Lämpövoimalaitosten vaikutukset ympäristöön riippuvat suurelta osin poltetun polttoaineen tyypistä (kiinteä ja nestemäinen).
Poltettaessa kiinteä polttoaine ilmakehään pääsee lentotuhkaa, jossa on palamattoman polttoaineen hiukkasia, rikki- ja rikkihappoanhydridejä, typen oksideja, tietty määrä fluoriyhdisteitä sekä kaasumaisia polttoaineen epätäydellisen palamisen tuotteita. Lentotuhka sisältää joissain tapauksissa myrkyttömien komponenttien lisäksi enemmän haitallisia epäpuhtauksia. Joten Donetskin antrasiitin tuhka sisältää pieniä määriä arseenia ja Ekibastuzin ja joidenkin muiden esiintymien tuhkassa - vapaata piidioksidia, Kansk-Achinskin altaan liuske- ja hiilituhkaa - vapaata kalsiumoksidia.
kivihiili - planeettamme runsain fossiilinen polttoaine. Asiantuntijat uskovat, että sen varannot kestävät 500 vuotta. Lisäksi kivihiili on jakautunut tasaisemmin ympäri maailmaa ja on öljyä taloudellisempaa. Synteettistä nestemäistä polttoainetta voidaan saada kivihiilestä. Menetelmä polttoaineen saamiseksi käsittelemällä hiiltä on tunnettu pitkään. Tällaisten tuotteiden hinta oli kuitenkin liian korkea. Prosessi tapahtuu korkeassa paineessa. Tällä polttoaineella on yksi kiistaton etu - sillä on korkeampi oktaaniluku. Tämä tarkoittaa, että se on ympäristöystävällisempi.
Turve. Turpeen energiakäyttöön liittyy useita kielteisiä ympäristövaikutuksia laajamittaisen turpeen louhinnan seurauksena. Näitä ovat erityisesti vesistöjen järjestelmän rikkominen, maiseman muutokset ja maapeite turpeen louhintapaikoilla, paikallisten makean veden lähteiden laadun heikkeneminen ja ilma-altaan saastuminen, eläinten elinolojen jyrkkä heikkeneminen. Merkittäviä ympäristöongelmia syntyy myös turpeen kuljetus- ja varastointitarpeen yhteydessä.
Poltettaessa nestemäistä polttoainetta(polttoöljy) savukaasujen kanssa ilmakehän ilmaan pääsee: rikki- ja rikkihappoanhydridit, typen oksidit, vanadiiniyhdisteet, natriumsuolat sekä kattiloiden pinnalta puhdistuksen aikana poistuneet aineet. Nestemäiset polttoaineet ovat ympäristön kannalta "hygieenisempiä". Samalla häviää kokonaan tuhkakaappien ongelma, jotka vievät suuria alueita, sulkevat pois niiden hyödyllisen käytön ja ovat jatkuvan ilmansaasteen lähde asema-alueella, koska osa tuhkasta poistetaan tuulen mukana. Nestemäisten polttoaineiden palamistuotteissa ei ole lentotuhkaa.
Maakaasu. Kun maakaasua poltetaan, typen oksidit ovat merkittävä ilman epäpuhtaus. Typen oksidien päästöt maakaasua poltettaessa lämpövoimalaitoksilla ovat kuitenkin keskimäärin 20 % pienemmät kuin hiiltä poltettaessa. Tämä ei johdu itse polttoaineen ominaisuuksista, vaan palamisprosessien erityispiirteistä. Hiilen polton ylimääräinen ilmasuhde on pienempi kuin maakaasun polton. Näin ollen maakaasu on ympäristöystävällisin energiapolttoaine, mitä tulee typen oksidien vapautumiseen palamisen aikana.
Lämpövoimalaitosten monimutkainen vaikutus biosfääriin kokonaisuutena on havainnollistettu taulukossa. yksi.
Lämpövoimalaitosten polttoaineena käytetään siis hiiltä, öljyä ja öljytuotteita, maakaasua sekä harvemmin puuta ja turvetta. Palavien materiaalien pääkomponentit ovat hiili, vety ja happi, rikkiä ja typpeä on pienempiä määriä, myös metallien ja niiden yhdisteiden (useimmiten oksideja ja sulfideja) jäämiä.
Lämpövoimateollisuudessa massiivisten ilmakehän päästöjen ja suurten kiinteiden jätteiden lähteitä ovat lämpövoimalaitokset, yritykset ja höyryvoimalaitosten laitokset eli kaikki yritykset, joiden työ liittyy polttoaineen polttoon.
Kaasupäästöjen ohella lämpövoimatekniikka tuottaa valtavia massoja kiinteää jätettä. Näitä ovat tuhka ja kuona.
Jätehiilenkäsittelylaitokset sisältävät 55-60 % SiO 2 , 22-26 % Al 2 O 3 , 5-12 % Fe 2 O 3, 0,5-1 % CaO, 4-4,5 % K 2 O ja Na 2 O ja enintään 5 % C. Ne joutuvat kaatopaikoille, jotka tuottavat pölyä, savua ja huonontavat rajusti ilmakehän ja viereisten alueiden tilaa.
Elämä maapallolla syntyi pelkistävässä ilmakehässä, ja vasta paljon myöhemmin, noin 2 miljardin vuoden kuluttua, biosfääri muutti asteittain pelkistävän ilmakehän hapettavaksi. Samaan aikaan elävää ainetta poistettiin aiemmin ilmakehästä erilaisia aineita, erityisesti hiilidioksidi, muodostaen valtavia kalkkikiven ja muiden hiilipitoisten yhdisteiden kerrostumia. Nyt meidän teknogeeninen sivilisaatio synnytti voimakkaan pelkistyskaasuvirran, mikä johtui pääasiassa fossiilisten polttoaineiden polttamisesta energiaksi. 30 vuoden ajan, vuosina 1970-2000, noin 450 miljardia barrelia öljyä, 90 miljardia tonnia hiiltä, 11 biljoonaa. m 3 kaasua (taulukko 2).
1 000 MW/vuosi voimalaitoksen päästöt ilmaan (tonnia)
Pääosa päästöistä on hiilidioksidilla - noin 1 miljoona tonnia hiilidioksidilla 1 Mt. Lämpövoimalaitoksen jätevesillä poistetaan vuosittain 66 tonnia orgaanista ainetta, 82 tonnia rikkihappoa, 26 tonnia klorideja, 41 tonnia fosfaatteja ja lähes 500 tonnia suspendoituneita hiukkasia. Voimalaitosten tuhka sisältää usein korkeita pitoisuuksia raskaita, harvinaisia maametallia ja radioaktiivisia aineita.
Hiilivoimalaitos tarvitsee 3,6 miljoonaa tonnia hiiltä, 150 m 3 vettä ja noin 30 miljardia m 3 ilmaa vuodessa. Näissä luvuissa ei ole otettu huomioon hiilen louhintaan ja kuljetuksiin liittyviä ympäristöhäiriöitä.
Kun otetaan huomioon, että tällainen voimalaitos on toiminut aktiivisesti useita vuosikymmeniä, sen vaikutusta voidaan verrata tulivuoren vaikutukseen. Mutta jos jälkimmäinen yleensä heittää vulkanismin tuotteita ulos suuria määriä kerrallaan, niin voimalaitos tekee tämän koko ajan. Kymmeniin vuosituhansiin vulkaaninen toiminta ei ole kyennyt merkittävästi vaikuttamaan ilmakehän koostumukseen, ja ihmisen taloudellinen toiminta on aiheuttanut tällaisia muutoksia noin 100-200 vuoden aikana pääasiassa fossiilisten polttoaineiden polttamisen ja tuhottujen kasvihuonekaasupäästöjen vuoksi. ja epämuodostuneita ekosysteemejä.
Voimalaitosten hyötysuhde on edelleen alhainen ja on 30-40 %, suurin osa polttoaineesta poltetaan turhaan. Vastaanotettu energia käytetään tavalla tai toisella ja muuttuu lopulta lämmöksi, eli kemiallisen saastumisen lisäksi biosfääriin pääsee lämpösaastetta.
Energialaitosten saastuminen ja jätteet kaasun, nesteen ja kiinteän faasin muodossa jakautuvat kahteen virtaan: toinen aiheuttaa globaaleja muutoksia ja toinen alueellisia ja paikallisia muutoksia. Sama pätee muilla talouden aloilla, mutta silti energia ja fossiilisten polttoaineiden poltto ovat edelleen merkittävien maailmanlaajuisten saasteiden lähde. Ne pääsevät ilmakehään, ja niiden kerääntymisen vuoksi ilmakehän pienten kaasukomponenttien, mukaan lukien kasvihuonekaasujen, pitoisuus muuttuu. Ilmakehässä ilmaantui kaasuja, joita siinä käytännössä ei ennen ollut - kloorifluorihiilivetyjä. Nämä ovat maailmanlaajuisia saasteita, joilla on korkea Kasvihuoneilmiö ja samaan aikaan mukana stratosfäärin otsoniverkon tuhoamisessa.
On siis syytä huomata, että lämpövoimalaitokset päästävät tällä hetkellä noin 20 % kaikista vaarallisista teollisuusjätteistä ilmakehään. Ne vaikuttavat merkittävästi sijaintialueensa ympäristöön ja koko biosfäärin tilaan. Haitallisimpia ovat heikkolaatuisilla polttoaineilla toimivat lauhdevoimalaitokset. Joten kun asemalla poltetaan tunnin ajan 1060 tonnia Donetskin hiiltä, kattiloiden uuneista poistetaan 34,5 tonnia kuonaa, 193,5 tonnia tuhkaa poistetaan kaasuja 99% puhdistavien sähkösuodattimien bunkkereista ja 10 miljoonaa. m 3 pääsee ilmakehään putkien kautta savukaasuja. Nämä kaasut sisältävät typen ja happijäämien lisäksi 2350 tonnia hiilidioksidia, 251 tonnia vesihöyryä, 34 tonnia rikkidioksidia, 9,34 tonnia typen oksideja (dioksidina laskettuna) ja 2 tonnia lentotuhkaa, jota ei ole "saatunut" ” sähköstaattisten suodattimien avulla.
Lämpövoimalaitosten jätevedet ja niiden alueilta peräisin olevat hulevedet, jotka ovat saastuttaneet voimalaitosten teknologisista kiertokuluista peräisin olevia jätteitä ja sisältävät vanadiinia, nikkeliä, fluoria, fenoleja ja öljytuotteita, voivat vesistöihin päästessään vaikuttaa veden laatuun ja vesieliöihin. Muutos tiettyjen aineiden kemiallisessa koostumuksessa johtaa altaaseen muodostuneiden elinympäristön olosuhteiden rikkomiseen ja vaikuttaa vesieliöiden ja bakteerien lajikoostumukseen ja runsauteen ja voi viime kädessä johtaa vesistöjen itsepuhdistusprosessien rikkomiseen. saastumiselta ja niiden hygieniatilanteen heikkenemiseen.
Myös vesistöjen ns. lämpösaasteet, joissa niiden kunto on erilaisia, on vaarallista. Lämpövoimalaitokset tuottavat energiaa lämmitetyllä höyryllä toimivilla turbiineilla. Turbiinien käytön aikana on välttämätöntä jäähdyttää poistohöyry vedellä, joten voimalaitoksesta poistuu jatkuvasti vesivirta, joka yleensä lämmitetään 8-12 ° C: lla ja johdetaan säiliöön. Suuret lämpövoimalaitokset tarvitsevat suuria määriä vettä. Ne poistavat 80-90 m 3 /s vettä lämmitettynä. Tämä tarkoittaa, että altaaseen virtaa jatkuvasti voimakas lämmin vesivirta, joka on suunnilleen Moskovan joen mittakaavassa.
Lämmitysvyöhyke, joka muodostuu lämpimän "joen" yhtymäkohtaan, on eräänlainen säiliön osa, jossa lämpötila on suurin vuotokohdassa ja laskee etäisyyden myötä siitä. Suurten lämpövoimalaitosten lämmitysvyöhykkeet kattavat useita kymmeniä neliökilometrejä. Talvella polynyoja muodostuu lämmitetylle vyöhykkeelle (pohjoisella ja keskimmäisellä leveysasteella). Kesäkuukausina lämmitettyjen vyöhykkeiden lämpötilat riippuvat ottoveden luonnollisesta lämpötilasta. Jos veden lämpötila säiliössä on 20 °C, lämmitysvyöhykkeellä se voi olla 28-32 °C.
Säiliön lämpötilan nousun ja niiden luonnollisen hydrotermisen järjestelmän rikkomisen seurauksena veden "kukinnan" prosessit tehostuvat, kaasujen kyky liueta veteen vähenee ja fyysiset ominaisuudet vesi, kaikki siinä tapahtuvat kemialliset ja biologiset prosessit kiihtyvät jne. Lämmitysvyöhykkeellä veden läpinäkyvyys heikkenee, pH nousee ja helposti hapettuvien aineiden hajoamisnopeus kasvaa. Fotosynteesin nopeus tällaisessa vedessä on huomattavasti hidastunut.
Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta
Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.
SEROV-METALLURGISET OLIOPISTO
abstrakti
päällä Ekologiset perusteet luonnonhoito
aiheesta:Energian kehittämiseen liittyvät ympäristöongelmat
Täytettya: opiskelija
kirjeenvaihtoosasto
IVkurssin TiTO ryhmä
Sochneva Natalia
Tarkastettu: opettaja
Chernysheva N.G.
Johdanto
1. Lämpövoimatekniikan ympäristöongelmat
2. Vesivoiman ympäristöongelmat
3. Ydinvoiman ongelmat
4. Joitakin tapoja ratkaista nykyajan energian ongelmat
Johtopäätös
Luettelo käytetystä kirjallisuudesta
Johdanto
On kuvaannollinen ilmaus, että elämme kolmen "E":n aikakaudella: talous, energia, ekologia. Samaan aikaan ekologia tieteenä ja ajattelutapana kiinnittää ihmiskunnan yhä enemmän huomiota.
Ekologiaa pidetään tieteenä ja akateeminen kurinalaisuus, joka on suunniteltu tutkimaan organismien ja ympäristön välistä suhdetta kaikessa monimuotoisuudessaan. Samaan aikaan ympäristöä ei ymmärretä vain maailmana eloton luonto, mutta myös joidenkin organismien tai niiden yhteisöjen vaikutus muihin organismeihin ja yhteisöihin. Ekologia yhdistetään joskus vain elinympäristön tai ympäristön tutkimiseen. Jälkimmäinen on pohjimmiltaan oikein, mutta olennaisilta osin korjauksella, että ympäristöä ei voida tarkastella erillään organismeista, kuten ei voida tarkastella elinympäristönsä ulkopuolella olevia organismeja. Nämä ovat osia yhdestä toiminnallisesta kokonaisuudesta, mitä korostaa edellä oleva ekologian määritelmä organismien ja ympäristön välistä suhdetta käsittelevänä tieteenä.
Energiaekologia on tuotannonala, joka kehittyy ennennäkemättömällä vauhdilla. Jos väestö nykyajan olosuhteissa väestöräjähdys kaksinkertaistuu 40-50 vuodessa, sitten energian tuotannossa ja kulutuksessa tämä tapahtuu 12-15 vuoden välein. Tällaisella väestön ja energian kasvusuhteella energian saanti kasvaa lumivyöryn tavoin paitsi kokonaismääränä myös henkeä kohti.
Tällä hetkellä energiantarpeet tyydytetään pääasiassa kolmentyyppisillä energialähteillä: orgaanisella polttoaineella, vedellä ja atomiytimellä. Ihminen käyttää vesienergiaa ja atomienergiaa muutettuaan sen sähköenergiaksi. Samaan aikaan merkittävä määrä orgaanisen polttoaineen sisältämää energiaa käytetään lämpöenergian muodossa, ja vain osa siitä muunnetaan sähköenergiaksi. Molemmissa tapauksissa energian vapautuminen orgaanisesta polttoaineesta liittyy kuitenkin sen palamiseen ja siten palamistuotteiden vapautumiseen ympäristöön.
