vào cuối những năm 60, khi các siêu đô thị của Mỹ và Nhật Bản bắt đầu ngột ngạt vì sương khói, các ủy ban chính phủ của các quốc gia này đã đưa ra sáng kiến. Các đạo luật về việc bắt buộc giảm lượng khí thải độc hại từ ô tô mới đã buộc các nhà sản xuất phải cải tiến động cơ và phát triển hệ thống trung hòa.

Vào năm 1970, một đạo luật đã được thông qua ở Hoa Kỳ, theo đó mức độ các thành phần độc hại trong khí thải của những chiếc xe đời 1975 phải thấp hơn những chiếc xe đời 1960: CH - 87%, CO - 82%. và NOx - bằng 24%. Các yêu cầu tương tự đã được hợp pháp hóa ở Nhật Bản và ở Châu Âu.

Việc xây dựng các quy tắc, quy định và tiêu chuẩn toàn châu Âu trong lĩnh vực sinh thái ô tô được thực hiện bởi Ủy ban Vận tải Nội địa trong khuôn khổ của Ủy ban Kinh tế Liên hợp quốc về Châu Âu (UNECE). Các văn bản do Hiệp định này ban hành được gọi là Quy tắc UNECE và có nghĩa vụ bắt buộc đối với các quốc gia tham gia Hiệp định Geneva 1958, mà Nga cũng đã tham gia.

Theo các quy tắc này, lượng phát thải cho phép của các chất độc hại kể từ năm 1993 đã bị hạn chế: đối với khí carbon monoxide từ 15 g / km năm 1991 xuống 2,2 g / km năm 1996, và tổng lượng hydrocacbon và oxit nitơ từ 5,1 g / km năm 1991 lên 0,5 g / km vào năm 1996. Năm 2000, các tiêu chuẩn thậm chí còn nghiêm ngặt hơn đã được đưa ra (Hình 1.2). Các tiêu chuẩn cũng được thắt chặt chặt chẽ hơn đối với xe tải chạy bằng động cơ diesel (Hình 1.3).

Cơm. 1.2. Động lực học giới hạn khí thải

dùng cho xe có trọng lượng đến 3,5 tấn (xăng)

Các tiêu chuẩn được áp dụng cho ô tô vào năm 1993 được gọi là EBPO-I, năm 1996 - EURO-II, năm 2000 - EURO-III. Sự ra đời của các định mức như vậy đã đưa các quy định của Châu Âu lên ngang tầm với các tiêu chuẩn của Hoa Kỳ.

Cùng với sự thắt chặt định lượng của các định mức, sự thay đổi về chất của chúng cũng đang diễn ra. Thay vì các hạn chế về khói, người ta đã áp dụng phân chia tỷ lệ các phần tử rắn, trên bề mặt có các hydrocacbon thơm nguy hiểm cho sức khỏe con người, đặc biệt là benzapyrene, được hấp phụ.

Quy định phát thải hạt giới hạn lượng vật chất hạt ở mức độ lớn hơn nhiều so với giới hạn khói, điều này chỉ cho phép ước tính lượng hạt vật chất đó làm cho khí thải có thể nhìn thấy được.

Cơm. 1.3. Động thái giới hạn khí thải có hại đối với xe tải chạy bằng động cơ diesel có tổng trọng lượng trên 3,5 tấn do EEC thiết lập

Để hạn chế phát thải hydrocacbon độc hại, các tiêu chuẩn đang được đưa ra đối với hàm lượng của nhóm hydrocacbon không chứa metan trong khí thải. Nó được lên kế hoạch đưa ra các hạn chế phát thải formaldehyde. Hạn chế sự bay hơi nhiên liệu từ hệ thống cung cấp điện của ô tô có động cơ xăng được cung cấp.

Cả ở Hoa Kỳ và các Quy tắc của UNECE đều quy định quãng đường đi được của ô tô (80 nghìn và 160 nghìn km), trong đó chúng phải tuân thủ các tiêu chuẩn độc hại đã thiết lập.

Ở Nga, các tiêu chuẩn hạn chế việc phát thải các chất độc hại của các phương tiện cơ giới bắt đầu được áp dụng vào những năm 70: GOST 21393-75 “Ô tô có động cơ diesel. Thải khói. Định mức và phương pháp đo. Yêu cầu an toàn ”và GOST 17.2.1.02-76“ Bảo vệ thiên nhiên. Bầu không khí. Khí thải từ động cơ ô tô, máy kéo, máy nông nghiệp tự hành và máy làm đường. Điều khoản và Định nghĩa ".

