Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini
Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.
Diposting pada http://www.allbest.ru/
Lembaga Pendidikan Anggaran Negara Federal Pendidikan Profesional Tinggi
"Universitas Teknik Negeri Saratov dinamai Yu.A. Gagarin"
Sekolah Tinggi Pedagogi Kejuruan.
Abstrak dengan topik: "Masalah ekologis yang terkait dengan penggunaan mesin panas"
Pekerjaan telah selesai
siswa kelompok ZChS-912
Petrova Olesya
pengantar
5. Perlindungan lingkungan dari emisi termal
Kesimpulan
melepaskan bahan bakar atmosfer termal
pengantar
Ada hubungan yang tak terpisahkan dan saling ketergantungan kondisi untuk memastikan panas dan konsumsi daya dan pencemaran lingkungan. Interaksi dua faktor kehidupan manusia ini dan perkembangan kekuatan produksi secara bertahap menarik perhatian pada masalah interaksi antara teknik tenaga panas dan lingkungan.
Pada tahap awal pengembangan rekayasa tenaga termal, manifestasi utama dari perhatian ini adalah pencarian di lingkungan untuk sumber daya yang diperlukan untuk memastikan konsumsi panas dan daya dan panas yang stabil dan pasokan listrik ke perusahaan dan bangunan tempat tinggal. Di masa depan, batas-batas masalah mencakup kemungkinan penggunaan sumber daya alam yang lebih lengkap dengan menemukan dan merasionalisasi proses dan teknologi, mengekstraksi dan memperkaya, memproses dan membakar bahan bakar, serta meningkatkan pembangkit listrik termal.
Dengan pertumbuhan kapasitas unit unit, pembangkit listrik termal dan sistem tenaga termal, tingkat spesifik dan total konsumsi panas dan daya, tugas muncul untuk membatasi emisi polusi ke cekungan udara, serta untuk lebih baik menggunakan kapasitas disipatif alami mereka.
Pada tahap ini, masalah interaksi antara rekayasa tenaga termal dan lingkungan telah memperoleh fitur baru, menyebarkan pengaruhnya ke volume besar atmosfer bumi.
Bahkan skala perkembangan konsumsi panas dan daya yang lebih signifikan di masa depan yang dapat diperkirakan sebelumnya telah menentukan pertumbuhan intensif lebih lanjut dari berbagai dampak pada atmosfer.
Pada dasarnya aspek baru dari masalah interaksi antara rekayasa tenaga termal dan lingkungan telah muncul sehubungan dengan perkembangan rekayasa tenaga panas nuklir.
Aspek terpenting dari masalah interaksi antara rekayasa tenaga termal dan lingkungan dalam kondisi baru adalah pengaruh balik yang semakin meningkat, peran penentu kondisi lingkungan dalam memecahkan masalah praktis rekayasa tenaga termal (pemilihan jenis tenaga termal pabrik, lokasi perusahaan, pilihan kapasitas unit peralatan listrik, dan banyak lagi).
1. Karakteristik umum rekayasa tenaga termal dan emisinya
Rekayasa tenaga termal adalah salah satu komponen utama industri energi dan mencakup proses menghasilkan energi panas, transportasi, mempertimbangkan kondisi utama untuk produksi energi dan efek samping industri terhadap lingkungan, tubuh manusia dan hewan.
Sebagai Yu.V. Novikov, dalam hal emisi total zat berbahaya ke atmosfer, teknik tenaga termal menempati urutan pertama di antara industri.
Jika ketel uap adalah "jantung" dari pembangkit listrik, maka air dan uap adalah "darahnya". Mereka bersirkulasi di dalam tanaman, memutar bilah turbin. Jadi "darah" ini dibuat superkritis dengan menaikkan suhu dan tekanannya beberapa kali. Berkat ini, efisiensi pembangkit listrik telah meningkat secara signifikan. Dalam kondisi ekstrim seperti itu, logam biasa tidak bisa bertahan. Itu perlu untuk membuat yang secara fundamental baru, yang disebut bahan struktural untuk suhu superkritis.
Bagian terbesar dari listrik dihasilkan di dunia di pembangkit listrik termal dan nuklir, di mana uap air berfungsi sebagai fluida kerja. Transisi ke parameter superkritis (suhu dan tekanan) memungkinkan untuk meningkatkan efisiensi dari 25 menjadi 40%, yang memberikan penghematan besar dalam sumber daya energi primer - minyak, batu bara, gas - dan dalam waktu singkat sangat meningkatkan catu daya dari negara kita. Ini menjadi nyata sebagian besar karena penelitian mendasar dari A.E. Sifat termofisika Sheindlin dari uap air dalam keadaan superkritis. Sejalan dengan itu, banyak ilmuwan dunia berkembang ke arah ini, tetapi industri energi dalam negeri berhasil menemukan solusi. Dia mengembangkan metode dan pengaturan eksperimental yang tidak memiliki analog di dunia. Hasil perhitungan oleh A.E. Sheindlin menjadi dasar pembangunan pembangkit listrik di banyak negara. Pada tahun 1961, Sheindlin menciptakan Institut Suhu Tinggi, yang menjadi salah satu pusat ilmiah terkemuka dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia.
Komite Internasional untuk Penghargaan Energi Global telah memilih tiga pemenang. Dana bonus 2004 sebesar $900.000 dibagi di antara mereka. Hadiah "Untuk pengembangan fondasi fisik dan teknis dan pembuatan reaktor daya neutron cepat" diberikan kepada Akademisi Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia Fedor Nitenkov dan Profesor Leonard J. Koch (AS). Akademisi Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia Alexander Sheindlin dianugerahi Hadiah untuk Penelitian Fundamental Sifat Termofisika Zat pada Suhu Sangat Tinggi untuk Teknik Tenaga.
2. Dampak pada atmosfer saat menggunakan bahan bakar padat
Perusahaan industri batubara memiliki dampak negatif yang signifikan terhadap sumber daya air dan lahan. Sumber utama emisi zat berbahaya ke atmosfer adalah industri, sistem ventilasi dan aspirasi tambang dan pabrik pengolahan, dll.
Polusi udara dalam proses penambangan batubara terbuka dan bawah tanah, transportasi dan pengayaan batubara keras disebabkan oleh pengeboran dan peledakan, pengoperasian mesin pembakaran internal dan rumah boiler, debu dari penyimpanan batubara dan pembuangan batuan dan sumber lainnya.
Pada tahun 2002, volume emisi zat berbahaya ke atmosfer dari perusahaan industri meningkat 30% dibandingkan tahun 1995, terutama karena emisi metana yang baru diperhitungkan dari instalasi ventilasi dan degassing di tambang.