Tämän työn tarkoituksena on tutkia erilaisten energiamuotojen (lämpövoima, vesivoima, ydinvoima) vaikutuksia ympäristöön ja pohtia tapoja vähentää energialaitosten päästöjä ja saasteita. Kirjoittaessani tätä esseetä asetin itselleni tehtäväksi tunnistaa tapoja ratkaista kunkin tarkastellun energiatyypin ongelmat.
1. Ekologitlämpövoimatekniikan ongelmat
Lämpövoimalaitosten vaikutukset ympäristöön riippuvat suurelta osin poltetun polttoaineen tyypistä (kiinteä ja nestemäinen).
Poltettaessa kiinteä polttoaine ilmakehään pääsee lentotuhkaa, jossa on palamattoman polttoaineen hiukkasia, rikki- ja rikkihappoanhydridejä, typen oksideja, tietty määrä fluoriyhdisteitä sekä kaasumaisia polttoaineen epätäydellisen palamisen tuotteita. Lentotuhka sisältää joissain tapauksissa myrkyttömien komponenttien lisäksi enemmän haitallisia epäpuhtauksia. Joten Donetskin antrasiitin tuhka sisältää pieniä määriä arseenia ja Ekibastuzin ja joidenkin muiden esiintymien tuhkassa - vapaata piidioksidia, Kansk-Achinskin altaan liuske- ja hiilituhkaa - vapaata kalsiumoksidia.
kivihiili - planeettamme runsain fossiilinen polttoaine. Asiantuntijat uskovat, että sen varannot kestävät 500 vuotta. Lisäksi kivihiili on jakautunut tasaisemmin ympäri maailmaa ja on öljyä taloudellisempaa. Synteettistä nestemäistä polttoainetta voidaan saada kivihiilestä. Menetelmä polttoaineen saamiseksi käsittelemällä hiiltä on tunnettu pitkään. Tällaisten tuotteiden hinta oli kuitenkin liian korkea. Prosessi tapahtuu korkeassa paineessa. Tällä polttoaineella on yksi kiistaton etu - sillä on korkeampi oktaaniluku. Tämä tarkoittaa, että se on ympäristöystävällisempi.
Turve. Turpeen energiakäyttöön liittyy useita kielteisiä ympäristövaikutuksia laajamittaisen turpeen louhinnan seurauksena. Näitä ovat erityisesti vesistöjen järjestelmän rikkominen, maiseman ja maapeiteen muutokset turpeenottopaikoilla, paikallisten makean veden laadun heikkeneminen ja ilma-altaan saastuminen sekä elinolojen jyrkkä huononeminen. eläimistä. Merkittäviä ympäristöongelmia syntyy myös turpeen kuljetus- ja varastointitarpeen yhteydessä.
Poltettaessa nestemäistä polttoainetta(polttoöljy) savukaasujen kanssa ilmakehän ilmaan pääsee: rikki- ja rikkihappoanhydridit, typen oksidit, vanadiiniyhdisteet, natriumsuolat sekä kattiloiden pinnalta puhdistuksen aikana poistuneet aineet. Nestemäiset polttoaineet ovat ympäristön kannalta "hygieenisempiä". Samalla häviää kokonaan tuhkakaappien ongelma, jotka vievät suuria alueita, sulkevat pois niiden hyödyllisen käytön ja ovat jatkuvan ilmansaasteen lähde asema-alueella, koska osa tuhkasta poistetaan tuulen mukana. Nestemäisten polttoaineiden palamistuotteissa ei ole lentotuhkaa.
Maakaasu. Kun maakaasua poltetaan, typen oksidit ovat merkittävä ilman epäpuhtaus. Typen oksidien päästöt maakaasua poltettaessa lämpövoimalaitoksilla ovat kuitenkin keskimäärin 20 % pienemmät kuin hiiltä poltettaessa. Tämä ei johdu itse polttoaineen ominaisuuksista, vaan palamisprosessien erityispiirteistä. Hiilen polton ylimääräinen ilmasuhde on pienempi kuin maakaasun polton. Näin ollen maakaasu on ympäristöystävällisin energiapolttoaine, mitä tulee typen oksidien vapautumiseen palamisen aikana.
Lämpövoimalaitosten monimutkainen vaikutus biosfääriin kokonaisuutena on havainnollistettu taulukossa. yksi.
Lämpövoimalaitosten polttoaineena käytetään siis hiiltä, öljyä ja öljytuotteita, maakaasua sekä harvemmin puuta ja turvetta. Palavien materiaalien pääkomponentit ovat hiili, vety ja happi, rikkiä ja typpeä on pienempiä määriä, myös metallien ja niiden yhdisteiden (useimmiten oksideja ja sulfideja) jäämiä.
Lämpövoimateollisuudessa massiivisten ilmakehän päästöjen ja suurten kiinteiden jätteiden lähteitä ovat lämpövoimalaitokset, yritykset ja höyryvoimalaitosten laitokset eli kaikki yritykset, joiden työ liittyy polttoaineen polttoon.
Kaasupäästöjen ohella lämpövoimatekniikka tuottaa valtavia massoja kiinteää jätettä. Näitä ovat tuhka ja kuona.
Jätehiilenkäsittelylaitokset sisältävät 55-60 % SiO 2 , 22-26 % Al 2 O 3 , 5-12 % Fe 2 O 3, 0,5-1 % CaO, 4-4,5 % K 2 O ja Na 2 O ja enintään 5 % C. Ne joutuvat kaatopaikoille, jotka tuottavat pölyä, savua ja huonontavat rajusti ilmakehän ja viereisten alueiden tilaa.
Elämä maapallolla syntyi pelkistävässä ilmakehässä, ja vasta paljon myöhemmin, noin 2 miljardin vuoden kuluttua, biosfääri muutti asteittain pelkistävän ilmakehän hapettavaksi. Samaan aikaan elävä aines poisti ilmakehästä aiemmin erilaisia aineita, erityisesti hiilidioksidia, muodostaen valtavia kalkkikiven ja muiden hiiltä sisältävien yhdisteiden kerrostumia. Nyt teknogeeninen sivilisaatiomme on synnyttänyt voimakkaan pelkistyskaasuvirran, mikä johtuu pääasiassa fossiilisten polttoaineiden polttamisesta energian saamiseksi. 30 vuoden ajan, vuosina 1970-2000, noin 450 miljardia barrelia öljyä, 90 miljardia tonnia hiiltä, 11 biljoonaa. m 3 kaasua (taulukko 2).
1 000 MW/vuosi voimalaitoksen päästöt ilmaan (tonnia)
Pääosa päästöistä on hiilidioksidilla - noin 1 miljoona tonnia hiilidioksidilla 1 Mt. Lämpövoimalaitoksen jätevesillä poistetaan vuosittain 66 tonnia orgaanista ainetta, 82 tonnia rikkihappoa, 26 tonnia klorideja, 41 tonnia fosfaatteja ja lähes 500 tonnia suspendoituneita hiukkasia. Voimalaitosten tuhka sisältää usein korkeita pitoisuuksia raskaita, harvinaisia maametallia ja radioaktiivisia aineita.
Hiilivoimalaitos tarvitsee 3,6 miljoonaa tonnia hiiltä, 150 m 3 vettä ja noin 30 miljardia m 3 ilmaa vuodessa. Näissä luvuissa ei ole otettu huomioon hiilen louhintaan ja kuljetuksiin liittyviä ympäristöhäiriöitä.
Kun otetaan huomioon, että tällainen voimalaitos on toiminut aktiivisesti useita vuosikymmeniä, sen vaikutusta voidaan verrata tulivuoren vaikutukseen. Mutta jos jälkimmäinen yleensä heittää vulkanismin tuotteita ulos suuria määriä kerrallaan, niin voimalaitos tekee tämän koko ajan. Kymmeniin vuosituhansiin vulkaaninen toiminta ei ole kyennyt merkittävästi vaikuttamaan ilmakehän koostumukseen, ja ihmisen taloudellinen toiminta on aiheuttanut tällaisia muutoksia noin 100-200 vuoden aikana pääasiassa fossiilisten polttoaineiden polttamisen ja tuhottujen kasvihuonekaasupäästöjen vuoksi. ja epämuodostuneita ekosysteemejä.
Voimalaitosten hyötysuhde on edelleen alhainen ja on 30-40 %, suurin osa polttoaineesta poltetaan turhaan. Vastaanotettu energia käytetään tavalla tai toisella ja muuttuu lopulta lämmöksi, eli kemiallisen saastumisen lisäksi biosfääriin pääsee lämpösaastetta.
Energialaitosten saastuminen ja jätteet kaasu-, neste- ja kiinteän faasin muodossa jakautuvat kahteen virtaan: toinen aiheuttaa globaaleja muutoksia ja toinen alueellisia ja paikallisia muutoksia. Sama pätee muilla talouden aloilla, mutta silti energia ja fossiilisten polttoaineiden poltto ovat edelleen merkittävien maailmanlaajuisten saasteiden lähde. Ne pääsevät ilmakehään, ja niiden kertymisen vuoksi ilmakehän pienten kaasukomponenttien, mukaan lukien kasvihuonekaasujen, pitoisuus muuttuu. Ilmakehässä ilmaantui kaasuja, joita siinä käytännössä ei ennen ollut - kloorifluorihiilivetyjä. Nämä ovat maailmanlaajuisia saasteita, joilla on korkea kasvihuoneilmiö ja jotka samalla osallistuvat stratosfäärin otsoniverkon tuhoamiseen.
On siis syytä huomata, että lämpövoimalaitokset päästävät tällä hetkellä noin 20 % kaikista vaarallisista teollisuusjätteistä ilmakehään. Ne vaikuttavat merkittävästi sijaintialueensa ympäristöön ja koko biosfäärin tilaan. Haitallisimpia ovat heikkolaatuisilla polttoaineilla toimivat lauhdevoimalaitokset. Joten kun asemalla poltetaan tunnin ajan 1060 tonnia Donetskin hiiltä, kattiloiden uuneista poistetaan 34,5 tonnia kuonaa, 193,5 tonnia tuhkaa poistetaan kaasuja 99% puhdistavien sähkösuodattimien bunkkereista ja 10 miljoonaa. m 3 pääsee ilmakehään putkien kautta savukaasuja. Nämä kaasut sisältävät typen ja happijäämien lisäksi 2350 tonnia hiilidioksidia, 251 tonnia vesihöyryä, 34 tonnia rikkidioksidia, 9,34 tonnia typen oksideja (dioksidina laskettuna) ja 2 tonnia lentotuhkaa, jota ei ole "saatunut" ” sähköstaattisten suodattimien avulla.
Lämpövoimalaitosten jätevedet ja niiden alueilta peräisin olevat hulevedet, jotka ovat saastuttaneet voimalaitosten teknologisista kiertokuluista peräisin olevia jätteitä ja sisältävät vanadiinia, nikkeliä, fluoria, fenoleja ja öljytuotteita, voivat vesistöihin päästessään vaikuttaa veden laatuun ja vesieliöihin. Muutos tiettyjen aineiden kemiallisessa koostumuksessa johtaa altaaseen muodostuneiden elinympäristön olosuhteiden rikkomiseen ja vaikuttaa vesieliöiden ja bakteerien lajikoostumukseen ja runsauteen ja voi viime kädessä johtaa vesistöjen itsepuhdistusprosessien rikkomiseen. saastumiselta ja niiden hygieniatilanteen heikkenemiseen.
Myös vesistöjen ns. lämpösaasteet, joissa niiden kunto on erilaisia, on vaarallista. Lämpövoimalaitokset tuottavat energiaa lämmitetyllä höyryllä toimivilla turbiineilla. Turbiinien käytön aikana on välttämätöntä jäähdyttää poistohöyry vedellä, joten voimalaitoksesta poistuu jatkuvasti vesivirta, joka yleensä lämmitetään 8-12 ° C: lla ja johdetaan säiliöön. Suuret lämpövoimalaitokset tarvitsevat suuria määriä vettä. Ne poistavat 80-90 m 3 /s vettä lämmitettynä. Tämä tarkoittaa, että altaaseen virtaa jatkuvasti voimakas lämmin vesivirta, joka on suunnilleen Moskovan joen mittakaavassa.
Lämmitysvyöhyke, joka muodostuu lämpimän "joen" yhtymäkohtaan, on eräänlainen säiliön osa, jossa lämpötila on suurin vuotokohdassa ja laskee etäisyyden myötä siitä. Suurten lämpövoimalaitosten lämmitysvyöhykkeet kattavat useita kymmeniä neliökilometrejä. Talvella polynyoja muodostuu lämmitetylle vyöhykkeelle (pohjoisella ja keskimmäisellä leveysasteella). Kesäkuukausina lämmitettyjen vyöhykkeiden lämpötilat riippuvat ottoveden luonnollisesta lämpötilasta. Jos veden lämpötila säiliössä on 20 °C, lämmitysvyöhykkeellä se voi olla 28-32 °C.
Säiliön lämpötilan nousun ja niiden luonnollisen hydrotermisen järjestelmän rikkomisen seurauksena veden "kukinnan" prosessit tehostuvat, kaasujen kyky liueta veteen vähenee, veden fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat, kaikki kemialliset ominaisuudet ja siinä tapahtuvat biologiset prosessit kiihtyvät jne. Kuumennusvyöhykkeellä veden läpinäkyvyys vähenee, pH nousee, helposti hapettuvien aineiden hajoamisnopeus kasvaa. Fotosynteesin nopeus tällaisessa vedessä on huomattavasti hidastunut.
2. Vesivoiman ympäristöongelmat
Vesivoimavarojen tärkein ominaisuus verrattuna polttoaine- ja energiavaroihin on niiden jatkuva uusiutuminen. Hevosvoimalaitosten polttoainetarpeen puute määrää HEPP:llä tuotetun sähkön alhaisen hinnan. Siksi voimalaitosten rakentaminen, huolimatta merkittävistä ominaisinvestoinneista 1 kW:aa asennettua kapasiteettia kohden ja pitkistä rakennusajoista, on ollut ja on kiinnitetty suureen painoarvoon, varsinkin kun se liittyy sähköintensiivisten teollisuudenalojen sijaintiin.
Vesivoimalaitos on kokonaisuus rakenteita ja laitteita, joiden avulla vesivirtauksen energia muunnetaan sähköenergiaksi. Vesivoimalaitos koostuu sarjasta hydraulisia rakenteita, jotka tarjoavat tarvittavan vesivirtauksen keskittymisen ja paineen muodostuksen, sekä voimalaitteista, jotka muuttavat paineen alaisena liikkuvan veden energian mekaaniseksi pyörimisenergiaksi, joka puolestaan muuttuu sähköenergiaa.
Huolimatta vesivaroista saatavan energian suhteellisen halvuudesta, niiden osuus energiataseesta on vähitellen laskemassa. Tämä johtuu sekä halvimpien luonnonvarojen ehtymisestä että alankoalueiden suuresta alueellisesta kapasiteetista. Uskotaan, että tulevaisuudessa vesivoiman maailmantuotanto ei ylitä 5 % kokonaistuotannosta.
Yksi tärkeimmistä syistä HVO:illa vastaanotetun energian osuuden pieneneminen on vesilaitosten rakentamisen ja käytön kaikkien vaiheiden voimakas vaikutus ympäristöön (taulukko 3).
Erilaisten tutkimusten mukaan yksi vesivoiman merkittävimmistä ympäristövaikutuksista on suurten hedelmällisen (tulva-) maan vieraantumista altaita varten. Venäjällä, jossa enintään 20 prosenttia sähköenergiaa, vähintään 6 miljoonaa hehtaaria maata tulvi vesivoimalan rakentamisen aikana. Luonnolliset ekosysteemit ovat tuhoutuneet niiden tilalle.
Merkittävät maa-alueet altaiden lähellä ovat tulvia pohjaveden pinnan nousun seurauksena. Nämä maat kuuluvat pääsääntöisesti kosteikkojen luokkaan. Tasaisissa olosuhteissa tulvivien maiden osuus voi olla 10 % tai enemmän. Maiden ja niiden ekosysteemien tuhoutuminen tapahtuu myös niiden veden aiheuttaman tuhoutumisen (hankauksen) seurauksena rantaviivan muodostumisen aikana. Kulutusprosessit kestävät yleensä vuosikymmeniä, mikä johtaa suurien maamassojen käsittelyyn, vesien saastumiseen ja altaiden liettymiseen. Näin ollen altaiden rakentaminen liittyy jokien hydrologisen järjestelmän, niiden ekosysteemien ja hydrobionttien lajikoostumuksen jyrkkään rikkomiseen.