Vào những năm tám mươi, GOST 17.2.2.03-87 “Bảo vệ thiên nhiên. Bầu không khí. Định mức và phương pháp đo hàm lượng cacbon monoxit và hydrocacbon trong khí thải của xe có động cơ xăng. Yêu cầu an toàn ”và GOST 17.2.2.01-84“ Bảo vệ thiên nhiên. Bầu không khí. Động cơ diesel là ô tô. Thải khói. Định mức và phương pháp đo ”.

Các định mức, phù hợp với sự phát triển của đội bay và định hướng theo các Quy định tương tự của UNECE, dần được thắt chặt. Tuy nhiên, từ đầu những năm 90, các tiêu chuẩn của Nga về độ cứng bắt đầu kém hơn đáng kể so với các tiêu chuẩn do UNECE đưa ra.

Nguyên nhân của việc tồn đọng là do cơ sở hạ tầng chưa chuẩn bị cho việc vận hành các thiết bị ô tô và máy kéo. Để phòng ngừa, sửa chữa và bảo dưỡng các phương tiện được trang bị điện tử và hệ thống trung hòa, cần có mạng lưới trạm dịch vụ phát triển với nhân viên có trình độ, thiết bị sửa chữa hiện đại và thiết bị đo lường, kể cả tại hiện trường.

GOST 2084-77 đang có hiệu lực, cung cấp cho việc sản xuất gasolines chứa chì tetraethylene ở Nga. Việc vận chuyển và bảo quản nhiên liệu không đảm bảo rằng dư lượng chì sẽ không đi vào xăng không chì. Không có điều kiện nào mà chủ sở hữu xe ô tô có hệ thống trung hòa sẽ được đảm bảo không được đổ xăng có phụ gia chì.

Tuy nhiên, công việc đang được tiến hành để thắt chặt các yêu cầu về môi trường. Nghị định của Tiêu chuẩn Nhà nước của Liên bang Nga ngày 1 tháng 4 năm 1998 số 19 đã phê duyệt "Quy tắc thực hiện công việc trong hệ thống chứng nhận xe cơ giới và rơ moóc", xác định thủ tục tạm thời để áp dụng tại Nga của UNECE Quy tắc số 834 và số 495.

Vào ngày 1 tháng 1 năm 1999, GOST R 51105.97 “Nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Xăng không chì. Thông số kỹ thuật ”. Vào tháng 5 năm 1999, Gosstandart đã thông qua một nghị quyết về việc ban hành các tiêu chuẩn của nhà nước nhằm hạn chế việc phát thải các chất ô nhiễm của ô tô. Các tiêu chuẩn có văn bản xác thực với các Quy định của UNECE số 49 và số 83 và có hiệu lực vào ngày 1 tháng 7 năm 2000. Cùng năm, tiêu chuẩn GOST R 51832-2001 “Động cơ đốt trong đánh lửa tích cực chạy bằng xăng và xe có động cơ ”Đã được thông qua. Với tổng trọng lượng hơn 3,5 tấn, được trang bị các động cơ này. Phát thải các chất độc hại. Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử ”. Vào ngày 1 tháng 1 năm 2004, GOST R 52033-2003 “Xe có động cơ xăng. Phát thải các chất ô nhiễm cùng với khí thải. Định mức và phương pháp kiểm soát trong đánh giá tình trạng kỹ thuật ”.

Để tuân thủ các tiêu chuẩn ngày càng nghiêm ngặt về phát thải các chất ô nhiễm, các nhà sản xuất thiết bị ô tô đang cải tiến hệ thống điện và đánh lửa, sử dụng nhiên liệu thay thế, trung hòa khí thải và phát triển các nhà máy điện kết hợp.

1.3. Nhiên liệu thay thế

Trên toàn thế giới, người ta chú ý nhiều đến việc thay thế nhiên liệu dầu mỏ lỏng bằng khí hydrocacbon hóa lỏng (hỗn hợp propan-butan) và khí nén tự nhiên (metan), cũng như các hỗn hợp chứa cồn. Trong bảng. 1.3 cho thấy các chỉ số so sánh về phát thải các chất độc hại trong quá trình hoạt động của động cơ đốt trong trên các loại nhiên liệu khác nhau.