Dalam hal emisi zat berbahaya, industri batubara menempati urutan keenam di industri Federasi Rusia (kontribusi pada level 5%). Tingkat penangkapan dan netralisasi polutan sangat rendah (9,1%), sedangkan hidrokarbon dan VOC tidak ditangkap.
Pada tahun 2002, emisi hidrokarbon (sebesar 45,5 ribu ton), metana (sebesar 40,6 ribu ton), jelaga (sebesar 1,7 ribu ton), dan sejumlah zat lainnya meningkat; ada penurunan emisi VOC (sebesar 5,2 ribu ton), sulfur dioksida (sebesar 2,8 ribu ton), zat padat (sebesar 2,2 ribu ton).
Zonasi batubara yang dipasok dari pemasok individu ke pembangkit listrik termal melebihi 79% (di Inggris adalah 22% sesuai dengan hukum, di AS adalah 9%). Dan peningkatan emisi abu terbang ke atmosfer terus berlanjut. Sementara itu, hanya satu pabrik Semibratov yang memproduksi presipitator elektrostatik untuk pengumpulan abu, yang memenuhi permintaan tahunan tidak lebih dari 5%.
Pembangkit listrik termal bahan bakar padat secara intensif mengeluarkan produk batubara dan serpih ke atmosfer, yang mengandung hingga 50% massa yang tidak mudah terbakar dan kotoran berbahaya. Pangsa pembangkit listrik termal dalam neraca listrik negara adalah 79%. Mereka mengkonsumsi hingga 25% dari bahan bakar padat yang dihasilkan dan membuang lebih dari 15 juta ton abu, terak, dan zat gas ke lingkungan manusia.
Di AS, batu bara terus menjadi bahan bakar utama pembangkit listrik. Pada akhir abad ini, semua pembangkit listrik di sana harus ramah lingkungan, dan efisiensi harus ditingkatkan hingga 50% atau lebih (sekarang 35%). Untuk mempercepat penerapan teknologi pembersihan batu bara, sejumlah perusahaan batu bara, energi, dan rekayasa, dengan dukungan pemerintah federal, telah mengembangkan sebuah program yang membutuhkan $3,2 miliar untuk diterapkan. Dalam 20 tahun, hanya di AS, teknologi baru akan diperkenalkan di pembangkit listrik yang ada dengan total kapasitas 140.000 MW dan di pembangkit listrik baru yang dikonversi dengan total kapasitas 170.000 kW.
Lingkunganteknologipembakaranbahan bakar. Metode difusi tradisional membakar bahkan bahan bakar hidrokarbon berkualitas tinggi menyebabkan polusi atmosfer sekitarnya, terutama oleh nitrogen oksida dan karsinogen. Dalam hal ini, teknologi ramah lingkungan untuk membakar jenis bahan bakar ini diperlukan: dengan atomisasi berkualitas tinggi dan pencampuran dengan udara hingga zona pembakaran dan pembakaran intensif campuran bahan bakar-udara yang ramping dan pra-campuran, ruang pembakaran yang optimal (CC) dari sudut pandang termokimia harus menyediakan penguapan awal bahan bakar, pencampuran lengkap dan seragam dari uapnya dengan udara dan pembakaran yang stabil dari campuran yang mudah terbakar tanpa lemak dengan waktu tinggal minimum di zona pembakaran.
Dalam hal ini, metode pembakaran hibrida difus tradisional jauh lebih efisien, yang merupakan kombinasi dari zona difus dengan saluran untuk pra-evaporasi dan pencampuran bahan bakar dengan udara.
Teknologi telah dikembangkan untuk membakar batubara dalam boiler dengan fluidized bed yang bersirkulasi, di mana efek pengikatan pengotor sulfur yang berbahaya bagi lingkungan tercapai. Teknologi ini diperkenalkan selama rekonstruksi Shaturskaya, Cherepetskaya dan Intinskaya GRES. Pembangkit listrik termal dengan boiler modern sedang dibangun di Ulan-Ude. Institut Teploelektroproekt telah mengembangkan teknologi untuk gasifikasi batubara: bukan batubara itu sendiri yang dibakar, tetapi gas yang dilepaskan darinya. Ini adalah proses yang ramah lingkungan, tetapi sejauh ini, seperti teknologi baru lainnya, itu mahal. Di masa depan, bahkan teknologi gasifikasi kokas minyak bumi akan diperkenalkan.
Ketika batubara dibakar di unggun terfluidisasi, emisi senyawa belerang ke atmosfer berkurang 95%, dan nitrogen oksida - 70%.
Pembersihan gas buang. Untuk membersihkan gas buang, metode dua tahap katalitik kapur digunakan untuk mendapatkan gipsum, berdasarkan penyerapan sulfur dioksida oleh suspensi batu kapur dalam dua tahap kontak. Teknologi ini, sebagaimana dibuktikan oleh pengalaman dunia, paling umum di pembangkit listrik termal yang membakar bahan bakar cair dan padat dengan kandungan belerang yang berbeda di dalamnya, dan memberikan tingkat pemurnian gas dari oksida belerang setidaknya 90-95%. Sejumlah besar pembangkit listrik domestik beroperasi dengan bahan bakar dengan kandungan sulfur rata-rata dan tinggi di dalamnya, sehingga metode ini harus digunakan secara luas di sektor energi dalam negeri. Di negara kita, praktis tidak ada pengalaman dalam membersihkan gas buang dari sulfur dioksida dengan metode batu kapur basah.
Pembangkit listrik termal menyumbang sekitar 70% emisi nitrogen oksida ke atmosfer. Di Amerika Serikat dan Jepang, metode pembersihan gas buang dari nitrogen oksida banyak digunakan, di negara-negara ini ada lebih dari 100 instalasi yang menggunakan metode reduksi katalitik selektif nitrogen oksida dengan amonia pada katalis platinum-vanadium, namun, biaya instalasi ini sangat tinggi, dan katalis masa pakai dapat diabaikan.
Dalam beberapa tahun terakhir, di Amerika Serikat, Genesis Research of Arizona telah mengembangkan teknologi untuk memproduksi apa yang disebut dengan self-cleaning coal. Batubara seperti itu terbakar lebih baik, dan ketika digunakan, sulfur dioksida 80% lebih sedikit ditemukan dalam gas buang, sementara biaya tambahan hanya sebagian kecil dari biaya pemasangan scrubber. Teknologi untuk memproduksi batubara self-cleaning meliputi dua tahap. Awalnya, pengotor dipisahkan dari batu bara dengan cara flotasi, kemudian batu bara digiling menjadi bubuk dan ditambahkan ke lumpur, sedangkan batu bara mengapung dan pengotor tenggelam. Pada tahap pertama, hampir semua belerang anorganik dihilangkan, sedangkan belerang organik tetap ada. Pada tahap kedua, bubuk arang digabungkan dengan bahan kimia yang namanya rahasia dagang kemudian dipadatkan menjadi gumpalan seukuran buah anggur. Saat dibakar, bahan kimia ini bereaksi dengan belerang organik, dan belerang tersebut tertutup rapat untuk mencegahnya terlepas ke atmosfer. Gumpalan batubara yang dimodifikasi tersebut dapat diangkut, disimpan dan digunakan seperti batubara biasa.