Altaissa vesien lämpeneminen lisääntyy jyrkästi, mikä tehostaa hapen menetystä ja muita lämpösaasteiden aiheuttamia prosesseja. Jälkimmäinen yhdessä biogeenisten aineiden kertymisen kanssa luo olosuhteet vesistöjen liikakasvulle ja levien, myös myrkyllisten sinivihreiden, intensiiviselle kehittymiselle. Näistä syistä sekä vesien hitaasta uusiutumisesta johtuen niiden kyky itsepuhdistua on heikentynyt jyrkästi.
Veden laadun heikkeneminen johtaa monien sen asukkaiden kuolemaan. Kalakantojen ilmaantuvuus lisääntyy, erityisesti herkkyys helminteille. Vesiympäristön asukkaiden makuominaisuudet heikkenevät.
Kalojen vaellusreittejä häiritään, rehualueita, kutualueita tuhotaan jne. Volga on suurelta osin menettänyt merkityksensä Kaspian sampien kutualueena sen jälkeen, kun sille rakennettiin vesivoimalaitoskaskadi.
Lopulta altaiden tukkimat jokijärjestelmät muuttuvat kauttakulkujärjestelmistä kauttakulkukeräysjärjestelmiksi. Biogeenisten aineiden lisäksi tänne kerääntyy raskasmetalleja, radioaktiivisia alkuaineita ja monia pitkäikäisiä torjunta-aineita. Akkumulaatiotuotteet vaikeuttavat tekoaltaiden miehittämien alueiden käyttöä niiden purkamisen jälkeen.
Altailla on merkittävä vaikutus ilmakehän prosesseihin. Esimerkiksi kuivilla (kuivilla) alueilla altaiden pinnalta haihtuminen ylittää haihtumisen samanlaiselta maapinnalta kymmeniä kertoja.
Ilman lämpötilan lasku ja sumuisten ilmiöiden lisääntyminen liittyvät lisääntyneeseen haihtumiseen. Altaiden ja viereisen maan lämpötasapainojen välinen ero määrää paikallisten tuulien, kuten tuulien, muodostumisen. Nämä, kuten muutkin ilmiöt, johtavat ekosysteemien muutokseen (ei aina positiiviseen), sään muutokseen. Joissakin tapauksissa altaiden alueella on tarpeen muuttaa maatalouden suuntaa. Esimerkiksi sisään eteläiset alueet Maassamme joillakin lämpöä rakastavilla viljelykasveilla (melonilla) ei ole aikaa kypsyä, kasvien esiintyvyys lisääntyy ja tuotteiden laatu heikkenee.
Hydraulisen rakentamisen ympäristökustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat vuoristoisilla alueilla, joissa altaat ovat yleensä pinta-alaltaan pieniä. Seismillä vuoristoalueilla altaat voivat kuitenkin aiheuttaa maanjäristyksiä. Maanvyörymien todennäköisyys ja niiden seurauksena tapahtuvien katastrofien todennäköisyys mahdollinen tuhoutuminen padot. Niinpä vuonna 1960 Intiassa (Gunjaratin osavaltio) padon läpimurron seurauksena vesi vaati 15 000 ihmishenkeä.
Vesienergian käyttötekniikan erityispiirteistä johtuen vesivoimalaitokset muuttavat luonnollisia prosesseja hyvin pitkiksi ajoiksi. Esimerkiksi vesivoimalaitoksen säiliö (tai vesivoimalaitoskaskadin tapauksessa säiliöjärjestelmä) voi olla olemassa kymmeniä ja satoja vuosia, kun taas luonnollisen vesistön tilalle syntyy ihmisen tekemä esine, jolla on keinotekoinen säätely. luonnolliset prosessit - luonnollinen-tekninen järjestelmä (NTS). Tässä tapauksessa tehtävä rajoittuu sellaisen PTS:n muodostamiseen, joka varmistaisi kompleksin luotettavan ja ympäristön kannalta turvallisen muodostuksen. Samaan aikaan PTS:n pääosajärjestelmien (teknogeeninen kohde ja luonnonympäristö) välinen suhde voi vaihdella merkittävästi valituista prioriteeteista riippuen - tekninen, ympäristöllinen, sosioekonominen jne., ja periaatteesta riippuen. ympäristöturvallisuus voidaan muotoilla esimerkiksi ylläpitämään generoidun PTS:n tietty vakaa tila.
Tehokas tapa vähentää alueiden tulvimista on lisätä laitosten määrää kaskadissa vähentämällä painetta jokaisessa vaiheessa ja siten säiliön pintaa.
Toinen vesivoiman ympäristöongelma liittyy vesiympäristön laadun arviointiin. Nykyinen vesien saastuminen ei johdu teknisiä prosesseja sähköntuotanto vesivoimalaitoksilla (vesivoimalaitosten jätevesillä tulevan pilaantumisen määrä on mitätön kokonaismassa saastuminen taloudellinen kompleksi), a heikkolaatuinen saniteetti- ja tekniset työt altaiden luomisen ja käsittelemättömän jäteveden vesistöihin laskemisen aikana.
Suurin osa jokien tuomista ravintoaineista säilyy altaissa. Lämpimällä säällä levät pystyvät lisääntymään massoina ravinnerikkaan eli rehevöityneen säiliön pintakerroksissa. Fotosynteesin aikana levät kuluttavat ravinteita säiliöstä ja tuottavat suuria määriä happea. Kuolleet levät antavat vedelle epämiellyttävän hajun ja maun, peittävät pohjan paksulla kerroksella ja estävät ihmisiä lepäämästä altaiden rannoilla.
Ensimmäisinä vuosina säiliön täyttymisen jälkeen siihen ilmestyy paljon rappeutunutta kasvillisuutta, ja "uusi" maaperä voi alentaa veden happitasoa rajusti. Orgaanisen aineen mätäneminen voi johtaa valtavien määrien kasvihuonekaasujen - metaanin ja hiilidioksidin - vapautumiseen.
Kun otetaan huomioon HEPP:n ympäristövaikutukset, on silti syytä huomioida HEPP:n hengenpelastustoiminto. Näin ollen jokaisen miljardin kWh:n sähköntuotanto vesivoimalaitoksilla lämpövoimaloiden sijaan johtaa kuolleisuuden laskuun 100-226 ihmisellä vuodessa.
3. Ydinvoiman ongelmat
Ydinvoimaa voidaan tällä hetkellä pitää lupaavimpana. Tämä liittyy molempiin suuria varantoja ydinpolttoainetta ja hellävaraisia ympäristövaikutuksia. Edut sisältävät myös mahdollisuuden rakentaa ydinvoimalaitos ilman resurssivarastoihin sitoutumista, koska niiden kuljetus ei vaadi merkittäviä kustannuksia pienten volyymien vuoksi. Riittää, kun sanotaan, että 0,5 kilolla ydinpolttoainetta saadaan yhtä paljon energiaa kuin polttamalla 1000 tonnia hiiltä.
Tiedetään, että ydinvoimalaitosten energiantuotannon taustalla olevat prosessit - atomiytimien fissioreaktiot - ovat paljon vaarallisempia kuin esimerkiksi polttoprosessit. Siksi ydinenergia toteuttaa ensimmäistä kertaa teollisen kehityksen historiassa mahdollisimman suuren turvallisuuden periaatetta mahdollisimman suurella tuottavuudella energian tuotannossa.
Useiden vuosien kokemus ydinvoimalaitosten käytöstä kaikissa maissa osoittaa, että niillä ei ole merkittäviä ympäristövaikutuksia. Vuoteen 2000 mennessä ydinvoimalan keskimääräinen käyttöaika oli 20 vuotta. Ydinvoimalaitosten luotettavuus, turvallisuus ja taloudellinen tehokkuus ei perustu pelkästään ydinvoimalaitosten toimintaprosessin tiukkaan säätelyyn, vaan myös ydinvoimalaitosten ympäristövaikutusten vähentämiseen ehdottomaan minimiin.
Taulukossa. 4 esittää ydinvoimalaitosten ja lämpövoimalaitosten vertailutiedot polttoaineen kulutuksesta ja ympäristön saastumisesta vuodelta 1000 MW teholla.
Polttoaineen kulutus ja ympäristön saastuminen
Ydinvoimalaitosten normaalikäytössä radioaktiivisten aineiden päästöt ympäristöön ovat erittäin vähäisiä. Ne ovat keskimäärin 2-4 kertaa pienemmät kuin saman kapasiteetin lämpövoimaloissa.
Toukokuuhun 1986 mennessä 400 maailmassa toiminutta voimayksikköä, jotka tuottivat yli 17 % sähköstä, lisäsivät radioaktiivisuuden luonnollista taustaa enintään 0,02 %. Ennen Tshernobylin katastrofi maassamme millään toimialalla ei ole ollut vähemmän teollisia tapaturmia kuin ydinvoimaloissa. 30 vuotta ennen tragediaa kuoli 17 ihmistä onnettomuuksissa, eikä silloinkaan säteilysyistä. Vuoden 1986 jälkeen ydinvoimalaitosten pääasiallinen ympäristövaara alettiin liittää onnettomuuden mahdollisuuteen. Vaikka niiden todennäköisyys nykyaikaisilla ydinvoimalaitoksilla on pieni, se ei ole poissuljettua. Useimmille suuria onnettomuuksia tällainen suunnitelma sisältää Tšernobylin ydinvoimalan neljännessä yksikössä tapahtuneen onnettomuuden.
Eri lähteiden mukaan fissiotuotteiden kokonaispäästö reaktorin sisältämistä oli 3,5 % (63 kg) 28 % (50 tonnia). Vertailun vuoksi on huomattava, että Hiroshimaan pudotettu pommi antoi vain 740 g radioaktiivista ainetta.
Tshernobylin ydinvoimalan onnettomuuden seurauksena radioaktiivinen saastuminen yli 2 tuhannen kilometrin säteellä oleva alue, joka kattaa yli 20 osavaltiota, joutui alttiiksi. Entisen Neuvostoliiton rajojen sisällä vaikutus vaikutti 11 alueeseen, joilla asuu 17 miljoonaa ihmistä. Pilaantuneiden alueiden kokonaispinta-ala on yli 8 miljoonaa hehtaaria eli 80 000 km 2 . Venäjällä Bryansk, Kaluga, Tula ja Oryolin alue. Belgorodissa, Ryazanissa, Smolenskissa, Leningradissa ja muilla alueilla on saasteita. Onnettomuuden seurauksena 31 ihmistä kuoli ja yli 200 ihmistä sai säteilysairauteen johtaneen säteilyannoksen. 115 tuhatta ihmistä evakuoitiin vaarallisimmalta (30 km) vyöhykkeeltä välittömästi onnettomuuden jälkeen. Uhrien ja evakuoitujen asukkaiden määrä lisääntyy, saastumisvyöhyke laajenee radioaktiivisten aineiden liikkumisen seurauksena tuulen, tulipalojen, kuljetusten jne. seurauksena. Onnettomuuden seuraukset vaikuttavat useiden sukupolvien elämään.
Tšernobylin onnettomuuden jälkeen useissa osavaltioissa ydinvoimalaitosten rakentamisohjelmat keskeytettiin tai niitä rajoitettiin väliaikaisesti yleisön pyynnöstä, mutta ydinenergian kehitys jatkui 32 maassa.
Nyt keskustelu ydinenergian hyväksyttävyydestä tai kelpaamattomuudesta on alkanut hiipua, on käynyt selväksi, että maailma ei voi enää vaipua pimeyteen tai tyytyä hiilidioksidin ja muiden fossiilisten polttoaineiden palamistuotteiden äärimmäisen vaarallisiin vaikutuksiin ilmakehässä. ihmisille haitallisia. Jo vuoden 1990 aikana verkkoon liitettiin 10 uutta ydinvoimalaitosta. Ydinvoimalaitosten rakentaminen ei pysähdy: vuoden 1999 lopussa maailmassa oli toiminnassa 436 ydinvoimalaitosyksikköä, kun niitä vuonna 1998 rekisteröitiin 434. Maailmassa toimivien voimalaitosten kokonaissähköteho on n. 335 GW (1 GW = 1000 MW = 10 9 W). Käytössä olevat ydinvoimalaitokset kattavat 7 % maailman energiantarpeesta ja niiden osuus maailman sähköntuotannosta on 17 %. Vain Länsi-Euroopassa ydinvoimalaitokset tuottavat keskimäärin noin 50 % kaikesta sähköstä.
Jos nyt korvaamme kaikki maailmassa toimivat ydinvoimalat lämpövoimaloilla, niin maailmantalous, koko planeettamme ja jokainen ihminen erikseen kärsisi korjaamatonta vahinkoa. Tämä johtopäätös perustuu siihen, että energian tuotanto ydinvoimalaitoksilla estää samanaikaisesti jopa 2300 miljoonan tonnin hiilidioksidin, 80 miljoonan tonnin rikkidioksidin ja 35 miljoonan tonnin typen oksidien vuotuisen vapautumisen maapallon ilmakehään pelkistämällä. lämpövoimalaitoksilla poltetun fossiilisten polttoaineiden määrä. Lisäksi orgaaninen polttoaine (hiili, öljy) vapauttaa palaessaan ilmakehään valtavan määrän radioaktiivisia aineita, jotka sisältävät pääasiassa radiumisotooppeja, joiden puoliintumisaika on noin 1600 vuotta! Pura nämä kaikki vaarallisia aineita ilmakehästä ja maan väestön suojeleminen niiden vaikutukselta ei tässä tapauksessa olisi mahdollista. Tässä on vain yksi konkreettinen esimerkki. Suljetaan Ruotsissa ydinvoimala Barsebæk-1 johti Ruotsin tuomaan sähköä Tanskasta ensimmäistä kertaa 30 vuoteen. Tämän ympäristövaikutukset ovat seuraavat: Tanskan hiilivoimaloissa poltettiin lisäksi lähes 350 tuhatta tonnia Venäjältä ja Puolasta peräisin olevaa hiiltä, mikä johti hiilidioksidipäästöjen lisääntymiseen 4 miljoonalla tonnilla (!) per vuosi. vuonna ja määrä kasvoi merkittävästi hapan sade koko Etelä-Ruotsissa.
Ydinvoimalaitoksen rakentaminen tapahtuu 30-35 km:n etäisyydellä suurkaupungit. Alueen tulee olla hyvin tuuletettu, eikä se saa olla tulviva tulvan aikana. Ydinvoimalaitoksen ympärille on varattu paikka terveyssuojavyöhykkeelle, jolla väestön asuminen on kielletty.
Venäjän federaatiossa on tällä hetkellä toiminnassa 29 voimalaitosta yhdeksässä ydinvoimalaitoksessa, joiden sähköinen kokonaisteho on 21,24 GW. Vuosina 1995-2000 Venäjän ydinvoimalat tuottivat yli 13 % maan koko sähköntuotannosta, nyt - 14,4 %. Ydinvoimalaitosten kokonaiskapasiteetilla mitattuna Venäjä on viidenneksi Yhdysvaltojen, Ranskan, Japanin ja Saksan jälkeen. Tällä hetkellä maan ydinvoimayksiköillä tuotettu yli 100 miljardia kWh on merkittävä ja välttämätön osuus sen Euroopan osan energiahuollosta - 22 % kaikesta tuotetusta sähköstä. Ydinvoimalaitoksilla tuotettu sähkö on yli 30 % halvempaa kuin fossiilisia polttoaineita käyttävissä lämpövoimalaitoksissa.
Käytössä olevien ydinvoimaloiden turvallisuus on yksi niistä suuria tehtäviä Venäjän ydinvoimateollisuus. Kaikki Venäjän ydinvoimaloiden rakentamista, jälleenrakennusta ja modernisointia koskevat suunnitelmat toteutetaan vain ottaen huomioon nykyaikaiset vaatimukset ja standardit. Toimivien venäläisten ydinvoimaloiden päälaitteiden tilatutkimus on osoittanut, että sen käyttöikää on täysin mahdollista pidentää ainakin vielä 5-10 vuodella. Lisäksi, koska kullekin voimayksikölle on tehty asianmukainen työsarja, samalla kun säilytetään korkea turvallisuustaso.