Bảng 1.3

Ưu điểm của nhiên liệu khí là có trị số octan cao và khả năng sử dụng bộ chuyển đổi. Tuy nhiên, khi sử dụng chúng, công suất động cơ giảm, khối lượng và kích thước lớn của thiết bị nhiên liệu làm giảm khả năng vận hành của xe. Nhược điểm của nhiên liệu khí cũng bao gồm độ nhạy cao đối với các điều chỉnh thiết bị nhiên liệu. Với chất lượng chế tạo thiết bị nhiên liệu không đạt yêu cầu và văn hóa vận hành thấp, độc tính của khí thải của động cơ chạy bằng nhiên liệu khí có thể vượt quá giá trị của phiên bản xăng.

Ở các nước có khí hậu nóng, ô tô có động cơ chạy bằng nhiên liệu cồn (metanol và etanol) đã trở nên phổ biến. Việc sử dụng rượu làm giảm 20-25% việc phát thải các chất độc hại. Những nhược điểm của nhiên liệu cồn bao gồm sự suy giảm đáng kể chất lượng khởi động của động cơ và tính ăn mòn và độc tính cao của bản thân metanol. Ở Nga, nhiên liệu cồn cho ô tô hiện không được sử dụng.

Ngày càng chú ý đến ý tưởng sử dụng hydro. Triển vọng của loại nhiên liệu này được xác định bởi tính thân thiện với môi trường của nó (đối với ô tô chạy bằng nhiên liệu này, mức phát thải khí carbon monoxide giảm 30-50 lần, nitơ oxit giảm 3-5 lần và hydrocacbon 2,5 lần), tính không giới hạn và khả năng tái tạo của nguyên liệu. Tuy nhiên, việc sử dụng nhiên liệu hydro bị hạn chế bởi việc tạo ra các hệ thống lưu trữ hydro sử dụng nhiều năng lượng trên xe. Hiện nay, pin hyđrua kim loại, lò phản ứng phân hủy metanol và các hệ thống khác được sử dụng rất phức tạp và đắt tiền. Đồng thời, xét đến những khó khăn liên quan đến yêu cầu sản xuất và lưu trữ hydro nhỏ gọn, an toàn trên xe hơi, những chiếc xe có động cơ hydro vẫn chưa có bất kỳ ứng dụng thực tế đáng chú ý nào.

Để thay thế cho động cơ đốt trong, các nhà máy điện sử dụng nguồn năng lượng điện hóa, pin và máy phát điện hóa đang rất được quan tâm. Xe điện được phân biệt bởi khả năng thích ứng tốt với các phương thức giao thông đô thị khác nhau, dễ bảo trì và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, ứng dụng thực tế của chúng vẫn còn nhiều vấn đề. Thứ nhất, không có nguồn dòng điện điện hóa đáng tin cậy, nhẹ và đủ năng lượng. Thứ hai, việc chuyển đổi đội xe sang sử dụng pin điện hóa sẽ dẫn đến việc tiêu tốn một lượng lớn năng lượng cho việc sạc lại của chúng. Phần lớn năng lượng này được tạo ra trong các nhà máy nhiệt điện. Đồng thời, do phải chuyển hóa nhiều lần năng lượng (hóa - nhiệt - điện - hóa - điện - cơ) nên hiệu suất chung của hệ thống rất thấp và ô nhiễm môi trường khu vực xung quanh nhà máy điện sẽ vượt mức gấp nhiều lần. các giá trị hiện tại.