Sistem uap dan gas. Sistem terintegrasi yang efektif yang tidak hanya menangkap kotoran berbahaya dari gas buang pembangkit listrik termal, tetapi juga secara bersamaan mengurangi konsumsi bahan bakar spesifik untuk pembangkit listrik sekitar 20%, dikembangkan di Power Engineering Institute oleh G.N. Krzhizhanovsky. Esensinya adalah bahwa sebelum pembakaran di tungku ketel uap pembangkit listrik termal, batubara digasifikasi, dibersihkan dari kotoran padat (mengandung zat berbahaya) dan dikirim ke turbin gas, di mana produk pembakaran dengan suhu 400-500 derajat Celcius dibuang. menjadi ketel uap biasa. Sistem siklus gabungan serupa banyak digunakan oleh insinyur listrik di sejumlah negara untuk mengurangi emisi ke atmosfer.
Pemrosesan batubara yang sangat kompleks. Di luar negeri, pekerjaan intensif sedang dilakukan untuk mengembangkan teknologi dan peralatan untuk gasifikasi batu bara untuk sepenuhnya memasok industri dengan gas yang mudah terbakar, gas sintesis dan hidrogen. Sebuah pabrik oxy-gasification batubara demonstrasi untuk unit daya 250 MW telah ditugaskan di Belanda. Direncanakan untuk mengoperasikan empat unit seperti itu dari 175 hingga 330 MW di Eropa, sepuluh unit dari 100 hingga 500 MW di AS dan satu unit dengan kapasitas 400 MW di Jepang. Proses gasifikasi pada suhu dan tekanan tinggi memungkinkan untuk memproses berbagai macam batubara. Ada penelitian yang diketahui tentang pirolisis berkecepatan tinggi dan gasifikasi katalitik, yang implementasinya menjanjikan manfaat besar.
Kebutuhan untuk memperdalam pemrosesan batubara ditentukan oleh arah perkembangan industri panas dan listrik sebelumnya: hasil terbaik dicapai dengan pemrosesan gabungan batubara menjadi listrik dan panas. Lompatan kualitatif dalam penggunaan batubara dikaitkan dengan pemrosesannya yang kompleks dalam kerangka teknologi yang fleksibel. Solusi untuk masalah kompleks ini akan membutuhkan instalasi teknologi baru untuk kompleks listrik dan kimia, yang akan memastikan peningkatan efisiensi pembangkit listrik termal, pengurangan biaya unit modal dan solusi mendasar untuk masalah lingkungan.
3. Dampak pada atmosfer saat menggunakan bahan bakar cair
Pada suatu waktu, minyak menggantikan batu bara dan menjadi yang teratas dalam keseimbangan energi global. Namun, ini penuh dengan masalah lingkungan tertentu.
Jadi, pada tahun 2002, perusahaan industri Rusia mengeluarkan 621.000 ton polutan (padatan, sulfur dioksida, karbon monoksida, nitrogen oksida, dll.) ke atmosfer. Air limbah sampai dengan 1302,6 juta m3 dibuang ke badan air permukaan dan ke relief.
Saat membakar bahan bakar cair (bahan bakar minyak) dengan gas buang, sulfur dioksida dan anhidrida sulfat, nitrogen oksida, produk gas dan padat dari pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna, senyawa vanadium, garam natrium, serta zat yang dikeluarkan dari permukaan boiler selama pembersihan masuk udara atmosfer. Dari sudut pandang ekologis, bahan bakar cair memiliki sifat yang lebih "higienis": tidak ada masalah pembuangan abu, yang menempati area yang luas, mengecualikan kegunaannya dan merupakan sumber polusi konstan atmosfer dan area stasiun karena abu. terbawa angin. Tidak ada fly ash dalam produk pembakaran bahan bakar cair. Penggunaan ruang bakar hibrida bahan bakar ganda alih-alih ruang bakar difusi zona tunggal tradisional menggunakan penggantian sebagian bagian bahan bakar hidrokarbon dengan hidrogen (6% dari massa bahan bakar hidrokarbon) mengurangi konsumsi bahan bakar minyak sebesar 17-20% , tingkat emisi partikel jelaga - berdasarkan urutan besarnya, benzopyrene - sebanyak 10-15 kali, nitrogen oksida - 5 kali).
Di sebagian besar negara, pembakaran bahan bakar minyak dengan kandungan sulfur di atas 0,5% dilarang, sementara di Rusia setengah dari bahan bakar diesel tidak sesuai dengan standar ini, dan kandungan sulfur bahan bakar boiler mencapai 3%.
Bakar minyak, kata D.I. Mendeleev, sama seperti memanaskan kompor dengan uang kertas. Oleh karena itu, pangsa penggunaan bahan bakar cair di sektor energi telah berkurang secara signifikan dalam beberapa tahun terakhir. Tren yang muncul akan semakin intensif karena ekspansi signifikan penggunaan bahan bakar cair di bidang lain ekonomi nasional: di transportasi, di industri kimia, termasuk produksi plastik, pelumas, bahan kimia rumah tangga, dll. Sayangnya, minyak tidak digunakan dengan cara terbaik. Pada tahun 1984, dengan produksi dunia produk minyak bumi 2750 juta ton bensin, 600 juta ton minyak tanah dan bahan bakar jet - 210, bahan bakar diesel - 600, bahan bakar minyak - 600 juta ton diperoleh Jepang menunjukkan contoh yang baik dari konservasi sumber daya , yang berupaya meminimalkan ketergantungan negara pada impor minyak. Upaya besar telah dilakukan selama 20 tahun terakhir untuk memecahkan masalah ekonomi yang penting ini. Prioritas perhatian diberikan pada teknologi hemat energi. Dan sebagai hasil dari pekerjaan yang dilakukan, untuk produksi volume yang sama dari produk nasional bruto Jepang saat ini, dibutuhkan setengah minyak seperti pada tahun 1974. Tidak diragukan lagi, inovasi memiliki dampak positif pada perbaikan situasi lingkungan.