Ydinenergian jatkokehityksen varmistamiseksi Venäjällä vuonna 1998 "Ydinenergian kehittämisohjelma" Venäjän federaatio vuosille 1998-2000 ja kaudelle 2010 asti”. Se toteaa, että vuonna 1999 Venäjän ydinvoimalat tuottivat 16 prosenttia enemmän energiaa enemmän kuin vuonna 1998. Tämän energiamäärän tuottamiseen voimalaitoksissa tarvittaisiin 36 miljardia kuutiometriä kaasua, jonka hinta olisi 2,5 miljardia dollaria vientihinnoin. Maan energiankulutuksen 90 prosentin kasvu varmisti sen tuottamalla ydinvoimalaitoksilla.
Maailman ydinenergian kehitysnäkymiä arvioiden useimmat globaaleja polttoaine- ja energiaongelmia tutkivat arvovaltaiset kansainväliset organisaatiot ehdottavat, että vuosien 2010-2020 jälkeen. maailmassa ydinvoimalaitosten laajamittaisen rakentamisen tarve kasvaa jälleen. Realistisen version mukaan ennustetaan, että XXI-luvun puolivälissä. noin 50 maassa tulee olemaan ydinvoimaa. Samaan aikaan maailman ydinvoimalaitosten asennettu sähkökapasiteetti lähes kaksinkertaistuu vuoteen 2020 mennessä ja on 570 GW ja vuoteen 2050 mennessä 1100 GW.
4. Joitakin tapoja ratkaista nykyaikaisen energian ongelmia
Lähitulevaisuudessa lämpöenergia säilyy epäilemättä hallitsevana maailman ja yksittäisten maiden energiataseessa. Hiilen ja muiden vähemmän puhtaiden polttoaineiden osuus energiantuotannossa kasvaa suurella todennäköisyydellä. Tältä osin harkitsemme joitakin niiden käyttötapoja ja menetelmiä, jotka voivat merkittävästi vähentää kielteisiä ympäristövaikutuksia. Nämä menetelmät perustuvat pääasiassa polttoaineen valmistustekniikoiden parantamiseen ja vaarallisten jätteiden talteenottoon. Niiden joukossa ovat seuraavat:
1. Puhdistuslaitteiden käyttö ja parantaminen. Tällä hetkellä monet lämpövoimalaitokset keräävät pääasiassa kiintoainepäästöjä erilaisilla suodattimilla. Rikkidioksidia, joka on aggressiivisin saaste, ei ole otettu talteen monissa lämpövoimalaitoksissa tai se otetaan talteen rajoitettu määrä. Samaan aikaan on lämpövoimaloita (USA, Japani), jotka puhdistavat lähes täydellisen tästä saasteesta sekä typen oksideista ja muista haitallisista epäpuhtauksista. Tätä varten käytetään erityisiä rikinpoistolaitteita (rikkidioksidin ja -trioksidin talteenotto) ja denitrifikaatioita (typpioksidien talteenottoa varten). Laajimmin talteenotetut rikin ja typen oksidit suoritetaan johtamalla savukaasut ammoniakkiliuoksen läpi. Tällaisen prosessin lopputuotteita ovat ammoniumnitraatti, jota käytetään mineraalilannoitteena, tai natriumsulfiittiliuos (kemianteollisuuden raaka-aine). Tällaiset laitokset sitovat jopa 96 % rikin oksideista ja yli 80 % typen oksideista. On olemassa muita menetelmiä puhdistaa näistä kaasuista.
2. Vähentää rikkiyhdisteiden pääsyä ilmakehään tekemällä alustava rikinpoisto (rikinpoisto) hiilestä ja muista polttoaineista (öljy, kaasu, öljyliuske) kemiallisin tai fysikaalisin menetelmin. Nämä menetelmät mahdollistavat 50 - 70 % rikin poistamisen polttoaineesta ennen sen polttamista.
3. Energiansäästöön liittyy suuria ja todellisia mahdollisuuksia vähentää tai vakauttaa saastevirtaa ympäristöön. Tällaiset mahdollisuudet ovat erityisen suuret saatujen tuotteiden energiaintensiteetin pienenemisen vuoksi. Esimerkiksi Yhdysvalloissa kulutettiin keskimäärin 2 kertaa vähemmän energiaa tuotantoyksikköä kohti kuin Yhdysvalloissa entinen Neuvostoliitto. Japanissa tämä kulutus oli kolme kertaa pienempi. Energiansäästöt eivät ole yhtä todellisia vähentämällä tuotteiden metallinkulutusta, parantamalla niiden laatua ja pidentämällä tuotteiden elinikää. Se lupaa säästää energiaa siirtymällä tiedeintensiivisiin teknologioihin, jotka liittyvät tietokoneiden ja muiden heikkovirtalaitteiden käyttöön.
4. Vähemmän merkittäviä ovat mahdollisuudet säästää energiaa arjessa ja työssä parantamalla rakennusten eristysominaisuuksia. Todellista energiansäästöä saadaan korvaamalla noin 5 %:n hyötysuhteen hehkulamput loistelampuilla, joiden hyötysuhde on useita kertoja suurempi. Sähköenergian käyttäminen lämmön tuottamiseen on erittäin turhaa. On tärkeää muistaa, että lämpövoimalaitoksilla sähköenergian tuotantoon liittyy noin 60-65 % lämpöenergian menetys ja ydinvoimalaitoksissa vähintään 70 % energiahäviö. Energiaa menetetään myös, kun se välitetään johtoja pitkin kaukaa. Siksi polttoaineen suora poltto lämmön, erityisesti kaasun, tuottamiseksi on paljon tehokkaampaa kuin sen muuttaminen sähköksi ja sitten takaisin lämmöksi.
5. Polttoaineen hyötysuhde paranee myös huomattavasti, kun sitä käytetään lämpövoimalaitoksen lämpövoimalaitoksen sijaan. Jälkimmäisessä tapauksessa energian saantikohteet ovat lähempänä sen kulutuspaikkoja ja siten etäisyyden siirtoon liittyvät häviöt pienenevät. CHP-laitoksissa käytetään sähkön ohella lämpöä, joka otetaan talteen jäähdytysaineilla. Tämä vähentää merkittävästi todennäköisyyttä lämpösaaste vesiympäristö. On edullisinta hankkia energiaa pienissä CHP-laitoksissa (iogenointi) suoraan rakennuksissa. Tässä tapauksessa lämmön ja sähkön hävikki pienenee minimiin. Tällaisia menetelmiä käytetään yksittäisissä maissa yhä enemmän.
Johtopäätös
Joten yritin kattaa kaikki näkökohdat niin ajankohtaisesta aiheesta kuin "Energian kehitykseen liittyvät ympäristöongelmat". Tiesin jo jotain esitellystä materiaalista, mutta törmäsin johonkin ensimmäistä kertaa.
Lopuksi haluaisin lisätä, että ympäristöongelmat kuuluvat maailman globaaleihin ongelmiin. Poliittiset, taloudelliset, ideologiset ja sotilaalliset diktatuurit korvattiin julmemmalla ja armottomalla diktatuurilla - biosfäärin rajallisten resurssien diktatuurilla. Nykyään muuttuneessa maailmassa rajoja eivät määritä poliitikot, rajavartiot eivätkä tulliviranomaiset, vaan alueelliset ympäristömallit.
FROMluettelo käytetystä kirjallisuudesta
1. Akimova T.A. Ekologia. - M.: "UNITI", 2000
2. Dyakov A.F. Energian kehittämisen pääsuunnat Venäjällä. - M.: "Phoenix", 2001
3. Kiselev G.V. Ydinenergian kehittämisen ongelma. - M.: "Tieto", 1999.
4. Hwang T.A. Teollisuuden ekologia. - M.: "Phoenix", 2003
Samanlaisia asiakirjoja
Polttoaine- ja energiakompleksin rakenne: öljy-, hiili-, kaasu- ja sähköteollisuus. Energian vaikutus ympäristöön. Pääasialliset saastumistekijät. Luonnonpolttoaineen lähteet. Vaihtoehtoisen energian käyttö.
esitys, lisätty 26.10.2013
Sähköntuotantomenetelmät ja niihin liittyvät ympäristöongelmat. Lämpö- ja ydinvoimalaitosten ympäristöongelmien ratkaiseminen. Vaihtoehtoiset energialähteet: aurinko-, tuuli-, vuorovesi-, geoterminen ja biomassaenergia.
esitys, lisätty 31.3.2015
Ydinvoimalaitosten vaikutukset ympäristöön. Vesistöjen termisen saastumisen ongelma. Eläinplanktokenoosien vuosittaiset ekologiset modulaatiot Novo-Voronežin ydinvoimalan jäähdytyslampussa. vesiekosysteemien integroidun seurannan tarve.
tiivistelmä, lisätty 28.5.2015
Öljy ja kaasu ovat sedimenttimineraaleja. Hanti-Mansiyskin autonomisen piirikunnan öljy- ja kaasuteollisuus. Öljyn ja kaasun tuotantoon liittyvät ympäristöongelmat alueella. Tapoja ratkaista ympäristöongelmia Hanti-Mansin autonomisessa piirikunnassa.
tiivistelmä, lisätty 17.10.2007
Aikamme paikallisten, alueellisten ja globaalien ympäristöongelmien ydin. Teollisuus ympäristövaikutusten tekijänä, sen vaikutus ympäristön eri osiin. Tapoja ratkaista ongelmia ja parantaa luonnonhoitoa.
tiivistelmä, lisätty 17.12.2009
Polttoaine- ja energiakompleksin ja lämpövoimaloiden ympäristövaikutuksiin liittyvien ympäristöongelmien analyysi. Merkki antropogeeninen vaikutus. Haitallisten päästöjen jakautumistasot. Vaatimukset ympäristöystävällisille lämpövoimalaitoksille.
tiivistelmä, lisätty 20.11.2010
Ihmisen vaikutus ympäristöön. Ympäristöongelmien perusteet. Kasvihuoneilmiö (ilmaston lämpeneminen): historiaa, merkkejä, mahdollisia ympäristövaikutuksia ja tapoja ratkaista ongelma. Hapan saostus. Otsonikerroksen tuhoutuminen.
lukukausityö, lisätty 15.2.2009
Aikamme tärkeimmät ympäristöongelmat. Ihmisten taloudellisen toiminnan vaikutus luonnonympäristöön. Tapoja ratkaista ympäristöongelmia osavaltioiden alueilla. Otsonikerroksen tuhoutuminen, kasvihuoneilmiö, ympäristön saastuminen.
tiivistelmä, lisätty 26.8.2014
Tapoja ratkaista kaupungin ympäristöongelmat: ympäristöongelmat ja saastuminen ilmaympäristö, maaperä, säteily, vesialue. Ympäristöongelmien ratkaiseminen: saniteettistandardien noudattaminen, päästöjen vähentäminen, kierrätys.
tiivistelmä, lisätty 30.10.2012
Alueelliset ympäristökriisit lisääntyvät ihmisyhteiskunnan kehittyessä. Aikamme tunnusomaisia piirteitä ovat ihmisen luonnonympäristöön kohdistuvan vaikutuksen voimistuminen ja globalisoituminen. Litosfäärin, hydrosfäärin ja ilmakehän saastuminen.
Analyysi ongelmasta, joka liittyy Kioton pöytäkirjan mekanismien laajentamiseen ensimmäisen sitoumuskauden päätyttyä
2.3 Polttoaineen polttoon liittyvien päästölähteiden luokkien määrittäminen energiatarpeisiin
Vuoden 1996 tarkistetuissa IPCC:n ohjeissa otetaan käyttöön seuraava tärkeimpien lähteiden luokittelu:
1) Energia. Tähän luokkaan kuuluvat RAO UES:n lämpövoimalaitokset ja CHPP:t sekä alueelliset AO Energos, teollisuuden CHPP:t, muut voimalaitokset, kunnalliset ja teollisuuden kattilarakennukset, jotka toimittavat energiaa verkkoon yleinen käyttö alueen sähkö- ja lämpöhuollon tarpeisiin sekä polttoaineteollisuuden yrityksille. Polttoaineen kulutus sähkön ja lämmön tuotantoon sekä omiin tarpeisiin sekä häviöt otetaan huomioon;
2) Teollisuus ja rakentaminen. Kaiken kaikkiaan tähän luokkaan kuuluvat kaikkien alueella toimivien teollisuudenalojen yritykset, mukaan lukien rautametallurgia, ei-rautametallien metallurgia, kemian- ja petrokemianteollisuus, kevyt teollisuus, elintarvike, metsätalous (puunkorjuu) ja puunjalostus sekä sellu- ja paperiteollisuus, koneenrakennus, rakennusmateriaalien tuotanto ja itse rakentaminen jne. Polttoaineen kulutus kaikkiin lopulliseen (omaan) energiatarpeeseen kaikissa yritysten (organisaatioiden) perus- (tuotanto) ja apuliikkeet ja tilat;
3) Kuljetus. Sisältää rautatie-, ilma-, vesi-, maantie- ja putkilinjat. Ajoneuvojen suoraan polttaman polttoaineen kulutus huomioidaan, lukuun ottamatta maatilan kuljetuksia ja kuljetusyritysten aputarpeita;
4) Kotimainen sektori sisältää sosiaalisella alalla palvelut, kaupunkitalous, kauppa, julkinen ateriapalvelu ja palvelut. Yritysten suoraan polttaman polttoaineen kulutus energian lopputarpeeseen otetaan huomioon;
5) Väestö. Polttoaineen kulutus palanut kotitalous erilaisiin energiatarpeisiin;
6) Maatalous. Kiinteistä ja liikkuvista lähteistä poltetun polttoaineen kulutus kaikenlaisten organisaatioiden erilaisissa maataloustoimissa otetaan huomioon. Tämä johtuu maatalouden polttoaineen ja energian kulutusta koskevien tietojen koostumuksesta, joka on hyväksytty Venäjän tilastoissa;
7) Muut kiinteät ja liikkuvat lähteet. Kaikkiin muihin tarpeisiin poltetun polttoaineen kulutus huomioidaan, josta polttoaineenkulutuksesta on tilastotietoa, mutta ei ole selvää, mihin luokkaan se pitäisi luokitella.
UNFCCC:ssä on myös useita piirteitä kasvihuonekaasupäästöjen omistuskysymyksessä, mikä on erityisesti huomioitava.
Sähköntuotannon päästöt ovat kokonaan sen tuottaneen (ja myyneen) omistuksessa. Toisin sanoen sähkön säästäminen on kasvihuonekaasupäästöjen vähentämistä vain, jos voimalaitos on mukana myös päästöjen vähentämishankkeessa tai -ohjelmassa ja vähennys todella havaitaan laitoksella.
Kansainvälisten ajoneuvojen laivoille ja lentokoneille myydyn bunkkeripolttoaineen päästöt raportoidaan erikseen, eivätkä ne sisälly kansallisiin päästöihin. Toisin sanoen ne on toistaiseksi jätetty päästöjenrajoitusjärjestelmän ulkopuolelle, koska päästöjen omistusoikeudesta (polttoaineen kuljetussatama, laivan lippu, aluksen rekisteröintipaikka jne.) on mahdotonta päästä yksimielisyyteen.
Jätteiden loppusijoitukseen ja käsittelyyn liittyvät päästöt eivät kuulu jätettä tuottaville yrityksille, vaan kaatopaikkojen ja käsittelylaitosten toimintaan osallistuville organisaatioille.
Siellä kasvihuonekaasupäästöt arvioidaan pääsääntöisesti kiinteän tai nestemäisen jätteen käsittelyn bruttotietojen perusteella.
Puun ja sen tuotteiden sekä maatalousjätteiden (olki jne.) palamisesta tai hajoamisesta aiheutuvat päästöt oletetaan puun korjuupaikalla ja korjuuvuonna. Tästä on erittäin tärkeä seuraus: tuotteiden tai jätepuun käyttö polttoaineena ei ole päästöjä. Oletetaan, että puun poisto metsästä on jo huomioitu päästönä laskettaessa metsän kokonaisCO 2 -tasetta (absorptio miinus päästö).
Kasvihuonekaasupäästöjä on suoria ja epäsuoria.