1.4. Cải thiện công suất và hệ thống đánh lửa

Một trong những nhược điểm của hệ thống điện bộ chế hòa khí là phân phối nhiên liệu không đồng đều trên các xi lanh của động cơ. Điều này gây ra hoạt động không đồng đều của động cơ đốt trong và không thể làm cạn các điều chỉnh của bộ chế hòa khí do hỗn hợp cạn kiệt quá mức và ngừng đốt cháy trong các xi lanh riêng lẻ (tăng CH) với hỗn hợp được làm giàu ở phần còn lại (cao hàm lượng CO trong khí thải). Để loại bỏ khuyết điểm này, thứ tự hoạt động của các xi lanh đã được thay đổi từ 1-2-4-3 thành 1-3-4-2 và hình dạng của các đường ống nạp được tối ưu hóa, ví dụ, việc sử dụng các bộ thu trong cửa nạp. nhiều thứ khác nhau. Ngoài ra, các dải phân cách khác nhau đã được lắp đặt bên dưới bộ chế hòa khí, định hướng dòng chảy và đường ống nạp được làm nóng. Ở Liên Xô, một hệ thống không tải tự động (XX) đã được phát triển và đưa vào sản xuất hàng loạt. Các biện pháp này đã làm cho nó có thể đáp ứng các yêu cầu đối với các chế độ XX.

Như đã nói ở trên, trong chu kỳ đô thị có đến 40% thời gian xe vận hành ở chế độ không tải cưỡng bức (PHX) - phanh động cơ. Đồng thời, dưới van tiết lưu, độ chân không cao hơn nhiều so với ở chế độ XX, làm cho hỗn hợp không khí-nhiên liệu được làm giàu lại và ngừng đốt cháy trong xi-lanh động cơ, và lượng khí thải độc hại tăng. Để giảm lượng khí thải ở chế độ PHH, hệ thống giảm chấn tiết lưu (bộ đóng mở) và bộ tiết kiệm không tải cưỡng bức EPHH đã được phát triển. Hệ thống đầu tiên, bằng cách mở nhẹ van tiết lưu, giảm chân không bên dưới nó, do đó ngăn ngừa sự làm giàu quá mức của hỗn hợp. Loại thứ hai chặn dòng nhiên liệu vào xi lanh động cơ ở chế độ PXC. Hệ thống PECH có thể giảm lượng khí thải độc hại lên đến 20% và tăng hiệu suất nhiên liệu lên đến 5% trong vận hành đô thị.

Sự phát thải của oxit nitơ NOx được chống lại bằng cách hạ nhiệt độ đốt cháy của hỗn hợp dễ cháy. Để làm được điều này, hệ thống động lực của cả động cơ xăng và động cơ diesel đều được trang bị các thiết bị tuần hoàn khí thải. Hệ thống, ở một số chế độ hoạt động của động cơ, đã chuyển một phần khí thải từ ống xả đến đường ống nạp.

Quán tính của hệ thống định lượng nhiên liệu không cho phép tạo ra một thiết kế bộ chế hòa khí đáp ứng đầy đủ tất cả các yêu cầu về độ chính xác định lượng đối với tất cả các chế độ vận hành của động cơ, đặc biệt là các chế độ nhất thời. Để khắc phục những thiếu sót của bộ chế hòa khí, cái gọi là hệ thống điện "phun" đã được phát triển.

Lúc đầu, đây là những hệ thống cơ khí cung cấp nhiên liệu liên tục cho khu vực van nạp. Các hệ thống này có thể đáp ứng các yêu cầu môi trường ban đầu. Hiện tại, đây là những hệ thống cơ-điện tử với hệ thống phun và phản hồi phrased.

Trong những năm 1970, cách chính để giảm lượng khí thải độc hại là sử dụng hỗn hợp nhiên liệu không khí ngày càng gầy hơn. Để đánh lửa không bị gián đoạn, cần phải cải tiến hệ thống đánh lửa để tăng công suất của tia lửa. Sự hạn chế fakir trong điều này là sự đứt gãy cơ học của mạch sơ cấp và sự phân bố cơ học của năng lượng điện áp cao. Để khắc phục nhược điểm này, hệ thống tiếp xúc-bóng bán dẫn và không tiếp xúc đã được phát triển.

Ngày nay, các hệ thống đánh lửa không tiếp xúc với sự phân phối tĩnh của năng lượng điện áp cao dưới sự điều khiển của một bộ phận điện tử, đồng thời tối ưu hóa việc cung cấp nhiên liệu và thời điểm đánh lửa, đang trở nên phổ biến hơn.

Trong động cơ diesel, hướng chính của việc cải tiến hệ thống điện là tăng áp suất phun. Ngày nay, quy chuẩn là áp suất phun khoảng 120 MPa, đối với động cơ có triển vọng lên đến 250 MPa. Điều này cho phép đốt cháy nhiên liệu hoàn toàn hơn, giảm hàm lượng CH và các chất dạng hạt trong khí thải. Cũng như đối với xăng, đối với hệ thống động lực diesel, hệ thống điều khiển động cơ điện tử đã được phát triển không cho phép động cơ vào chế độ khói.