4. Dampak pada atmosfer saat menggunakan gas alam
Menurut kriteria lingkungan, gas alam adalah bahan bakar yang paling optimal. Produk pembakaran tidak mengandung abu, jelaga dan karsinogen seperti benzopyrene.
Ketika gas dibakar, nitrogen oksida tetap menjadi satu-satunya polutan udara yang signifikan. Namun, emisi oksida nitrogen ketika gas alam dibakar di pembangkit listrik termal rata-rata 20 persen lebih rendah daripada ketika batu bara dibakar. Ini bukan karena sifat bahan bakar itu sendiri, tetapi karena kekhasan proses pembakarannya. Rasio udara berlebih untuk pembakaran batubara lebih rendah daripada untuk pembakaran gas alam. Dengan demikian, gas alam adalah jenis bahan bakar energi yang paling ramah lingkungan dalam hal pelepasan nitrogen oksida selama pembakaran.
Perubahan lingkungan selama transportasi gas. Pipa utama modern adalah peralatan teknik yang kompleks, yang, selain bagian linier (pipa itu sendiri), termasuk instalasi untuk menyiapkan minyak atau gas untuk stasiun pemompaan, pemompaan dan kompresor, peternakan tangki, jalur komunikasi, sistem perlindungan elektrokimia, jalan yang membentang di sepanjang rute, dan pintu masuknya, serta pemukiman sementara operator.
Misalnya, total panjang pipa gas di Rusia sekitar 140.000 km. Misalnya, di wilayah Republik Udmurt ada 13 saluran pipa utama, yang bagian emisinya lebih dari 30% dari volume yang sesuai di republik. Emisi, terutama metana, didistribusikan di sepanjang pipa gas, sebagian besar di luar daerah berpenduduk.
Udara atmosfer terpapar polusi yang signifikan karena kerugian dari "nafas" reservoir besar dan kecil, kebocoran gas, dll.
Pencemaran atmosfer sebagai akibat dari pelepasan gas yang tidak disengaja atau pembakaran minyak dan produk minyak, yang berbeda di permukaan selama kecelakaan, ditandai dengan periode paparan yang jauh lebih pendek, dan dapat diklasifikasikan sebagai jangka pendek.
Udara atmosfer juga tercemar sebagai akibat dari kebocoran gas melalui sambungan pipa yang bocor, kebocoran dan penguapan selama operasi penyimpanan dan bongkar muat, kerugian dalam pipa minyak dan gas dan produk minyak, dll. Akibatnya, pertumbuhan vegetasi dapat ditekan dan batas paparan udara dapat dinaikkan.
5. Perlindungan atmosfer dari emisi termal
Memecahkan masalah melindungi lingkungan dari efek berbahaya dari pembangkit listrik termal memerlukan pendekatan terpadu.
Lokasi TPP. Sejumlah batasan dan persyaratan teknis saat memilih lokasi untuk konstruksi ditentukan oleh pertimbangan lingkungan.
Pertama, apa yang disebut latar belakang polusi, yang muncul sehubungan dengan pekerjaan di zona ini sejumlah perusahaan industri, dan terkadang pembangkit listrik yang sudah ada. Jika besarnya polusi di lokasi konstruksi yang diusulkan telah mencapai atau mendekati nilai batas, lokasi, misalnya, pembangkit termal tidak boleh diizinkan.
Kedua, dengan adanya latar belakang polusi tertentu, tetapi tidak cukup tinggi, penilaian terperinci harus dilakukan untuk membandingkan nilai kemungkinan emisi dari pembangkit termal yang direncanakan dengan yang sudah ada di area tersebut. Dalam hal ini, perlu untuk mempertimbangkan faktor-faktor dari berbagai sifat dan konten: arah, kekuatan dan frekuensi angin di daerah ini, kemungkinan presipitasi, emisi absolut stasiun ketika beroperasi pada jenis bahan bakar yang dimaksudkan, instruksi untuk perangkat pembakaran, indikator pemurnian emisi dan sistem perangkap, dll. Setelah membandingkan total emisi yang diperoleh (dengan mempertimbangkan dampak dari proyeksi pembangkit listrik tenaga panas) dengan emisi maksimum yang diizinkan, kesimpulan akhir harus dibuat tentang kelayakan pembangunan pembangkit listrik tenaga panas.
Selama pembangunan pembangkit listrik, terutama pembangkit listrik termal, di kota atau pinggiran kota, direncanakan untuk membuat sabuk hutan antara stasiun dan area perumahan. Mereka mengurangi dampak kebisingan di area terdekat, berkontribusi pada retensi debu selama angin ke arah area perumahan.
Saat merancang dan membangun pembangkit listrik termal, perlu direncanakan perlengkapannya dengan cara yang sangat efisien untuk membersihkan dan mendaur ulang limbah, pembuangan dan emisi polutan, dan penggunaan bahan bakar yang ramah lingkungan.
Perlindungan cekungan udara. Perlindungan atmosfer dari sumber utama polusi TPP - sulfur dioksida - terjadi terutama melalui penyebarannya di lapisan yang lebih tinggi dari cekungan udara. Untuk melakukan ini, cerobong dibangun 180, 250 dan bahkan 420 m.Cara yang lebih radikal untuk mengurangi emisi sulfur dioksida adalah pemisahan belerang dari bahan bakar sebelum dibakar di pembangkit listrik termal.
Cara paling efektif untuk mengurangi emisi sulfur dioksida adalah pembangunan unit penangkap belerang batugamping di TPP dan pengenalan instalasi untuk ekstraksi sulfur pirit dari batubara di pabrik konsentrat.
Salah satu dokumen penting dalam perlindungan atmosfer dari emisi termal di wilayah Republik Belarus adalah Undang-Undang Republik Belarus "Tentang Perlindungan Udara Atmosfer". Undang-undang menekankan bahwa udara atmosfer adalah salah satu elemen vital utama lingkungan, keadaan yang menguntungkan yang merupakan dasar alami untuk pembangunan sosial-ekonomi republik yang berkelanjutan. Undang-undang tersebut bertujuan untuk melestarikan dan meningkatkan kualitas udara atmosfer, pemulihannya untuk memastikan keselamatan lingkungan kehidupan manusia, serta mencegah efek berbahaya terhadap lingkungan. Undang-undang menetapkan kerangka hukum dan organisasi untuk norma-norma ekonomi dan kegiatan lain di bidang penggunaan dan perlindungan udara atmosfer.
Kesimpulan
Bahaya utama rekayasa tenaga termal untuk atmosfer adalah bahwa pembakaran bahan bakar yang mengandung karbon menyebabkan munculnya karbon dioksida CO2, yang dilepaskan ke atmosfer dan berkontribusi pada efek rumah kaca.