Suorat kasvihuonekaasupäästöt ovat päästöjä inventointia suorittavan yrityksen omistamista tai hallinnassa olevista lähteistä, kuten päästöt kattiloista, tuotanto- ja ilmanvaihtolaitteistoista tehtaan savupiippujen kautta, päästöt yrityksen omistamista ajoneuvoista.
Epäsuorat kasvihuonekaasupäästöt - toiminnan seurauksena syntyvät päästöt tämä yritys, mutta sen hallinnan ulkopuolella, esimerkiksi: päästöt yrityksen ostaman sähkön tuotannosta; sopimusten perusteella ostettujen tuotteiden tuotannosta aiheutuvat päästöt; valmistettujen tuotteiden käyttöön liittyvistä päästöistä. IPCC:n metodologian mukaan inventaariossa otetaan huomioon vain suorat päästöt. Yritystason inventaariomenetelmät, kuten World Business Council for Sustainable Developmentin kehittämä GHG Accounting Protocol, suosittelevat epäsuorien päästöjen huomioon ottamista tietyissä tapauksissa. Myös päästöjen vähentämishankkeita suunniteltaessa on toivottavaa arvioida vähintään likimääräisesti välilliset päästöt, koska niiden muutokset hankkeen seurauksena voivat merkittävästi lisätä tai vähentää hankkeen arvoa.
Hiilidioksidin imeytyminen metsiin ja maatalousmaihin on "miinuspäästö".
UNFCCC:n ja Kioton pöytäkirjan mukaan myös absorptio (kutsutaan myös kasvihuonekaasujen nieluksi tai poistumiseksi) otetaan huomioon, mutta erillään päästöistä. Joissain tapauksissa sen katsotaan vastaavan päästöjä, esimerkiksi laskettaessa maakohtaisia sitoumuksia Kioton pöytäkirjan ensimmäiselle sitoumuskaudelle. Mutta useimmissa tapauksissa metsien hiilidioksidinotto on erittäin epätasaista, mikä heijastaa jossain määrin tällaisen imeytymisen ajallista ja epävakautta, koska metsät eivät pysty varastoimaan hiiltä ikuisesti, lopulta puu joko hajoaa tai poltetaan - ja hiilidioksidi palautetaan takaisin. ilmapiirissä. Tätä varten on otettu käyttöön erityisiä absorptioyksiköitä, metsäprojektien tyypeille on asetettu tiukkoja rajoituksia jne.
Metodologisesti absorptiolaskentaan liittyviä kysymyksiä ei ole vielä lopullisesti ratkaistu kansainvälisellä tasolla. Esimerkiksi IPCC:n metodologia ei sisällä lainkaan lukua maankäytön muutoksista johtuvasta absorptiosta. Suurten vaikeuksien vuoksi päätettiin laatia erillinen menetelmäkäsikirja, jonka työ on loppusuoralla.
Koska tämä julkaisu on luonteeltaan yleissivistävä, eikä siinä painota metsätaloutta, valtava joukko ongelmia ja vaikeuksia metsien hiilidioksidin imeytymisen selvittämisessä ei ole tässä yhteydessä yksityiskohtaisesti huomioitu.
Tunnettujen inventointitekniikoiden avulla voit lähestyä sitä erittäin joustavasti. Ne merkitsevät käytännössä useita "tasoja" yksityiskohtaisuuden ja tarkkuuden arvioinnissa poikkeavien arvojen arvioinnissa. Yksinkertaisin taso (taso 1) vaatii yleensä vähintään dataa ja analyyttiset valmiudet. Monimutkaisempi (Tier 2) perustuu yksityiskohtaisiin tietoihin ja ottaa yleensä huomioon erityisiä ominaisuuksia maa/alue. Korkein taso (Tier 3) tarkoittaa tietojen eriyttämistä yritysten ja yksittäisten laitosten tasolle ja suoria mittauksia useimpien kaasujen päästöistä.
Yhden tai toisen tason pakollista käyttöä ei yleensä säännellä kansainvälisellä menetelmällä, vaan se riippuu kansallisen tason päätöksistä. Näitä kysymyksiä käsitellään yksityiskohtaisesti alla, metodologisessa osiossa.
Suurimmassa osassa tapauksista lähteen päästöjä ei mitata, vaan ne lasketaan polttoaineen kulutus- ja tuotantotiedoista (jos sen tuotanto johtaa kasvihuonekaasupäästöihin) jne. Hyvin yleisnäkymä laskenta perustuu kaavioon:
(tiedot jostain toiminnasta, kuten polttoaineen palamisesta) x (päästökertoimet) = (päästöt)
Kaupungin vedenkäytön vesiekologinen analyysi
Keskimääräinen päivittäinen vedenkulutus määritetään kaavalla Qday. keskiarvo = , m3 / vrk, jossa Kn on kerroin, joka ottaa huomioon vedenkulutuksen sosiaaliturvaa tarjoavien laitosten, organisaatioiden ja yritysten tarpeisiin ...
Moottoriajoneuvojen polttoaineen palamisesta aiheutuvien epäpuhtauspäästöjen määrittäminen
Ongelman tila Hyödykepörssissä tarjotaan 5 hiiltä samaan hintaan - 1,0 ruplaa / GJ, se on määritettävä (ottaen huomioon ympäristöominaisuudet erityyppisiä ja -laatuisia kivihiiliä) on kannattavin vaihtoehto tarjota yritykselle polttoainetta...
Lasikuidun valmistuksen ympäristövaikutusten arviointi
Yrityksen järjestäytyneitä lähteitä ovat ilmanvaihtokuilu, järjestämätön - varasto valmistuneet tuotteet, varastovarasto lasinippurullille, alusta raaka-aineiden pumppaamiseen tankkerilla toimitettaessa ...
Suurimpien sallittujen päästöjen hankkeen kehittäminen ja ympäristön seuranta hotelli "Oktyabrskaya"
Päästöluettelo (GOST 17.2.1.04--77:n mukaisesti) on systematisointi tiedoista lähteiden jakautumisesta yrityksen alueella, päästölähteiden parametreistä ...
Keraamisen purkkitehtaan päästöjen laskeminen
Kattilatalo MK-151 käyttää polttoainetta Apsatkin hiililaatuisesta SS:stä ja hiilestä muista esiintymistä. Epäpuhtauspäästöt ilmakehään on esitetty taulukossa 1. Taulukko 1 - Polttoaineen polton epäpuhtauspäästöt kattilayksiköissä "KVSM-1...
Hiilepölypäästöjen laskeminen
Arvioitu polttoaineenkulutus lasketaan seuraavasti (kaava (7)): , (7) missä Вс - arvioitu polttoaineenkulutus, t/vuosi; B - todellinen polttoaineenkulutus, 1166,5 tonnia/vuosi; q4 - lämpöhäviö mekaanisesta epätäydellisestä palamisesta, 9,8 %...
Menetelmä on suunniteltu laskemaan haitallisten aineiden päästöt kaasumaisista palamistuotteista kiinteiden polttoaineiden, polttoöljyn ja kaasun palamisen aikana toimivien teollisuus- ja kunnallisten kattiloiden ja kotitalouksien lämmöntuottajien uuneissa...
Analysoi epäorgaanisten ja orgaanisten epäpuhtauksien (pinta-aktiiviset aineet, väriaineet, raskasmetallit jne.) pitoisuudet jätevettä tekstiiliyritykset, tunnistavat teknisiä ratkaisuja...
Tekstiiliteollisuuden nykyajan geoekologiset ongelmat
Yritykset kivihiiliteollisuus niillä on merkittävä kielteinen vaikutus vesi- ja maavaroihin. Pääasialliset haitallisten aineiden päästöjen lähteet ilmakehään ovat teolliset ...
Rahti-matkustajasataman kattilahuoneen noki- ja pentaanipäästöjen lähteen ekologinen arviointi ja ilmakehän pintakerroksen noen saastumisen määritys
GOST 17.2.302.78:n vaatimusten mukaisesti päästölähteelle (kiinteälle tai liikkuvalle) asetetaan kunkin haitallisen aineen suurin sallittu päästö ilmakehään (MPI), joka ottaa huomioon ...
Galvaanisen käsittelyn aikana vapautuvien epäpuhtauksien määrän laskemiseen otettiin käyttöön ominaisindikaattori q, joka viittaa galvaanisen kylvyn pinta-alaan (katso taulukko 2.21). Tässä tapauksessa epäpuhtauden määrä (g/s)...
Suunnitellun teollisuuslaitoksen ympäristöperustelu
Ilmakehän ilman laadullisen koostumuksen negatiivisten muutosten olosuhteissa antropogeeniset tekijät tärkein tehtävä on täydellinen kirjanpito saastepäästöistä ja arvio niiden vaikutuksista ympäristöön...
Energian saastuminen
Lämpövoimalaitokset käyttävät polttoaineena hiiltä, öljyä ja öljytuotteita, maakaasua ja harvemmin puuta ja turvetta. Palavien materiaalien pääkomponentit ovat hiili, vety ja happi...
21. Energian ympäristöongelmat ja niiden ratkaisutavat.
Tällä hetkellä energiantarpeet tyydytetään pääasiassa kolmentyyppisillä energialähteillä: orgaanisella polttoaineella, vedellä ja atomiytimellä. Ihminen käyttää vesienergiaa ja atomienergiaa muutettuaan sen sähköenergiaksi. Samaan aikaan merkittävä määrä orgaanisen polttoaineen sisältämää energiaa käytetään lämmön muodossa, ja vain osa siitä muunnetaan sähköksi. Molemmissa tapauksissa energian vapautuminen orgaanisesta polttoaineesta liittyy kuitenkin sen palamiseen ja siten palamistuotteiden vapautumiseen ympäristöön.
Lämpövoimatekniikan ympäristöongelmat
Lämpövoimalaitosten ympäristövaikutukset riippuvat pitkälti poltetun polttoaineen tyypistä.
kiinteä polttoaine. Kun kiinteitä polttoaineita poltetaan, ilmakehään pääsee lentotuhkaa, jossa on palamattoman polttoaineen hiukkasia, rikki- ja rikkihappoanhydridejä, typen oksideja, tietty määrä fluoriyhdisteitä sekä polttoaineen epätäydellisen palamisen kaasumaisia tuotteita. Lentotuhka sisältää joissain tapauksissa myrkyttömien komponenttien lisäksi enemmän haitallisia epäpuhtauksia. Joten Donetskin antrasiitin tuhka sisältää pieniä määriä arseenia ja Ekibastuzin ja joidenkin muiden esiintymien tuhkassa - vapaata piidioksidia, Kansk-Achinskin altaan liuske- ja hiilituhkaa - vapaata kalsiumoksidia. Kiinteitä polttoaineita ovat hiili ja turve.
Nestemäinen polttoaine. Poltettaessa nestemäistä polttoainetta (polttoöljyä) savukaasuilla, rikkidioksidilla ja rikkihapon anhydrideillä, typen oksideilla, vanadiiniyhdisteillä, natriumsuoloilla sekä kattiloiden pinnalta puhdistuksen aikana poistuvilla aineilla pääsee ilmakehän ilmaan. Nestemäiset polttoaineet ovat ympäristön kannalta "hygieenisempiä". Samalla häviää kokonaan tuhkakaappien ongelma, jotka vievät suuria alueita, sulkevat pois niiden hyödyllisen käytön ja ovat jatkuvan ilmansaasteen lähde asema-alueella, koska osa tuhkasta poistetaan tuulen mukana. Nestemäisten polttoaineiden palamistuotteissa ei ole lentotuhkaa. Vastaanottaja nestemäistä polttoainetta koskee maakaasua.
Lämpövoimalaitokset käyttävät polttoaineena hiiltä, öljyä ja öljytuotteita, maakaasua sekä harvemmin puuta ja turvetta. Palavien materiaalien pääkomponentit ovat hiili, vety ja happi, rikkiä ja typpeä on pienempiä määriä, myös metallien ja niiden yhdisteiden (useimmiten oksideja ja sulfideja) jäämiä.
Lämpövoimateollisuudessa massiivisten ilmakehän päästöjen ja suurten kiinteiden jätteiden lähteitä ovat lämpövoimalaitokset, yritykset ja höyryvoimalaitosten laitokset eli kaikki yritykset, joiden työ liittyy polttoaineen polttoon.
Kaasupäästöjen ohella lämpövoimatekniikka tuottaa valtavia massoja kiinteää jätettä; näitä ovat tuhka ja kuona.
Hiilenkäsittelylaitosten jätteet sisältävät 55-60 % SiO2:ta, 22-26 % Al2O3:a, 5-12 % Fe2O3:a, 0,5-1 % CaO:ta, 4-4,5 % K2O:ta ja Na2O:ta ja jopa 5 % C. Ne päätyvät kaatopaikoille, jotka tuottavat pölyä, savua ja pahentavat ilmakehän ja sitä ympäröivien alueiden tilaa rajusti.
Hiilivoimalaitos tarvitsee 3,6 miljoonaa tonnia hiiltä, 150 m3 vettä ja noin 30 miljardia m3 ilmaa vuodessa. Näissä luvuissa ei ole otettu huomioon hiilen louhintaan ja kuljetuksiin liittyviä ympäristöhäiriöitä.
Kun otetaan huomioon, että tällainen voimalaitos on toiminut aktiivisesti useita vuosikymmeniä, sen vaikutusta voidaan verrata tulivuoren vaikutukseen. Mutta jos jälkimmäinen yleensä heittää vulkanismin tuotteita ulos suuria määriä kerrallaan, niin voimalaitos tekee tämän koko ajan.
Energialaitosten saastuminen ja hukka kaasu-, neste- ja kiintofaasien muodossa jakautuu kahteen virtaan: toinen aiheuttaa globaaleja muutoksia ja toinen - alueellisia ja paikallisia. Sama pätee muilla talouden aloilla, mutta silti energia ja fossiilisten polttoaineiden poltto ovat edelleen merkittävien maailmanlaajuisten saasteiden lähde. Ne pääsevät ilmakehään, ja niiden kerääntymisen vuoksi ilmakehän pienten kaasukomponenttien, mukaan lukien kasvihuonekaasujen, pitoisuus muuttuu. Ilmakehässä ilmaantui kaasuja, joita siinä käytännössä ei ennen ollut - kloorifluorihiilivetyjä. Nämä ovat maailmanlaajuisia saasteita, joilla on korkea kasvihuoneilmiö ja jotka samalla osallistuvat stratosfäärin otsoniverkon tuhoamiseen.
On siis syytä huomata, että lämpövoimalaitokset päästävät tällä hetkellä noin 20 % kaikista vaarallisista teollisuusjätteistä ilmakehään. Ne vaikuttavat merkittävästi sijaintialueensa ympäristöön ja koko biosfäärin tilaan. Haitallisimpia ovat heikkolaatuisilla polttoaineilla toimivat lauhdevoimalaitokset.
Lämpövoimalaitosten jätevedet ja niiden alueilta peräisin olevat hulevedet, jotka ovat saastuttaneet voimalaitosten teknologisista kiertokuluista peräisin olevia jätteitä ja sisältävät vanadiinia, nikkeliä, fluoria, fenoleja ja öljytuotteita, voivat vesistöihin päästessään vaikuttaa veden laatuun ja vesieliöihin. Muutos tiettyjen aineiden kemiallisessa koostumuksessa johtaa altaaseen muodostuneiden elinympäristön olosuhteiden rikkomiseen ja vaikuttaa vesieliöiden ja bakteerien lajikoostumukseen ja runsauteen ja voi viime kädessä johtaa vesistöjen itsepuhdistusprosessien rikkomiseen. saastumiselta ja niiden hygieniatilanteen heikkenemiseen.
Myös vesistöjen ns. lämpösaasteet, joissa niiden kunto on erilaisia, on vaarallista. Lämpövoimalaitokset tuottavat energiaa lämmitetyllä höyryllä toimivilla turbiineilla. Turbiinien käytön aikana on välttämätöntä jäähdyttää poistohöyry vedellä, joten voimalaitoksesta poistuu jatkuvasti vesivirta, joka yleensä lämmitetään 8-12 ° C: lla ja tyhjennetään säiliöön. Suuret lämpövoimalaitokset tarvitsevat suuria määriä vettä. Ne purkavat 80-90 m3/s vettä lämmitettynä. Tämä tarkoittaa, että altaaseen virtaa jatkuvasti voimakas lämmin vesivirta, joka on suunnilleen Moskovan joen mittakaavassa.