Nhiều hệ thống xử lý khí thải khác nhau đang được phát triển. Ví dụ, một hệ thống đã được phát triển với một bộ lọc trong đường ống xả, bộ lọc này giữ lại các chất dạng hạt. Sau một thời gian hoạt động nhất định, bộ phận điện tử sẽ đưa ra lệnh tăng lượng cung cấp nhiên liệu. Điều này dẫn đến việc tăng nhiệt độ của khí thải, từ đó dẫn đến quá trình đốt cháy muội than và tái tạo bộ lọc.

1.5. Trung hòa

Trong cùng những năm 70, rõ ràng là không thể đạt được sự cải thiện đáng kể trong tình hình độc tính mà không sử dụng các thiết bị bổ sung, vì sự giảm một thông số sẽ kéo theo sự gia tăng các thông số khác. Do đó, họ tích cực tham gia vào việc cải tiến hệ thống xử lý khí thải sau xử lý.

Trước đây, hệ thống trung hòa đã được sử dụng cho các thiết bị ô tô và máy kéo hoạt động trong các điều kiện đặc biệt, chẳng hạn như đào hầm và khai thác mỏ.

Có hai nguyên tắc cơ bản để xây dựng bộ chuyển đổi - nhiệt và xúc tác.

Bộ chuyển đổi nhiệt là một buồng đốt, nằm trong ống xả của động cơ để đốt cháy các sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu - CH và CO. Nó có thể được lắp đặt ở vị trí của đường ống dẫn khí thải và thực hiện các chức năng của nó. Các phản ứng oxy hóa CO và CH diễn ra khá nhanh ở nhiệt độ trên 830 ° C và trong vùng phản ứng có oxy chưa liên kết. Bộ chuyển đổi nhiệt được sử dụng trên động cơ có đánh lửa dương, trong đó nhiệt độ cần thiết cho dòng hiệu quả của các phản ứng oxy hóa nhiệt được cung cấp mà không cần cung cấp thêm nhiên liệu. Nhiệt độ khí thải vốn đã cao của các động cơ này tăng lên trong vùng phản ứng là kết quả của việc đốt cháy một phần CH và CO, nồng độ của chúng cao hơn nhiều so với nồng độ của động cơ diesel.

Bộ trung hòa nhiệt (Hình 1.4) bao gồm một vỏ với các ống dẫn vào (đầu ra) và một hoặc hai bộ chèn ống lửa được làm bằng thép tấm chịu nhiệt. Việc trộn tốt không khí bổ sung cần thiết cho quá trình oxy hóa CH và CO với khí thải đạt được nhờ sự hình thành dòng xoáy mạnh và sự hỗn loạn của các chất khí khi chúng chảy qua các lỗ trong ống và kết quả là thay đổi hướng chuyển động của chúng bằng cách hệ thống vách ngăn. Để đốt cháy CO và CH sau khi đốt cháy hiệu quả, cần một thời gian đủ dài, do đó, tốc độ của khí trong bộ chuyển đổi được đặt ở mức thấp, do đó thể tích của nó tương đối lớn.

Cơm. 1.4. Bộ chuyển đổi nhiệt

Để ngăn chặn sự giảm nhiệt độ của khí thải do truyền nhiệt đến các bức tường, đường ống dẫn khí thải và bộ chuyển đổi được bao phủ bằng vật liệu cách nhiệt, tấm chắn nhiệt được lắp đặt trong các kênh xả và bộ chuyển đổi được đặt gần như có thể với động cơ. Mặc dù vậy, phải mất một khoảng thời gian đáng kể để làm ấm bộ chuyển đổi nhiệt sau khi khởi động động cơ. Để giảm thời gian này, nhiệt độ của khí thải được tăng lên, điều này đạt được bằng cách làm giàu hỗn hợp dễ cháy và giảm thời điểm đánh lửa, mặc dù cả hai điều này đều làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu. Các biện pháp như vậy được sử dụng để duy trì ngọn lửa ổn định trong quá trình vận hành tạm thời của động cơ. Việc chèn ngọn lửa cũng góp phần làm giảm thời gian cho đến khi bắt đầu quá trình oxy hóa hiệu quả của CH và CO.

chuyển đổi xúc tác- thiết bị chứa các chất làm tăng tốc độ phản ứng, - chất xúc tác . Bộ chuyển đổi xúc tác có thể là "một chiều", "hai chiều" và "ba chiều".