Kehadiran aditif belerang dalam batubara yang terbakar menyebabkan munculnya oksida belerang, mereka memasuki atmosfer dan, setelah bereaksi dengan uap air di awan, menciptakan asam sulfat, yang jatuh ke tanah dengan presipitasi. Ini adalah bagaimana pengendapan asam dengan asam sulfat terjadi.
Sumber lain dari presipitasi asam adalah nitrogen oksida, yang terjadi di tungku pembangkit listrik termal pada suhu tinggi (pada suhu biasa, nitrogen tidak berinteraksi dengan oksigen atmosfer). Selanjutnya, oksida-oksida ini memasuki atmosfer, bereaksi dengan uap air di awan dan menciptakan asam nitrat, yang, bersama dengan presipitasi, jatuh ke tanah. Ini adalah bagaimana pengendapan asam dengan asam nitrat terjadi.
Sebuah pembangkit listrik tenaga panas bumi berbahan bakar batubara yang menghasilkan listrik dengan kapasitas 1 GW = 10" W mengkonsumsi 3 juta batubara per tahun, memancarkan 7 juta ton CO2, 120 ribu ton sulfur dioksida, 20 ribu ton nitrogen oksida NO2, dan 750 ton ribu ton nitrogen oksida ke lingkungan, ton abu.
Batubara dan abu terbang mengandung sejumlah besar pengotor radioaktif. Pelepasan tahunan ke atmosfer di area pembangkit listrik tenaga panas 1 GW menyebabkan akumulasi radioaktivitas di tanah, yang 10-20 kali lebih tinggi daripada radioaktivitas emisi tahunan dari pembangkit listrik tenaga nuklir dengan daya yang sama. .
Dengan demikian, perlindungan atmosfer dari emisi termal harus ditujukan untuk mengurangi volume emisi gas dan pemurniannya dan mencakup langkah-langkah berikut:
Pemantauan keadaan lingkungan;
Penerapan metode, metode dan sarana yang membatasi volume emisi gas dan pasokannya ke jaringan pengumpulan gas lapangan;
Gunakan dalam kasus darurat perangkat suar yang memastikan pembakaran sempurna dari gas yang dibuang;
Memastikan kepatuhan terhadap standar lingkungan oleh fasilitas dan struktur yang dirancang;
Penerapan sistem pemblokiran otomatis aliran teknologi dalam penyulingan minyak, yang memungkinkan penyegelan area berbahaya dalam situasi darurat dan melepaskan tautan ini ke sistem suar;
Perubahan maksimum yang mungkin dalam rezim bahan bakar pembangkit listrik termal yang mendukung jenis bahan bakar yang ramah lingkungan dan mode pengurangannya;
Pencapaian volume utama pengurangan emisi gas dalam penyulingan minyak melalui pembangunan instalasi untuk perawatan terkait dan sistem perpipaan gas dan minyak bumi yang memastikan pemanfaatan.
Pengurangan volume emisi berbahaya dan penyulingan minyak dicapai dalam proses rekonstruksi dan modernisasi industri penyulingan minyak, disertai dengan pembangunan fasilitas lingkungan.
Diselenggarakan di Allbest.ru
Dokumen serupa
Karakteristik umum rekayasa tenaga termal dan emisinya. Dampak perusahaan terhadap atmosfer saat menggunakan bahan bakar padat dan cair. Teknologi ekologis pembakaran bahan bakar. Dampak pada atmosfer penggunaan gas alam. Perlindungan lingkungan.
pekerjaan kontrol, ditambahkan 11/06/2008
Karakteristik umum lingkungan eksternal suatu perusahaan industri. Statistik pengeluaran lingkungan. Masalah dampak rekayasa tenaga termal di atmosfer. Polutan atmosfer terbentuk selama pembakaran bahan bakar. Inventarisasi sumber emisi.
makalah, ditambahkan 19/07/2013
Relevansi emisi pembersihan dari pembangkit listrik termal ke atmosfer. Zat beracun dalam bahan bakar dan gas buang. Konversi emisi berbahaya dari pembangkit listrik termal di udara atmosfer. Jenis dan karakteristik pengumpul abu. Pengolahan bahan bakar belerang sebelum pembakaran.
makalah, ditambahkan 01/05/2014
Perhitungan emisi partikel padat abu terbang dan bahan bakar yang tidak terbakar yang dipancarkan ke atmosfer dengan gas buang unit boiler selama pembakaran bahan bakar padat dan bahan bakar minyak. Prinsip penghitungan nilai emisi maksimum yang diperbolehkan. Perhitungan kecepatan angin berbahaya.
tes, ditambahkan 02/07/2013
Dampak negatif mesin panas, emisi zat berbahaya ke atmosfer, produksi mobil. Penerbangan dan pembawa roket, penggunaan sistem propulsi turbin gas. Pencemaran lingkungan oleh kapal. Metode untuk membersihkan emisi gas.
abstrak, ditambahkan 30/11/2010
Perhitungan emisi polutan ke atmosfer berdasarkan hasil pengukuran di lokasi teknologi dan depot bahan bakar. Penentuan kategori bahaya perusahaan. Pengembangan jadwal pemantauan emisi zat berbahaya ke atmosfer oleh perusahaan.
abstrak, ditambahkan 24/12/2014
Zat yang mencemari atmosfer, komposisinya. Pembayaran untuk pencemaran lingkungan. Metode untuk menghitung emisi polutan ke atmosfer. Karakteristik perusahaan sebagai sumber pencemaran udara, perhitungan emisi pada contoh LOK "Pelangi".
makalah, ditambahkan 19/10/2009
Komponen utama yang dikeluarkan ke atmosfer selama pembakaran berbagai jenis bahan bakar di pembangkit listrik. Perhitungan konsumsi bahan bakar total dan tinggi cerobong asap. Analisis ketergantungan konsentrasi pengotor berbahaya pada jarak ke sumber emisi.
pekerjaan kontrol, ditambahkan 04/10/2011
Pencemaran atmosfer selama pengujian dan pengoperasian pembangkit listrik. Pengaruh pada sifat emisi berbahaya ke atmosfer dari jenis bahan bakar. Pembangkit listrik tenaga nuklir dan masalah lingkungan selama operasi mereka. Tindakan untuk melindungi lingkungan.
abstrak, ditambahkan 03/04/2010
Teknologi perlindungan udara yang menjanjikan di sektor energi. Mengurangi emisi partikel ke atmosfer. Metode efektif untuk mengurangi emisi nitrogen oksida ke atmosfer oleh boiler minyak-gas di pembangkit listrik termal. Dispersi dan transformasi zat tertentu di atmosfer.