Lämmitysvyöhyke, joka muodostuu lämpimän "joen" yhtymäkohtaan, on eräänlainen säiliön osa, jossa lämpötila on suurin vuotokohdassa ja laskee etäisyyden myötä siitä. Suurten lämpövoimalaitosten lämmitysvyöhykkeet kattavat useita kymmeniä neliökilometrejä. Talvella polynyoja muodostuu lämmitetylle vyöhykkeelle (pohjoisella ja keskimmäisellä leveysasteella). Kesäkuukausina lämmitettyjen vyöhykkeiden lämpötilat riippuvat ottoveden luonnollisesta lämpötilasta. Jos veden lämpötila säiliössä on 20 °C, lämmitysvyöhykkeellä se voi olla 28-32 °C.
Säiliön lämpötilan nousun ja niiden luonnollisen hydrotermisen järjestelmän rikkomisen seurauksena veden "kukinnan" prosessit tehostuvat, kaasujen kyky liueta veteen vähenee, veden fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat, kaikki kemialliset ominaisuudet ja siinä tapahtuvat biologiset prosessit kiihtyvät jne. Kuumennusvyöhykkeellä veden läpinäkyvyys vähenee, pH nousee, helposti hapettuvien aineiden hajoamisnopeus kasvaa. Fotosynteesin nopeus tällaisessa vedessä on huomattavasti hidastunut.
Vesivoiman ympäristöongelmat
Huolimatta vesivaroista saatavan energian suhteellisen halvuudesta, niiden osuus energiataseesta on vähitellen laskemassa. Tämä johtuu sekä halvimpien luonnonvarojen ehtymisestä että alankoalueiden suuresta alueellisesta kapasiteetista. Uskotaan, että tulevaisuudessa vesivoiman maailmantuotanto ei ylitä 5 % kokonaistuotannosta.
Yksi tärkeimmistä syistä vesivoimalaitoksilla vastaanotetun energian osuuden laskuun on vesivoimalaitosten rakentamisen ja käytön kaikkien vaiheiden voimakas vaikutus ympäristöön.
Erilaisten tutkimusten mukaan yksi vesivoiman merkittävimmistä ympäristövaikutuksista on suurten hedelmällisen (tulva-) maan vieraantumista altaita varten. Venäjällä, jossa enintään 20 % sähköenergiasta tuotetaan vesivoimavaroilla, vesivoimaloiden rakentamisen yhteydessä tulvi vähintään 6 miljoonaa hehtaaria maata. Luonnolliset ekosysteemit ovat tuhoutuneet niiden tilalle.
Merkittävät maa-alueet altaiden lähellä ovat tulvia pohjaveden pinnan nousun seurauksena. Nämä maat kuuluvat pääsääntöisesti kosteikkojen luokkaan. Tasaisissa olosuhteissa tulvivien maiden osuus voi olla 10 % tai enemmän. Maiden ja niiden ekosysteemien tuhoutuminen tapahtuu myös niiden veden aiheuttaman tuhoutumisen (hankauksen) seurauksena rantaviivan muodostumisen aikana. Kulutusprosessit kestävät yleensä vuosikymmeniä, mikä johtaa suurien maamassojen käsittelyyn, vesien saastumiseen ja altaiden liettymiseen. Näin ollen altaiden rakentaminen liittyy jokien hydrologisen järjestelmän, niiden ekosysteemien ja hydrobionttien lajikoostumuksen jyrkkään rikkomiseen.
Altaissa vesien lämpeneminen lisääntyy jyrkästi, mikä tehostaa hapen menetystä ja muita lämpösaasteiden aiheuttamia prosesseja. Jälkimmäinen yhdessä biogeenisten aineiden kertymisen kanssa luo olosuhteet vesistöjen liikakasvulle ja levien, myös myrkyllisten sinivihreiden, intensiiviselle kehittymiselle. Näistä syistä sekä vesien hitaasta uusiutumisesta johtuen niiden kyky itsepuhdistua on heikentynyt jyrkästi.
Veden laadun heikkeneminen johtaa monien sen asukkaiden kuolemaan. Kalakantojen ilmaantuvuus lisääntyy, erityisesti herkkyys helminteille. Vesiympäristön asukkaiden makuominaisuudet heikkenevät.
Kalojen vaellusreittejä häiritään, rehualueita, kutualueita tuhotaan jne. Volga on suurelta osin menettänyt merkityksensä Kaspian sampien kutualueena sen jälkeen, kun sille rakennettiin vesivoimalaitoskaskadi.
Lopulta altaiden tukkimat jokijärjestelmät muuttuvat kauttakulkujärjestelmistä kauttakulkukeräysjärjestelmiksi. Biogeenisten aineiden lisäksi tänne kerääntyy raskasmetalleja, radioaktiivisia alkuaineita ja monia pitkäikäisiä torjunta-aineita. Akkumulaatiotuotteet vaikeuttavat tekoaltaiden miehittämien alueiden käyttöä niiden purkamisen jälkeen.
Altailla on merkittävä vaikutus ilmakehän prosesseihin. Esimerkiksi kuivilla (kuivilla) alueilla altaiden pinnalta haihtuminen ylittää haihtumisen samanlaiselta maapinnalta kymmeniä kertoja.
Ilman lämpötilan lasku ja sumuisten ilmiöiden lisääntyminen liittyvät lisääntyneeseen haihtumiseen. Altaiden ja viereisen maan lämpötasapainojen välinen ero määrää paikallisten tuulien, kuten tuulien, muodostumisen. Nämä, kuten muutkin ilmiöt, johtavat ekosysteemien muutokseen (ei aina positiiviseen), sään muutokseen. Joissakin tapauksissa altaiden alueella on tarpeen muuttaa maatalouden suuntaa. Esimerkiksi maamme eteläisillä alueilla joillakin lämpöä rakastavilla viljelykasveilla (melonit) ei ole aikaa kypsyä, kasvien esiintyvyys lisääntyy ja tuotteiden laatu heikkenee.
Hydraulisen rakentamisen ympäristökustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat vuoristoisilla alueilla, joissa altaat ovat yleensä pinta-alaltaan pieniä. Seismillä vuoristoalueilla altaat voivat kuitenkin aiheuttaa maanjäristyksiä. Maanvyörymien todennäköisyys ja patojen mahdollisen tuhoutumisen seurauksena tapahtuvien katastrofien todennäköisyys kasvaa.
Vesienergian käyttötekniikan erityispiirteistä johtuen vesivoimalaitokset muuttavat luonnollisia prosesseja hyvin pitkiksi ajoiksi. Esimerkiksi vesivoimalaitoksen säiliö (tai vesivoimalaitoskaskadin tapauksessa säiliöjärjestelmä) voi olla olemassa kymmeniä ja satoja vuosia, kun taas luonnollisen vesistön tilalle syntyy ihmisen tekemä esine, jolla on keinotekoinen säätely. luonnolliset prosessit - luonnollinen-tekninen järjestelmä (NTS).
Kun otetaan huomioon HEPP:n ympäristövaikutukset, on silti syytä huomioida HEPP:n hengenpelastustoiminto. Näin ollen jokaisen miljardin kWh:n sähköntuotanto voimalaitoksilla voimalaitosten sijaan vähentää kuolleisuutta 100-226 ihmisellä vuodessa.
Ydinvoiman ongelmat
Ydinvoimaa voidaan tällä hetkellä pitää lupaavimpana. Tämä johtuu sekä ydinpolttoaineen suhteellisen suurista varastoista että hellävaraisesta ympäristövaikutuksesta. Edut sisältävät myös mahdollisuuden rakentaa ydinvoimalaitos ilman resurssivarastoihin sitoutumista, koska niiden kuljetus ei vaadi merkittäviä kustannuksia pienten volyymien vuoksi. Riittää, kun sanotaan, että 0,5 kilolla ydinpolttoainetta saadaan yhtä paljon energiaa kuin polttamalla 1000 tonnia hiiltä.
Useiden vuosien kokemus ydinvoimalaitosten käytöstä kaikissa maissa osoittaa, että niillä ei ole merkittäviä ympäristövaikutuksia. Vuoteen 1998 mennessä ydinvoimalan keskimääräinen käyttöaika oli 20 vuotta. Ydinvoimalaitosten luotettavuus, turvallisuus ja taloudellinen tehokkuus ei perustu pelkästään ydinvoimalaitosten toiminnan tiukkaan säätelyyn, vaan myös ydinvoimalaitosten ympäristövaikutusten vähentämiseen ehdottomaan minimiin.
Ydinvoimalaitosten normaalikäytössä radioaktiivisten aineiden päästöt ympäristöön ovat erittäin vähäisiä. Ne ovat keskimäärin 2-4 kertaa pienemmät kuin saman kapasiteetin lämpövoimaloissa.
Ennen Tšernobylin katastrofia maassamme ei millään teollisuudella ollut vähemmän teollisia vahinkoja kuin ydinvoimaloissa. 30 vuotta ennen tragediaa kuoli 17 ihmistä onnettomuuksissa, eikä silloinkaan säteilysyistä. Vuoden 1986 jälkeen ydinvoimalaitosten pääasiallinen ympäristövaara alettiin liittää onnettomuuden mahdollisuuteen. Vaikka niiden todennäköisyys nykyaikaisilla ydinvoimalaitoksilla on pieni, se ei ole poissuljettua.
Viime aikoihin asti ydinvoimalaitosten suurimmat ympäristöongelmat liittyivät käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen sekä itse ydinvoimalaitosten likvidointiin niiden sallitun käyttöiän päätyttyä. On näyttöä siitä, että tällaisten likvidointitöiden kustannukset ovat 1/6–1/3 itse ydinvoimaloiden kustannuksista. Yleisesti voidaan mainita seuraavat ydinvoimalaitoksen ympäristövaikutukset: 1 - ekosysteemien ja niiden elementtien (maaperä, maaperä, vettä kantavat rakenteet jne.) tuhoutuminen malmin louhintakohteissa (erityisesti avoimella menetelmällä); 2 - maan poistaminen itse ydinvoimaloiden rakentamista varten; 3 - merkittävien vesimäärien poistaminen eri lähteistä ja lämmitetyn veden purkaminen; 4 - ilman, vesien ja maaperän radioaktiivinen saastuminen raaka-aineiden louhinnan ja kuljetuksen sekä ydinvoimalaitosten käytön, jätteiden varastoinnin ja käsittelyn sekä niiden loppusijoituksen aikana ei ole poissuljettua.
Lähitulevaisuudessa lämpöenergia säilyy epäilemättä hallitsevana maailman ja yksittäisten maiden energiataseessa. Hiilen ja muiden vähemmän puhtaiden polttoaineiden osuus energiantuotannossa kasvaa suurella todennäköisyydellä. Jotkin niiden käyttötavat ja -menetelmät voivat vähentää merkittävästi haitallisia ympäristövaikutuksia. Nämä menetelmät perustuvat pääasiassa polttoaineen valmistustekniikoiden parantamiseen ja vaarallisten jätteiden talteenottoon. Heidän keskuudessaan:
1. Puhdistuslaitteiden käyttö ja parantaminen.
2. Vähentää rikkiyhdisteiden pääsyä ilmakehään tekemällä alustava rikinpoisto (rikinpoisto) hiilestä ja muista polttoaineista (öljy, kaasu, öljyliuske) kemiallisin tai fysikaalisin menetelmin.
3. Energiansäästöön liittyy suuria ja todellisia mahdollisuuksia vähentää tai vakauttaa saastevirtaa ympäristöön.
4. Vähemmän merkittäviä ovat mahdollisuudet säästää energiaa arjessa ja työssä parantamalla rakennusten eristysominaisuuksia. Sähköenergian käyttäminen lämmön tuottamiseen on erittäin turhaa. Siksi polttoaineen suora poltto lämmön, erityisesti kaasun, tuottamiseksi on paljon tehokkaampaa kuin sen muuttaminen sähköksi ja sitten takaisin lämmöksi.
5. Polttoaineen hyötysuhde paranee myös huomattavasti, kun sitä käytetään lämpövoimalaitoksen lämpövoimalaitoksen sijaan. + Vaihtoehtoisen energian käyttö
6. Vaihtoehtoisten energialähteiden käyttö aina kun mahdollista.
SISÄPOLTOMOOTTORIT JA EKOLOGIAT.
1.3. Vaihtoehtoiset polttoaineet
1.5. Neutralointi
Bibliografia
SISÄPOLTOMOOTTORIT JA EKOLOGIAT
1.1. Haitalliset päästöt pakokaasujen koostumuksessa ja niiden vaikutus villieläimiin
Hiilivetyjen täydellisen palamisen yhteydessä lopputuotteet ovat hiilidioksidia ja vettä. Täydellinen palaminen mäntäpolttomoottoreissa on kuitenkin teknisesti mahdotonta saavuttaa. Nykyään noin 60 % suurten kaupunkien ilmakehään pääsevien haitallisten aineiden kokonaismäärästä on tieliikenteen osuus.
Polttomoottoreiden pakokaasujen koostumus sisältää yli 200 erilaista kemialliset aineet. Heidän keskuudessaan:
- epätäydellisen palamisen tuotteet hiilimonoksidin, aldehydien, ketonien, hiilivetyjen, vedyn, peroksidiyhdisteiden, noen muodossa;
- typen ja hapen termisten reaktioiden tuotteet - typen oksidit;
- epäorgaanisten aineiden yhdisteet, jotka ovat osa polttoainetta - lyijy ja muut raskasmetallit, rikkidioksidi jne.;
- ylimääräistä happea.
Pakokaasujen määrä ja koostumus määräytyvät moottoreiden suunnitteluominaisuuksien, toimintatavan, teknisen kunnon, tienpintojen laadun ja sääolosuhteiden mukaan. Kuvassa 1.1 esittää perusaineiden pitoisuuden riippuvuuksia pakokaasujen koostumuksesta.
Taulukossa. 1.1 näyttää auton kaupunkirytmin ominaisuudet ja päästöjen keskiarvot prosentteina niiden kokonaisarvosta täysi sykli ehdollinen kaupunkiliikenne.
Hiilimonoksidia (CO) muodostuu moottoreissa rikastettujen ilma-polttoaineseosten palamisen aikana sekä hiilidioksidin hajoamisen seurauksena korkeissa lämpötiloissa. AT normaaleissa olosuhteissa CO on väritön, hajuton kaasu. CO:n myrkyllinen vaikutus perustuu sen kykyyn muuntaa osa veren hemoglobiinista karboksihemoglobiiniksi, mikä aiheuttaa kudoshengityksen häiriöitä. Tämän lisäksi CO:lla on suora vaikutus kudokseen biokemialliset prosessit, johon liittyy rasva- ja hiilihydraattiaineenvaihdunnan, vitamiinitasapainon jne. Myrkyllinen vaikutus CO liittyy myös siihen suora vaikutus soluissa keskus hermosto. Ihmiselle altistuessaan CO aiheuttaa päänsärkyä, huimausta, väsymystä, ärtyneisyyttä, uneliaisuutta ja kipua sydämen alueella. Akuutti myrkytys havaitaan hengitettäessä ilmaa, jonka CO-pitoisuus on yli 2,5 mg / l 1 tunnin ajan.
Taulukko 1.1
Auton kaupunkirytmin ominaisuudet
Pakokaasuissa olevat typen oksidit muodostuvat typen palautuvan hapettumisen seurauksena ilmakehän hapen kanssa korkeiden lämpötilojen ja paineen vaikutuksesta. Kun pakokaasut jäähtyvät ja laimentavat niitä ilmakehän hapella, typen oksidi muuttuu dioksidiksi. Typpioksidi (NO) on väritön kaasu, typpidioksidi (NO 2) on punaruskea kaasu, jolla on ominainen haju. Nieltynä typen oksidit yhdistyvät veteen. Samalla ne muodostavat hengitysteissä typpi- ja typpihapon yhdisteitä. Typen oksidit ärsyttävät silmien, nenän ja suun limakalvoja. NO 2 -altistuminen edistää keuhkosairauksien kehittymistä. Myrkytysoireet ilmaantuvat vasta 6 tunnin kuluttua yskimisen, tukehtumisen ja lisääntyvän keuhkopöhön muodossa. NOX osallistuu myös happosateiden muodostumiseen.