Chất trung hòa kiểu oxy hóa một thành phần và hai thành phần sau khi đốt cháy (tái oxy hóa) CO (một thành phần) và CH (hai thành phần).

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

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

Bộ chuyển đổi xúc tác là một vỏ thép không gỉ được bao gồm trong hệ thống xả. Khối sóng mang của phần tử hoạt động được đặt trong vỏ. Các chất trung hòa đầu tiên được lấp đầy bằng các quả cầu kim loại được phủ một lớp chất xúc tác mỏng (xem Hình 1.5).

Cơm. 1.5. Thiết bị chuyển đổi xúc tác

Như các chất hoạt động đã được sử dụng: nhôm, đồng, crom, niken. Nhược điểm chính của các bộ trung hòa thế hệ đầu tiên là hiệu suất thấp và tuổi thọ ngắn. Bộ chuyển đổi xúc tác dựa trên kim loại quý - bạch kim và palladium - được chứng minh là có khả năng chống lại tác động "độc" nhất của lưu huỳnh, organosilicon và các hợp chất khác được hình thành do quá trình đốt cháy nhiên liệu và dầu chứa trong xi-lanh động cơ.

Chất mang hoạt chất trong các chất trung hòa như vậy là gốm sứ đặc biệt - một loại đá nguyên khối với nhiều tổ ong dọc. Một lớp nền nhám đặc biệt được phủ lên bề mặt của các tổ ong. Điều này giúp tăng diện tích tiếp xúc hiệu quả của lớp phủ với khí thải lên đến ~ 20 nghìn m 2. Lượng kim loại quý lắng đọng trên chất nền trong khu vực này là 2–3 gam, điều này có thể giúp tổ chức sản xuất hàng loạt các sản phẩm tương đối rẻ tiền.

Gốm sứ có thể chịu được nhiệt độ lên đến 800–850 ° C. Sự cố của hệ thống cung cấp điện (khởi động khó khăn) và hoạt động kéo dài trên hỗn hợp làm việc được làm giàu lại dẫn đến thực tế là nhiên liệu dư thừa sẽ cháy trong bộ chuyển đổi. Điều này dẫn đến sự tan chảy của các tế bào và sự cố của bộ chuyển đổi. Ngày nay, các tổ ong kim loại được sử dụng làm chất mang lớp xúc tác. Điều này giúp tăng diện tích bề mặt làm việc, thu được ít áp suất ngược hơn, đẩy nhanh quá trình gia nhiệt của bộ chuyển đổi đến nhiệt độ hoạt động và mở rộng phạm vi nhiệt độ lên 1000–1050 ° C.

Giảm bộ chuyển đổi xúc tác môi trường, hoặc bộ trung hòa ba chiều,được sử dụng trong các hệ thống khí thải, vừa để giảm lượng khí thải CO và CH, vừa để giảm lượng khí thải ôxít nitơ. Ngoài bạch kim và palladium, lớp xúc tác của bộ chuyển đổi còn chứa nguyên tố đất hiếm rhodi. Kết quả của phản ứng hóa học trên bề mặt chất xúc tác được nung nóng đến 600-800 ° C, CO, CH, NOx có trong khí thải được chuyển hóa thành H 2 O, CO 2, N 2:

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

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

Hiệu suất của bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều đạt 90% trong điều kiện vận hành thực tế, nhưng chỉ với điều kiện thành phần của hỗn hợp dễ cháy khác với thành phần của hỗn hợp chất cháy không quá 1%.

Do thay đổi các thông số động cơ do mài mòn, hoạt động ở chế độ không đứng yên, lệch cài đặt hệ thống điện, không thể duy trì thành phần cân bằng của hỗn hợp dễ cháy chỉ do thiết kế của bộ chế hòa khí hoặc kim phun. Phản hồi là cần thiết để đánh giá thành phần của hỗn hợp nhiên liệu không khí đi vào xi lanh động cơ.