Di antara bahaya sosial lainnya, salah satu tempat pertama ditempati oleh mereka yang terkait dengan penggunaan mesin panas.
Apa mesin panas untuk kita?
Setiap hari kita berurusan dengan mesin yang menggerakkan mobil, kapal, mesin industri, lokomotif kereta api, dan pesawat terbang. Munculnya dan meluasnya penggunaan mesin panas yang dengan cepat memajukan industri.
Masalah lingkungan menggunakan mesin panas adalah bahwa emisi energi panas pasti menyebabkan pemanasan benda-benda di sekitarnya, termasuk atmosfer. Para ilmuwan telah lama berjuang dengan masalah kenaikan permukaan Laut Dunia, mengingat faktor utama yang mempengaruhi aktivitas manusia. Perubahan alam akan menyebabkan perubahan kondisi kehidupan kita, tetapi meskipun demikian, konsumsi energi meningkat setiap tahun.
Di mana mesin panas digunakan?
Jutaan kendaraan yang ditenagai oleh mesin pembakaran internal terlibat dalam pengangkutan penumpang dan barang. Lokomotif diesel yang kuat berjalan di sepanjang rel, kapal motor berjalan di sepanjang lintasan air. Pesawat terbang dan helikopter dilengkapi dengan mesin piston, turbojet dan turboprop. Mesin roket "mendorong" stasiun, kapal, dan satelit Bumi ke luar angkasa. Mesin pembakaran internal di bidang pertanian dipasang pada kombinasi, stasiun pompa, traktor, dan objek lainnya.
Masalah ekologi menggunakan mesin panas
Mesin yang digunakan oleh manusia, mesin panas, produksi mobil, penggunaan sistem propulsi turbin gas, penerbangan dan pembawa roket, pencemaran lingkungan perairan oleh kapal - semua ini memiliki efek destruktif yang sangat merusak lingkungan.
Pertama, ketika batu bara dan minyak dibakar, senyawa nitrogen dan belerang dilepaskan ke atmosfer, yang berbahaya bagi manusia. Kedua, prosesnya menggunakan oksigen atmosfer, yang kandungannya di udara turun karena ini.
Emisi udara bukan satu-satunya faktor dalam dampak mesin panas terhadap alam. Produksi energi mekanik dan listrik tidak dapat dilakukan tanpa sejumlah besar panas dipindahkan ke lingkungan, yang tidak dapat tidak menyebabkan peningkatan suhu rata-rata di planet ini.
Ini diperparah oleh fakta bahwa zat yang terbakar meningkatkan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer. Ini, pada gilirannya, mengarah pada munculnya "efek rumah kaca". Pemanasan global menjadi bahaya nyata.
Masalah lingkungan menggunakan mesin panas adalah bahwa pembakaran bahan bakar tidak dapat sempurna, dan ini menyebabkan pelepasan serpihan abu dan jelaga ke udara yang kita hirup. Menurut statistik, pembangkit listrik di seluruh dunia setiap tahun melepaskan ke udara lebih dari 200 juta ton abu dan lebih dari 60 juta ton sulfur oksida.
Semua negara beradab berusaha memecahkan masalah lingkungan yang terkait dengan penggunaan mesin panas. Teknologi hemat energi terbaru sedang diperkenalkan untuk meningkatkan mesin termal. Akibatnya, konsumsi energi untuk produksi produk yang sama berkurang secara signifikan, mengurangi efek berbahaya terhadap lingkungan.
Pembangkit listrik termal, mesin pembakaran internal mobil dan mesin lainnya dibuang ke atmosfer dalam jumlah besar, dan kemudian ke tanah, limbah berbahaya bagi semua makhluk hidup, misalnya, klorin, senyawa belerang (selama pembakaran batu bara), karbon monoksida CO, nitrogen oksida, dll. Mesin mobil melepaskan sekitar tiga ton timbal ke atmosfer setiap tahun.
Di pembangkit listrik tenaga nuklir, masalah lingkungan lain dalam penggunaan mesin termal adalah keselamatan dan pembuangan limbah radioaktif.
Karena konsumsi energi yang sangat tinggi, beberapa daerah telah kehilangan kemampuan untuk memurnikan wilayah udara mereka sendiri. Pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir telah membantu mengurangi emisi berbahaya secara signifikan, tetapi pengoperasiannya membutuhkan air dalam jumlah besar dan ruang besar di bawah kolam untuk mendinginkan uap buangan.
Solusi
Sayangnya, umat manusia tidak dapat meninggalkan penggunaan mesin panas. Dimana pintu keluarnya? Untuk mengkonsumsi bahan bakar yang lebih sedikit, yaitu untuk mengurangi konsumsi energi, perlu untuk meningkatkan efisiensi mesin untuk melakukan pekerjaan yang sama. Pertarungan melawan konsekuensi negatif dari penggunaan mesin panas hanya untuk meningkatkan efisiensi penggunaan energi dan beralih ke teknologi hemat energi.
Secara umum, akan salah untuk mengatakan bahwa masalah lingkungan global menggunakan mesin panas tidak terpecahkan. Lokomotif listrik semakin banyak menggantikan kereta api konvensional; mobil baterai menjadi populer; teknologi hemat energi diperkenalkan ke dalam industri. Ada harapan akan muncul pesawat dan mesin roket yang ramah lingkungan. Pemerintah banyak negara menerapkan program internasional untuk melindungi lingkungan dari pencemaran Bumi.
21. Masalah lingkungan energi dan cara mengatasinya.
Saat ini, kebutuhan energi dipenuhi terutama oleh tiga jenis sumber energi: bahan bakar organik, air dan inti atom. Energi air dan energi atom digunakan oleh manusia setelah diubah menjadi energi listrik. Pada saat yang sama, sejumlah besar energi yang terkandung dalam bahan bakar organik digunakan dalam bentuk panas, dan hanya sebagian yang diubah menjadi listrik. Namun, dalam kedua kasus, pelepasan energi dari bahan bakar organik dikaitkan dengan pembakarannya, dan, akibatnya, dengan pelepasan produk pembakaran ke lingkungan.