Typen oksidit ja hiilivedyt ovat ilmaa raskaampia ja voivat kerääntyä teiden ja katujen lähelle. Niissä tapahtuu auringonvalon vaikutuksesta erilaisia kemiallisia reaktioita. Typen oksidien hajoaminen johtaa otsonin (О 3) muodostumiseen. Normaaleissa olosuhteissa otsoni on epävakaa ja hajoaa nopeasti, mutta hiilivetyjen läsnäollessa sen hajoamisprosessi hidastuu. Se reagoi aktiivisesti kosteushiukkasten ja muiden yhdisteiden kanssa muodostaen savusumua. Lisäksi otsoni syövyttää silmiä ja keuhkoja.
Yksittäiset hiilivedyt CH (bentsapyreeni) ovat vahvimpia syöpää aiheuttavia aineita, joiden kantajia voivat olla nokihiukkaset.
Kun moottori käy lyijypitoisella bensiinillä, muodostuu kiinteän lyijyoksidin hiukkasia tetraetyylilyijyn hajoamisen vuoksi. Niitä on pakokaasuissa mm pienimmät hiukkaset 1–5 µm, jotka säilyvät ilmakehässä pitkään. Lyijyn esiintyminen ilmassa aiheuttaa vakavia vaurioita ruoansulatuselimille, keskus- ja ääreishermostolle. Lyijyn vaikutus vereen ilmenee hemoglobiinin määrän laskuna ja punasolujen tuhoutumisena.
Dieselmoottoreiden pakokaasujen koostumus eroaa bensiinimoottoreista (taulukko 10.2). Dieselmoottorissa polttoaineen palaminen on täydellisempää. Tämä tuottaa vähemmän hiilimonoksidia ja palamattomia hiilivetyjä. Mutta samaan aikaan dieselmoottorin ylimääräisen ilman vuoksi Suuri määrä typpioksidit.
Lisäksi dieselmoottoreiden toiminnalle tietyissä tiloissa on ominaista savu. Musta savu on epätäydellisen palamisen tuotetta ja koostuu 0,1–0,3 µm:n hiilihiukkasista (noki). Valkoinen savu, jota syntyy pääasiassa moottorin joutokäynnillä, koostuu pääasiassa ärsyttävästä vaikutuksesta aldehydeistä, haihtuneen polttoaineen hiukkasista ja vesipisaroista. Sinistä savua muodostuu, kun pakokaasut jäähtyvät ilmaan. Se koostuu nestemäisten hiilivetyjen pisaroista.
Dieselmoottorien pakokaasujen ominaisuus on syöpää aiheuttavien polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen pitoisuus, joista haitallisimpia ovat dioksiini (syklinen eetteri) ja bentsapyreeni. Jälkimmäinen, kuten lyijy, kuuluu ensimmäiseen pilaavien aineiden vaaraluokkaan. Dioksiinit ja vastaavat yhdisteet ovat monta kertaa myrkyllisempiä kuin myrkyt, kuten kurare ja kaliumsyanidi.
Taulukko 1.2
Myrkyllisten komponenttien määrä (g),
muodostuu palaessa 1 kg polttoainetta
Akreoliinia löytyi myös pakokaasuista (etenkin dieselmoottoreiden ollessa käynnissä). Se on palaneen rasvan tuoksuinen ja yli 0,004 mg/l pitoisuuksina aiheuttaa ylähengitysteiden ärsytystä sekä silmien limakalvon tulehdusta.
Autojen pakokaasujen sisältämät aineet voivat aiheuttaa progressiivisia vaurioita keskushermostolle, maksalle, munuaisille, aivoille, sukuelimille, letargiaa, Parkinsonin oireyhtymää, keuhkokuumetta, endeemistä ataksiaa, kihtiä, keuhkoputkisyöpää, ihotulehdusta, myrkytystä, allergioita, hengityselimiä ja muita sairauksia . Sairauksien esiintymistodennäköisyys kasvaa, kun haitallisille aineille altistumisaika ja niiden pitoisuus kasvaa.
1.2. Lakisääteiset rajoitukset haitallisten aineiden päästöille
Ensimmäiset askeleet pakokaasujen haitallisten aineiden määrän rajoittamiseksi otettiin Yhdysvalloissa, jossa kaasun saastumisen ongelma suurkaupungit ajankohtaisiksi tuli toisen maailmansodan jälkeen. 60-luvun lopulla, kun Amerikan ja Japanin megakaupungit alkoivat tukehtua savusumusta, näiden maiden hallituksen toimikunnat tekivät aloitteen. Uusien autojen myrkyllisten päästöjen pakollista vähentämistä koskevat säädökset ovat pakottaneet valmistajat parantamaan moottoreita ja kehittämään neutralointijärjestelmiä.
Vuonna 1970 Yhdysvalloissa hyväksyttiin laki, jonka mukaan vuoden 1975 autojen pakokaasujen myrkyllisten komponenttien pitoisuuden oli oltava pienempi kuin vuoden 1960 autojen: CH - 87%, CO - 82% ja NOx - 24 %. Samanlaiset vaatimukset on laillistettu Japanissa ja Euroopassa.
Yleiseurooppalaisten sääntöjen, määräysten ja standardien kehittämisestä autolaitteiden ekologisuuden alalla vastaa komitea. sisäinen kuljetus. Sen julkaisemat asiakirjat ovat nimeltään UNECE Rules, ja ne ovat pakollisia vuoden 1958 Geneven sopimuksen, johon myös Venäjä on liittynyt, osapuolina oleville maille.
Näiden sääntöjen mukaan sallittuja haitallisten aineiden päästöjä on vuodesta 1993 lähtien rajoitettu: hiilimonoksidin osalta 15 g/km vuonna 1991 2,2 g/km vuonna 1996 ja hiilivetyjen ja typen oksidien summan osalta 5,1 g/km vuonna 1991. 0,5 g/km vuonna 1996. Vuonna 2000 otettiin käyttöön vielä tiukemmat standardit (kuva 1.2). Myös dieselautoille on säädetty jyrkkä standardien kiristys (kuva 1.3).
Riisi. 1.2. Päästöt rajoittavat dynamiikkaa
ajoneuvoille, joiden paino on enintään 3,5 tonnia (bensiini)
Vuonna 1993 autoille otetut standardit kutsuttiin nimellä EBPO-I, vuonna 1996 - EURO-II, vuonna 2000 - EURO-III. Tällaisten normien käyttöönotto nosti eurooppalaiset määräykset Yhdysvaltojen standardien tasolle.
Normien määrällisen tiukentumisen myötä tapahtuu myös niiden laadullinen muutos. Savun rajoitusten sijaan on otettu käyttöön kiinteiden hiukkasten säännöstely, jonka pinnalle adsorboituvat ihmisten terveydelle vaaralliset aromaattiset hiilivedyt, erityisesti bentsapyreeni.
Hiukkaspäästösääntely rajoittaa hiukkasten määrää huomattavasti enemmän kuin savunrajoitus, joka mahdollistaa vain sellaisen määrän arvioimisen, joka tekee pakokaasut näkyväksi.
Riisi. 1.3. ETY:n asettama haitallisten päästörajojen dynamiikka bruttopainoisille dieselautoille, joiden kokonaispaino on yli 3,5 tonnia
Myrkyllisten hiilivetyjen päästöjen rajoittamiseksi pakokaasujen metaanittoman hiilivetyryhmän pitoisuuksille ollaan ottamassa käyttöön standardeja. Formaldehydin vapautumiselle on suunniteltu rajoituksia. Bensiinimoottorilla varustettujen autojen polttoaineen haihtumisen rajoitus on säädetty.
Sekä Yhdysvalloissa että UNECE-säännöissä autojen mittarilukema (80 tuhatta ja 160 tuhatta km) on säännelty, jonka aikana niiden on täytettävä vahvistetut myrkyllisyysstandardit.
Venäjällä moottoriajoneuvojen haitallisten aineiden päästöjä rajoittavia standardeja alettiin ottaa käyttöön 70-luvulla: GOST 21393-75 "Dieselmoottorilla varustetut autot. Pakokaasu. Normit ja mittausmenetelmät. Turvallisuusvaatimukset” ja GOST 17.2.1.02-76 ”Luonnonsuojelu. Tunnelma. Autojen, traktoreiden, itseliikkuvien maatalous- ja tienrakennuskoneiden moottoreiden päästöt. Termit ja määritelmät".
80-luvulla GOST 17.2.2.03-87 "Luonnonsuojelu. Tunnelma. Normit ja menetelmät bensiinimoottoreilla varustettujen ajoneuvojen pakokaasujen hiilimonoksidi- ja hiilivetypitoisuuden mittaamiseksi. Turvallisuusvaatimukset” ja GOST 17.2.2.01-84 ”Luonnonsuojelu. Tunnelma. Dieselit ovat autoja. Pakokaasu. Normit ja mittausmenetelmät”.
Normeja tiukennettiin asteittain laivaston kasvun ja samankaltaisiin UNECE-sääntöihin suuntautumisen myötä. Kuitenkin 1990-luvun alusta lähtien Venäjän standardit jäykkyyden suhteen ne alkoivat periksi huomattavasti UNECE:n asettamiin standardeihin.
Ruuhkan syynä on infrastruktuurin valmistautumattomuus auto- ja traktorikaluston toimintaan. Elektroniikalla ja neutralointijärjestelmillä varustettujen ajoneuvojen ehkäisyyn, korjaamiseen ja huoltoon tarvitaan kehittynyt huoltoasemaverkosto, jossa on pätevä henkilökunta, nykyaikaiset korjauslaitteet ja mittauslaitteet, myös kentällä.
Voimassa on GOST 2084-77, joka mahdollistaa lyijytetraetyleeniä sisältävien bensiinien tuotannon Venäjällä. Polttoaineen kuljetus ja varastointi ei takaa, että lyijypitoisia jäämiä ei pääse lyijyttömään bensiiniin. Ei ole olemassa ehtoja, joilla neutralointijärjestelmillä varustettujen autojen omistajille taattaisiin lyijyä sisältävän bensiinin tankkaus.
Työ ympäristövaatimusten tiukentamiseksi on kuitenkin käynnissä. Venäjän federaation valtion standardin asetuksella 1. huhtikuuta 1998 nro 19 hyväksyttiin "Moottoriajoneuvojen ja perävaunujen sertifiointijärjestelmän töiden suorittamista koskevat säännöt", jotka määrittelevät UNECE:n väliaikaisen soveltamismenettelyn Venäjällä. Säännöt nro 834 ja nro 495.
1. tammikuuta 1999 GOST R 51105.97 "Polttoaineet polttomoottoreille. Lyijytön polttoaine. Tekniset tiedot”. Toukokuussa 1999 Gosstandart hyväksyi päätöslauselman valtion standardien säätämisestä, jotka rajoittavat autojen epäpuhtauspäästöjä. Standardit sisältävät autenttisen tekstin UNECE-säännöillä nro 49 ja nro 83 ja ne tulevat voimaan 1. heinäkuuta 2000. Samana vuonna standardi GOST R 51832-2001 "Bensiinikäyttöiset ottopolttomoottorit ja moottoriajoneuvot ” otettiin käyttöön. joiden kokonaispaino on yli 3,5 tonnia, varustettu näillä moottoreilla. Haitallisten aineiden päästöt. Tekniset vaatimukset ja testimenetelmät”. 1. tammikuuta 2004 GOST R 52033-2003 "Bensiinimoottorilla varustetut ajoneuvot. Epäpuhtauspäästöt pakokaasujen kanssa. Normit ja valvontamenetelmät teknisen kunnon arvioinnissa”.
Täyttääkseen yhä tiukentuvia saastepäästöstandardeja autoteollisuuden laitevalmistajat parantavat teho- ja sytytysjärjestelmiä, käyttävät vaihtoehtoisia polttoaineita, neutraloivat pakokaasuja ja kehittävät yhdistelmävoimaloita.
1.3. Vaihtoehtoiset polttoaineet
Maailmanlaajuinen suurta huomiota on tarkoitettu nestemäisten öljypolttoaineiden korvaamiseen nesteytetyllä hiilivetykaasulla (propaani-butaaniseoksella) ja puristetulla maakaasu(metaani) sekä alkoholia sisältävät seokset. Taulukossa. 1.3 esittää vertailevia indikaattoreita haitallisten aineiden päästöistä polttomoottoreiden käytön aikana eri polttoaineilla.
Taulukko 1.3
Kaasupolttoaineen etuja ovat korkea oktaaniluku ja mahdollisuus käyttää muuntimia. Niitä käytettäessä moottorin teho kuitenkin laskee ja polttoainelaitteiston suuri massa ja mitat heikentävät ajoneuvon suorituskykyä. Haitoihin kaasumaiset polttoaineet pätee myös korkea herkkyys polttoainelaitteiden säädöille. Polttoainelaitteiden epätyydyttävän valmistuslaadun ja alhaisen toimintakulttuurin vuoksi moottorin pakokaasujen myrkyllisyys kaasu polttoaine, voivat ylittää bensiiniversion arvot.
Maissa, joissa ilmasto on kuuma, alkoholipolttoaineilla (metanolilla ja etanolilla) toimivat moottorit ovat yleistyneet. Alkoholien käyttö vähentää haitallisten aineiden päästöjä 20-25 %. Alkoholipolttoaineiden haittoja ovat moottorin käynnistysominaisuuksien huomattava heikkeneminen sekä itse metanolin korkea syövyttäminen ja myrkyllisyys. Venäjällä autojen alkoholipolttoaineita ei tällä hetkellä käytetä.
Vedyn käyttöajatukseen kiinnitetään yhä enemmän huomiota niin kotimaassamme kuin ulkomaillakin. Tämän polttoaineen tulevaisuudennäkymiä määrää sen ympäristöystävällisyys (tällä polttoaineella ajettavien autojen hiilimonoksidipäästöt vähenevät 30–50-kertaisesti, typen oksidit 3–5-kertaiset ja hiilivedyt 2–2,5-kertaiset), rajattomuus ja uusiutuvuus. raakamateriaalit. Vetypolttoaineen käyttöönottoa rajoittaa kuitenkin energiaintensiivisten vedyn varastointijärjestelmien luominen autoon. Tällä hetkellä käytetyt metallihydridi-akut, metanolin hajotusreaktorit ja muut järjestelmät ovat erittäin monimutkaisia ja kalliita. Ottaen huomioon myös kompaktin ja turvallisen vedyn tuoton ja varastoinnin vaatimuksiin liittyvät vaikeudet autossa, vetymoottorilla varustetuilla autoilla ei vielä ole havaittavissa olevaa käytännön sovellusta.
Vaihtoehtona polttomoottoreille, sähkö voimalaitokset, käyttämällä sähkökemiallisia energialähteitä, akkuja ja sähkökemiallisia generaattoreita. Sähköautoille on tunnusomaista hyvä sopeutuvuus vaihteleviin kaupunkiliikenteen muotoihin, helppohoitoisuus ja ympäristöystävällisyys. Niiden käytännön soveltaminen on kuitenkin edelleen ongelmallista. Ensinnäkin ei ole olemassa luotettavia, kevyitä ja riittävän energiaintensiivisiä sähkökemiallisia virtalähteitä. Toiseksi autokannan siirtyminen sähkökemiallisten akkujen käyttöön johtaa siihen, että niiden lataamiseen kuluu valtava määrä energiaa. Suurin osa tästä energiasta tuotetaan lämpövoimalaitoksissa. Samaan aikaan energian moninkertaisen muuntamisen (kemiallinen - lämpö - sähkö - kemiallinen - sähkö - mekaaninen) vuoksi järjestelmän kokonaishyötysuhde on erittäin alhainen ja voimalaitosten ympäristön saastuminen moninkertaisesti ylittää nykyiset arvot.