Cho đến nay, hệ thống phản hồi được sử dụng rộng rãi nhất bằng cách sử dụng cái gọi là cảm biến khí oxi(đầu dò lambda) dựa trên gốm sứ zirconium ZrO 2 (Hình 1.6).

Phần tử nhạy cảm của đầu dò lambda là nắp zirconium 2 . Bề mặt bên trong và bên ngoài của nắp được bao phủ bởi các lớp mỏng hợp kim platin-rhodi, đóng vai trò là lớp ngoài 3 và nội bộ 4 điện cực. Với phần ren 1 cảm biến được lắp trong đường ống xả. Trong trường hợp này, điện cực bên ngoài được rửa sạch bằng khí đã qua xử lý và điện cực bên trong - bằng không khí trong khí quyển.

Cơm. 1.6. Thiết kế của cảm biến oxy

Zirconium dioxide ở nhiệt độ trên 350 ° C có được đặc tính của một chất điện phân, và cảm biến trở thành một tế bào điện. Giá trị EMF trên các điện cực cảm biến được xác định bằng tỷ lệ giữa áp suất riêng phần oxy trên mặt trong và mặt ngoài của phần tử cảm biến. Khi có oxy tự do trong khí thải, cảm biến tạo ra EMF có bậc 0,1 V. Trong trường hợp không có oxy tự do trong khí thải, EMF tăng gần như đột ngột lên 0,9 V.

Thành phần của hỗn hợp được kiểm soát sau khi cảm biến đã ấm lên đến nhiệt độ hoạt động. Thành phần của hỗn hợp được duy trì bằng cách thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho các xi lanh động cơ ở ranh giới của quá trình chuyển đổi EMF đầu dò từ mức điện áp thấp đến cao. Để giảm thời gian đạt được chế độ vận hành, các cảm biến làm nóng bằng điện được sử dụng.

Những nhược điểm chính của hệ thống có phản hồi và bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều là: không thể chạy động cơ bằng nhiên liệu pha chì, nguồn lực khá thấp của bộ chuyển đổi và đầu dò lambda (khoảng 80.000 km) và tăng sức cản của ống xả. hệ thống.

Thư mục

Vyrubov D.N. Động cơ đốt trong: lý thuyết về động cơ kết hợp và pittông / D.N. Vyrubov và cộng sự M.: Mashinostroenie, 1983.
Động cơ ô tô và máy kéo. (Lý thuyết, hệ thống điện, thiết kế và tính toán) / Ed. I. M. Lê-nin. M.: Cao hơn. trường học, 1969.
Động cơ ô tô và máy kéo: Trong 2 giờ Thiết kế và tính toán động cơ / Ed. I. M. Lê-nin. Lần xuất bản thứ 2, thêm. và làm lại. M.: Cao hơn. trường học, năm 1976.
Động cơ đốt trong: Thiết kế và hoạt động của động cơ pittông và động cơ kết hợp / Ed. A. S. Orlin, M. G. Kruglov. Lần xuất bản thứ 3, đã sửa đổi. và bổ sung M.: Mashinostroenie, 1980.
Arkhangelsky V. M. Động cơ ô tô / V. M. Arkhangelsky. M.: Mashinostroenie, 1973.
Kolchin A. I. Tính toán động cơ ô tô và máy kéo / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. M.: Cao hơn. trường học, 1971.
Động cơ đốt trong / Ed. Tiến sĩ công nghệ. Hồ sơ khoa học V. N. Lukanin. M.: Cao hơn. trường học, 1985.
Khachiyan A.S. Động cơ đốt trong / A.S. Khachiyan và cộng sự M.: Vyssh. trường học, 1985.
Ross Tweg. Hệ thống phun xăng. Thiết bị, bảo trì, sửa chữa: Prakt. trợ cấp / Ross Tweg. M.: Nhà xuất bản “Phía sau tay lái”, 1998.

Tóm tắt: Ảnh hưởng của động cơ đốt trong và tình hình môi trường. Các vấn đề môi trường sử dụng nhiệt

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến ​​thức là đơn giản. Sử dụng biểu mẫu bên dưới

Tài liệu tương tự

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến ​​thức là đơn giản. Sử dụng biểu mẫu bên dưới

Tài liệu tương tự

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến thức là đơn giản. Sử dụng biểu mẫu bên dưới

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến thức là đơn giản. Sử dụng biểu mẫu bên dưới