Masalah lingkungan rekayasa tenaga termal
Dampak pembangkit listrik termal terhadap lingkungan sangat tergantung pada jenis bahan bakar yang dibakar.
bahan bakar padat. Ketika bahan bakar padat dibakar, abu terbang dengan partikel bahan bakar yang tidak terbakar, anhidrida belerang dan sulfat, nitrogen oksida, sejumlah senyawa fluor, serta produk gas dari pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna, memasuki atmosfer. Fly ash dalam beberapa kasus mengandung, selain komponen tidak beracun, kotoran yang lebih berbahaya. Jadi, dalam abu antrasit Donetsk, arsenik terkandung dalam jumlah kecil, dan dalam abu Ekibastuz dan beberapa endapan lainnya - silikon dioksida bebas, dalam abu serpih dan batu bara dari cekungan Kansk-Achinsk - kalsium oksida bebas. Bahan bakar padat termasuk batu bara dan gambut.
Bahan bakar cair. Saat membakar bahan bakar cair (bahan bakar minyak) dengan gas buang, sulfur dioksida dan anhidrida sulfat, nitrogen oksida, senyawa vanadium, garam natrium, serta zat yang dikeluarkan dari permukaan boiler selama pembersihan, memasuki udara atmosfer. Dari sudut pandang lingkungan, bahan bakar cair lebih “higienis”. Pada saat yang sama, masalah pembuangan abu benar-benar hilang, yang menempati area yang luas, mengecualikan penggunaannya yang bermanfaat dan merupakan sumber polusi atmosfer yang konstan di area stasiun karena penghilangan sebagian abu dengan angin. Tidak ada fly ash dalam produk pembakaran bahan bakar cair. Bahan bakar cair termasuk gas alam (???).
Pembangkit listrik termal menggunakan batu bara, minyak dan produk minyak, gas alam dan, lebih jarang, kayu dan gambut sebagai bahan bakar. Komponen utama bahan yang mudah terbakar adalah karbon, hidrogen dan oksigen, sulfur dan nitrogen terkandung dalam jumlah yang lebih kecil, jejak logam dan senyawanya (paling sering oksida dan sulfida) juga ada.
Dalam industri tenaga panas, sumber emisi atmosfer besar dan limbah padat bertonase besar adalah pembangkit listrik termal, perusahaan dan instalasi fasilitas tenaga uap, yaitu setiap perusahaan yang pekerjaannya terkait dengan pembakaran bahan bakar.
Seiring dengan emisi gas, rekayasa tenaga termal menghasilkan banyak limbah padat; ini termasuk abu dan terak.
Limbah dari pabrik pengolahan batubara mengandung 55-60% SiO2, 22-26% Al2O3, 5-12% Fe2O3, 0,5-1% CaO, 4-4,5% K2O dan Na2O, dan hingga 5% C. Masuk ke TPA, yang menghasilkan debu, asap dan secara drastis memperburuk keadaan atmosfer dan wilayah sekitarnya.
Pembangkit listrik tenaga batu bara membutuhkan 3,6 juta ton batu bara, 150 m3 air dan sekitar 30 miliar m3 udara setiap tahunnya. Angka-angka ini tidak memperhitungkan gangguan lingkungan yang terkait dengan ekstraksi dan pengangkutan batubara.
Mengingat pembangkit listrik tersebut telah aktif beroperasi selama beberapa dekade, maka dampaknya dapat dibandingkan dengan gunung berapi. Tetapi jika yang terakhir biasanya membuang produk vulkanisme dalam jumlah besar sekaligus, maka pembangkit listrik melakukan ini sepanjang waktu.
Pencemaran dan limbah fasilitas energi dalam bentuk fase gas, cair dan padat didistribusikan ke dalam dua aliran: satu menyebabkan perubahan global, dan yang lainnya - regional dan lokal. Hal yang sama berlaku di sektor ekonomi lainnya, tetapi energi dan pembakaran bahan bakar fosil tetap menjadi sumber polutan global utama. Mereka memasuki atmosfer, dan karena akumulasinya, konsentrasi komponen gas kecil di atmosfer, termasuk gas rumah kaca, berubah. Di atmosfer, muncul gas yang praktis tidak ada di dalamnya sebelumnya - klorofluorokarbon. Ini adalah polutan global yang memiliki efek rumah kaca yang tinggi dan pada saat yang sama berpartisipasi dalam perusakan lapisan ozon stratosfer.
Dengan demikian, perlu dicatat bahwa pada tahap saat ini, pembangkit listrik termal mengeluarkan sekitar 20% dari jumlah total semua limbah industri berbahaya ke atmosfer. Mereka secara signifikan mempengaruhi lingkungan area lokasi mereka dan keadaan biosfer secara keseluruhan. Yang paling berbahaya adalah pembangkit listrik kondensasi yang beroperasi dengan bahan bakar kelas rendah.
Air limbah dari pembangkit listrik termal dan air hujan dari wilayahnya, terkontaminasi dengan limbah dari siklus teknologi pembangkit listrik dan mengandung vanadium, nikel, fluor, fenol dan produk minyak, ketika dibuang ke badan air, dapat mempengaruhi kualitas air dan organisme air. Perubahan komposisi kimia zat-zat tertentu menyebabkan pelanggaran terhadap kondisi habitat yang ditetapkan di reservoir dan mempengaruhi komposisi spesies dan kelimpahan organisme air dan bakteri, dan pada akhirnya dapat menyebabkan pelanggaran proses pemurnian diri badan air. dari polusi dan penurunan kondisi sanitasi mereka.
Apa yang disebut polusi termal badan air dengan beragam pelanggaran kondisinya juga berbahaya. Pembangkit listrik termal menghasilkan energi menggunakan turbin yang digerakkan oleh uap panas. Selama pengoperasian turbin, perlu untuk mendinginkan uap buangan dengan air, oleh karena itu, aliran air terus menerus keluar dari pembangkit listrik, biasanya dipanaskan pada 8-12 ° C dan dibuang ke reservoir. Pembangkit listrik termal yang besar membutuhkan volume air yang besar. Mereka melepaskan 80-90 m3/s air dalam keadaan panas. Ini berarti bahwa aliran air hangat yang kuat terus mengalir ke reservoir, kira-kira pada skala Sungai Moskow.
Zona pemanasan, yang terbentuk pada pertemuan "sungai" yang hangat, adalah semacam bagian reservoir, di mana suhu maksimum pada titik pelimpah dan menurun dengan jarak darinya. Zona pemanasan pembangkit listrik termal besar menempati area beberapa puluh kilometer persegi. Di musim dingin, polinya terbentuk di zona panas (di garis lintang utara dan tengah). Selama bulan-bulan musim panas, suhu di zona yang dipanaskan tergantung pada suhu alami air masuk. Jika suhu air di reservoir 20 °C, maka di zona pemanasan bisa mencapai 28-32 °C.