1.4. Teho- ja sytytysjärjestelmien parantaminen
Yksi kaasuttimen tehojärjestelmien haitoista on polttoaineen epätasainen jakautuminen moottorin sylintereissä. Tämä aiheuttaa polttomoottorin epätasaisen toiminnan ja mahdotonta kuluttaa kaasuttimen säätöjä seoksen liiallisesta tyhjenemisestä ja palamisen lakkaamisesta yksittäisissä sylintereissä (CH:n lisääntyminen) ja rikastettua seosta muualla (korkea). CO-pitoisuus pakokaasuissa). Tämän puutteen poistamiseksi sylinterien toimintajärjestystä muutettiin 1-2-4-3:sta 1-3-4-2:ksi ja imuputkien muotoa optimoitiin, esimerkiksi vastaanottimien käyttö imussa. jakotukki. Lisäksi kaasuttimien alle asennettiin erilaisia jakajia, jotka ohjasivat virtausta, ja imuputki lämmitetään. Neuvostoliitossa kehitettiin autonominen tyhjäkäyntijärjestelmä (XX) ja otettiin se massatuotantoon. Nämä toimenpiteet mahdollistivat XX järjestelmien vaatimusten täyttämisen.
Kuten edellä mainittiin, kaupunkisyklin aikana auto toimii jopa 40% ajasta pakotetussa joutokäynnissä (PHX) - moottorijarrutuksessa. Samanaikaisesti kaasuventtiilin alla tyhjiö on paljon suurempi kuin XX-tilassa, mikä aiheuttaa ilma-polttoaineseoksen uudelleenrikastumisen ja sen palamisen pysähtymisen moottorin sylintereissä sekä haitallisten päästöjen määrän. lisääntyy. Päästöjen vähentämiseksi PHH-tiloissa kehitettiin kaasunvaimennusjärjestelmiä (avaajat) ja EPHH:n pakotettuja joutokäynnin ekonomaisareita. Ensimmäiset järjestelmät vähentävät kaasua hieman avaamalla sen alla olevaa tyhjiötä, mikä estää seoksen liiallisen rikastumisen. Jälkimmäiset estävät polttoaineen virtauksen moottorin sylintereihin PXC-tiloissa. PECH-järjestelmät voivat vähentää haitallisten päästöjen määrää jopa 20 % ja lisätä polttoainetehokkuutta jopa 5 % kaupunkikäytössä.
Typen oksidien NOx päästöjä taisteltiin alentamalla palavan seoksen palamislämpötilaa. Tätä varten sekä bensiini- että dieselmoottorien voimajärjestelmät varustettiin pakokaasujen kierrätyslaitteilla. Tietyillä moottorin käyttötavoilla järjestelmä ohjasi osan pakokaasuista pakokaasusta imuputkeen.
Polttoaineen annostelujärjestelmien inertia ei salli kaasuttimen suunnittelua, joka täyttää täysin kaikki annostelutarkkuutta koskevat vaatimukset kaikissa moottorin toimintatiloissa, erityisesti ohimenevissä. Kaasuttimen puutteiden voittamiseksi kehitettiin niin sanotut "ruiskutus"-voimajärjestelmät.
Aluksi nämä olivat mekaanisia järjestelmiä, joissa oli jatkuva polttoaineen syöttö imuventtiilialueelle. Nämä järjestelmät mahdollistivat alkuperäisten ympäristövaatimusten täyttämisen. Tällä hetkellä nämä ovat elektronis-mekaanisia järjestelmiä, joissa on muotoiltu ruiskutus ja palautetta.
1970-luvulla pääasiallinen tapa vähentää haitallisia päästöjä oli käyttää yhä ohuempia ilma-polttoaineseoksia. Niiden keskeytymättömän syttymisen kannalta oli välttämätöntä parantaa sytytysjärjestelmiä kipinän tehon lisäämiseksi. Esillä oleva fakiiri tässä oli ensiöpiirin mekaaninen katkaisu ja suurjänniteenergian mekaaninen jakautuminen. Tämän puutteen korjaamiseksi on kehitetty kosketustransistori- ja ei-kosketusjärjestelmiä.
Nykyään kosketuksettomat sytytysjärjestelmät, joissa on staattinen suurjänniteenergian jakautuminen elektronisen yksikön ohjauksessa, mikä optimoi samanaikaisesti polttoaineen syöttöä ja sytytyksen ajoitusta, ovat yleistymässä.
Dieselmoottoreissa voimajärjestelmän parantamisen pääsuunta oli ruiskutuspaineen lisääminen. Nykyään normi on ruiskutuspaine noin 120 MPa, lupaaville moottoreille jopa 250 MPa. Tämä mahdollistaa polttoaineen täydellisemmän palamisen, mikä vähentää CH- ja hiukkaspitoisuutta pakokaasuissa. Sekä bensiinille, dieselkäyttöisille tehojärjestelmille kehitetty elektroniset järjestelmät moottorin säätimet, jotka eivät salli moottoreiden mennä savumoodiin.
Erilaisia pakokaasujen jälkikäsittelyjärjestelmiä kehitetään. Joten esimerkiksi on kehitetty järjestelmä, jossa on pakokanavassa oleva suodatin, joka pitää hiukkasia pakokaasu. Tietyn käyttöajan jälkeen elektroniikkayksikkö antaa komennon lisätä polttoaineen syöttöä. Tämä johtaa pakokaasujen lämpötilan nousuun, mikä puolestaan johtaa noen palamiseen ja suodattimen regeneroitumiseen.
1.5. Neutralointi
Samalla 70-luvulla kävi selväksi, että myrkyllisyyden suhteen oli mahdotonta saavuttaa merkittävää parannusta ilman lisälaitteita, koska yhden parametrin pieneneminen merkitsee muiden lisäystä. Siksi he osallistuivat aktiivisesti pakokaasujen jälkikäsittelyjärjestelmien parantamiseen.
Neutralointijärjestelmiä on aiemmin käytetty erityisolosuhteissa toimiviin auto- ja traktorilaitteisiin, kuten tunnelointiin ja kaivoskehitykseen.
Muuntajien rakentamisessa on kaksi perusperiaatetta - lämpö ja katalyyttinen.
Lämmönmuuntaja on polttokammio, joka sijaitsee moottorin pakokanavassa polttoaineen epätäydellisen palamisen tuotteiden - CH ja CO - jälkipolttamiseksi. Se voidaan asentaa pakoputken tilalle ja suorittaa sen tehtävät. CO:n ja CH:n hapetusreaktiot etenevät melko nopeasti yli 830 °C:n lämpötiloissa ja sitoutumattoman hapen läsnä ollessa reaktiovyöhykkeellä. Lämpömuuntimia käytetään ottomoottoreissa, joissa lämpöhapetusreaktioiden tehokkaaseen kulumiseen tarvittava lämpötila tarjotaan ilman lisäpolttoaineen syöttöä. Näiden moottoreiden jo ennestään korkea pakokaasujen lämpötila nousee reaktiovyöhykkeellä osan CH:n ja CO:n palamisen seurauksena, joiden pitoisuus on paljon korkeampi kuin dieselmoottoreilla.
Lämpöneutralointilaite (Kuva 1.4) koostuu kotelosta, jossa on tulo- (poisto-) putket ja yksi tai kaksi liekkiputken sisäosaa lämmönkestävästä teräslevystä. CH:n ja CO:n hapettumiseen tarvittavan lisäilman hyvä sekoittuminen pakokaasujen kanssa saavutetaan voimakkaalla pyörteiden muodostuksella ja kaasujen turbulenssilla niiden virratessa putkien reikien läpi sekä niiden liikesuunnan vaihtamisen seurauksena. välilevyjärjestelmä. CO:n ja CH:n tehokkaaseen jälkipolttamiseen tarvitaan riittävän pitkä aika, minkä vuoksi kaasujen nopeus konvertterissa asetetaan alhaiseksi, minkä seurauksena sen tilavuus on suhteellisen suuri.
Riisi. 1.4. Lämmönmuuntaja
Pakokaasujen lämpötilan laskun estämiseksi lämmön siirtyessä seiniin, pakoputki ja muuntaja peitetään lämpöeristyksellä, lämpösuojat asennetaan poistokanaviin ja muunnin sijoitetaan mahdollisimman lähelle mahdollista moottorille. Tästä huolimatta lämpömuuntimen lämpeneminen kestää huomattavasti aikaa moottorin käynnistämisen jälkeen. Tämän ajan lyhentämiseksi pakokaasujen lämpötilaa nostetaan, mikä saavutetaan rikastamalla palavaa seosta ja vähentämällä sytytysaikaa, vaikka molemmat lisäävät polttoaineen kulutusta. Tällaisia toimenpiteitä käytetään ylläpitämään vakaa liekki moottorin ohimenevän käytön aikana. Liekkisisäke lyhentää myös aikaa, joka kuluu CH:n ja CO:n tehokkaan hapettumisen alkamiseen.
katalysaattorit– laitteet, jotka sisältävät reaktioita nopeuttavia aineita, – katalyytit . Katalysaattorit voivat olla "yksitie", "kaksitie" ja "kolmitie".
Yksikomponenttiset ja kaksikomponenttiset hapettavat neutralointiaineet jälkipoltto (uudelleenhapetus) CO (yksikomponenttinen) ja CH (kaksikomponenttinen).
2CO + O 2 \u003d 2CO 2(250-300°С).
C m H n + (m + n/4) O 2 \u003d mCO 2 + n / 2H 2 O(yli 400°С).
Katalysaattori on ruostumattomasta teräksestä valmistettu kotelo, joka sisältyy pakojärjestelmään. Aktiivielementin kantolohko sijaitsee kotelossa. Ensimmäiset neutraloijat täytettiin metallipalloilla, jotka oli päällystetty ohuella katalyyttikerroksella (katso kuva 1.5).
Riisi. 1.5. Katalysaattorilaite
Aktiivisina aineina käytettiin alumiinia, kuparia, kromia, nikkeliä. Ensimmäisen sukupolven muuntimien suurimmat haitat olivat alhainen hyötysuhde ja lyhyt käyttöikä. Jalometalleihin - platinaan ja palladiumiin - perustuvat katalysaattorit osoittautuivat kestävimmiksi rikin, organopiin ja muiden moottorin sylinterissä olevan polttoaineen ja öljyn palamisen seurauksena muodostuvien yhdisteiden "myrkyllisille" vaikutuksille.
Tällaisten neutralointiaineiden vaikuttavan aineen kantaja on erityinen keramiikka - monoliitti, jossa on monia pitkittäisiä kennoja. Hunajakennojen pinnalle levitetään erityinen karkea substraatti. Tämä mahdollistaa pinnoitteen tehokkaan kosketuspinnan kasvattamisen pakokaasujen kanssa ~20 000 m 2 asti. Tällä alueella alustalle kerrostettuja jalometalleja on 2–3 grammaa, mikä mahdollistaa suhteellisen halpojen tuotteiden massatuotannon järjestämisen.
Keramiikka kestää 800–850 °C:n lämpötiloja. Virransyöttöjärjestelmän toimintahäiriöt (vaikea käynnistys) ja pitkäkestoinen käyttö uudelleen rikastetulla työseoksella johtavat siihen, että ylimääräinen polttoaine palaa muuntimessa. Tämä johtaa kennojen sulamiseen ja muuntimen vikaantumiseen. Nykyään metallikennoja käytetään katalyyttisen kerroksen kantajina. Tämä mahdollistaa työpinnan suurentamisen, pienemmän vastapaineen, nopeuttaa muuntimen lämpenemistä käyttölämpötilaan ja laajentaa lämpötila-aluetta 1000–1050 °C:een.
Pelkistysainekatalysaattorit, tai kolmisuuntaiset neutraloijat, käytetään pakojärjestelmissä sekä CO- ja CH-päästöjen että typen oksidien päästöjen vähentämiseen. Konvertterin katalyyttikerros sisältää platinan ja palladiumin lisäksi harvinaista maametallia, rodiumia. Tuloksena kemialliset reaktiot 600-800 °C:seen kuumennetun katalyytin pinnalla pakokaasujen sisältämä CO, CH, NOx muuttuu H 2 O:ksi, CO 2:ksi, N 2:ksi:
2NO + 2CO \u003d N 2 + 2CO 2.
2NO + 2H2 \u003d N2 + 2H2O.
Kolmitiekatalysaattorin hyötysuhde saavuttaa 90 % todellisissa käyttöolosuhteissa, mutta vain sillä ehdolla, että palavan seoksen koostumus eroaa stökiömetrisestä enintään 1 %.
Kulumisesta, ei-kiinteissä tiloissa toimimisesta, voimajärjestelmän asetusten poikkeamisesta johtuvien moottorin parametrien muutoksista johtuen palavan seoksen stoikiometristä koostumusta ei ole mahdollista ylläpitää vain kaasuttimien tai suuttimien suunnittelun vuoksi. Tarvitaan palautetta, joka arvioi moottorin sylintereihin tulevan ilma-polttoaineseoksen koostumuksen.
Tähän mennessä eniten käytetty palautejärjestelmä ns happianturi(lambda-anturi) perustuu zirkoniumkeramiikkaan ZrO 2 (kuva 1.6).
Lambda-anturin herkkä elementti on zirkoniumkorkki 2 . Korkin sisä- ja ulkopinnat on peitetty ohuilla kerroksilla platina-rodium-seosta, jotka toimivat ulkopintana. 3 ja kotimainen 4 elektrodit. Kierreosalla 1 anturi on asennettu pakoputkeen. Tässä tapauksessa ulompi elektrodi pestään käsitellyillä kaasuilla ja sisempi - ilmakehän ilmalla.
Riisi. 1.6. Happianturin suunnittelu
Zirkoniumdioksidi saa yli 350°C lämpötiloissa elektrolyytin ominaisuuden ja anturista tulee galvaaninen kenno. Anturielektrodien EMF-arvo määräytyy suhteen perusteella osittaisia paineita happea sisältä ja ulkoa anturielementti. Kun pakokaasuissa on vapaata happea, anturi tuottaa EMF:n suuruusluokkaa 0,1 V. Jos pakokaasuissa ei ole vapaata happea, EMF kasvaa lähes äkillisesti 0,9 V:iin.
Seoksen koostumusta säädetään sen jälkeen, kun anturi on lämmennyt käyttölämpötiloihin. Seoksen koostumusta ylläpidetään muuttamalla moottorin sylintereihin syötettävän polttoaineen määrää anturin EMF-siirtymän rajalla matalasta korkeaan jännitetasoon. Käyttötilan saavuttamiseen kuluvan ajan lyhentämiseksi käytetään sähkölämmitteisiä antureita.
Palautteen ja kolmitiekatalysaattorin järjestelmien tärkeimmät haitat ovat: mahdottomuus käyttää moottoria lyijypitoisella polttoaineella, muuntimen ja lambda-anturin melko alhainen resurssi (noin 80 000 km) ja pakokaasun vastuksen lisääntyminen järjestelmä.
Bibliografia
- Vyrubov D.N. Polttomoottorit: mäntä- ja yhdistelmämoottoreiden teoria / D.N. Vyrubov et al. M.: Mashinostroenie, 1983.
- Autojen ja traktoreiden moottorit. (Teoria, voimajärjestelmät, suunnittelut ja laskenta) / Toim. I. M. Lenin. M.: Korkeampi. koulu, 1969.
- Autojen ja traktorien moottorit: 2 tunnissa Moottoreiden suunnittelu ja laskenta / Ed. I. M. Lenin. 2. painos, lisä. ja työstetty uudelleen. M.: Korkeampi. koulu, 1976.
- Polttomoottorit: Mäntä- ja yhdistelmämoottoreiden suunnittelu ja toiminta / Ed. A. S. Orlin, M. G. Kruglov. 3. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä M.: Mashinostroenie, 1980.
- Arkhangelsky V. M. Autojen moottorit / V. M. Arkhangelsky. M.: Mashinostroenie, 1973.
- Kolchin A. I. Autojen ja traktorien moottoreiden laskeminen / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. M.: Korkeampi. koulu, 1971.
- Polttomoottorit / Toim. Dr. tech. Tieteet prof. V.N. Lukanin. M.: Korkeampi. koulu, 1985.
- Khachiyan A.S. Polttomoottorit / A.S. Khachiyan et al. M.: Vyssh. koulu, 1985.
- Ross Tweg. Bensiinin ruiskutusjärjestelmät. Laite, huolto, korjaus: Prakt. lisäys / Ross Tweg. M.: Kustantaja "Ratin takana", 1998.