Sebagai hasil dari peningkatan suhu di reservoir dan pelanggaran rezim hidrotermal alami mereka, proses "mekarnya" air meningkat, kemampuan gas untuk larut dalam air berkurang, sifat fisik air berubah, semua bahan kimia dan proses biologis yang terjadi di dalamnya dipercepat, dll. Di zona pemanasan, transparansi air berkurang, pH meningkat, laju dekomposisi zat yang mudah teroksidasi meningkat. Laju fotosintesis dalam air seperti itu sangat berkurang.
Masalah lingkungan pembangkit listrik tenaga air
Meskipun relatif murahnya energi yang diperoleh dari sumber daya air, bagian mereka dalam keseimbangan energi secara bertahap menurun. Hal ini disebabkan oleh habisnya sumber daya termurah dan kapasitas teritorial yang besar dari waduk dataran rendah. Diyakini bahwa di masa depan, produksi energi hidroelektrik dunia tidak akan melebihi 5% dari total.
Salah satu alasan terpenting penurunan bagian energi yang diterima di HPP adalah dampak kuat dari semua tahap konstruksi dan pengoperasian fasilitas pembangkit listrik tenaga air terhadap lingkungan.
Menurut berbagai penelitian, salah satu dampak terpenting pembangkit listrik tenaga air terhadap lingkungan adalah pengasingan lahan subur (dataran banjir) yang luas untuk waduk. Di Rusia, di mana tidak lebih dari 20% listrik dihasilkan melalui penggunaan sumber daya air, setidaknya 6 juta hektar lahan terendam selama pembangunan pembangkit listrik tenaga air. Ekosistem alam telah hancur di tempatnya.
Sebagian besar lahan di dekat waduk mengalami banjir sebagai akibat dari naiknya permukaan air tanah. Lahan-lahan ini, sebagai suatu peraturan, masuk ke dalam kategori lahan basah. Dalam kondisi datar, lahan yang tergenang bisa 10% atau lebih dari yang tergenang. Perusakan daratan dan ekosistemnya juga terjadi sebagai akibat dari kehancurannya oleh air (abrasi) selama pembentukan garis pantai. Proses abrasi biasanya berlangsung selama beberapa dekade, menghasilkan pengolahan massa tanah yang besar, pencemaran air, dan pendangkalan waduk. Dengan demikian, pembangunan waduk dikaitkan dengan pelanggaran tajam terhadap rezim hidrologi sungai, ekosistemnya, dan komposisi spesies hidrobion.
Di reservoir, pemanasan air meningkat tajam, yang mengintensifkan hilangnya oksigen dan proses lain yang disebabkan oleh polusi termal. Yang terakhir, bersama dengan akumulasi zat biogenik, menciptakan kondisi untuk pertumbuhan berlebih badan air dan pengembangan ganggang yang intensif, termasuk yang biru-hijau beracun. Karena alasan ini, serta karena pembaruan air yang lambat, kemampuan mereka untuk memurnikan diri berkurang tajam.
Penurunan kualitas air menyebabkan kematian banyak penduduknya. Insiden stok ikan meningkat, terutama kerentanan terhadap cacing. Kualitas rasa penghuni lingkungan perairan berkurang.
Rute migrasi ikan terganggu, tempat mencari makan, tempat pemijahan, dll dihancurkan. Volga sebagian besar telah kehilangan signifikansinya sebagai tempat pemijahan ikan sturgeon Kaspia setelah pembangunan pembangkit listrik tenaga air di atasnya.
Pada akhirnya, sistem sungai yang terhalang oleh waduk berubah dari sistem transit menjadi sistem akumulasi transit. Selain zat biogenik, logam berat, unsur radioaktif, dan banyak pestisida dengan umur panjang terakumulasi di sini. Produk akumulasi membuatnya bermasalah untuk menggunakan wilayah yang ditempati oleh reservoir setelah likuidasi mereka.
Reservoir memiliki dampak signifikan pada proses atmosfer. Misalnya, di daerah gersang (kering), penguapan dari permukaan reservoir melebihi penguapan dari permukaan tanah yang sama hingga puluhan kali lipat.
Penurunan suhu udara dan peningkatan fenomena berkabut dikaitkan dengan peningkatan penguapan. Perbedaan antara keseimbangan termal reservoir dan tanah yang berdekatan menentukan pembentukan angin lokal seperti angin sepoi-sepoi. Ini, serta fenomena lainnya, menghasilkan perubahan ekosistem (tidak selalu positif), perubahan cuaca. Dalam beberapa kasus, di area waduk, perlu untuk mengubah arah pertanian. Misalnya, di wilayah selatan negara kita, beberapa tanaman yang menyukai panas (melon) tidak punya waktu untuk matang, jumlah tanaman meningkat, dan kualitas produk memburuk.
Biaya konstruksi hidrolik untuk lingkungan terasa lebih rendah di daerah pegunungan, di mana waduk biasanya berukuran kecil. Namun, di daerah pegunungan seismik, waduk dapat memicu gempa bumi. Kemungkinan terjadinya tanah longsor dan kemungkinan terjadinya bencana akibat kemungkinan rusaknya bendungan semakin meningkat.
Karena kekhasan teknologi penggunaan energi air, fasilitas pembangkit listrik tenaga air mengubah proses alami untuk waktu yang sangat lama. Misalnya, reservoir pembangkit listrik tenaga air (atau sistem reservoir dalam kasus kaskade pembangkit listrik tenaga air) dapat ada selama puluhan dan ratusan tahun, sementara di tempat aliran air alami, objek buatan muncul dengan pengaturan buatan. proses alami - sistem teknis alami (NTS).
Mengingat dampak HPP terhadap lingkungan, fungsi HPP yang menyelamatkan jiwa harus tetap diperhatikan. Dengan demikian, pembangkitan setiap miliar kWh listrik di HPP alih-alih TPP menyebabkan penurunan angka kematian sebesar 100-226 orang per tahun.
Masalah tenaga nuklir
Tenaga nuklir saat ini dapat dianggap sebagai yang paling menjanjikan. Hal ini disebabkan baik oleh stok bahan bakar nuklir yang relatif besar dan dampak yang lembut terhadap lingkungan. Keuntungannya juga termasuk kemungkinan membangun pembangkit listrik tenaga nuklir tanpa terikat pada cadangan sumber daya, karena transportasinya tidak memerlukan biaya yang signifikan karena volumenya yang kecil. Cukuplah untuk mengatakan bahwa 0,5 kg bahan bakar nuklir memungkinkan Anda mendapatkan energi sebanyak membakar 1000 ton batu bara.
Pengalaman bertahun-tahun dalam pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir di semua negara menunjukkan bahwa mereka tidak memiliki dampak yang signifikan terhadap lingkungan. Pada tahun 1998, waktu operasi PLTN rata-rata adalah 20 tahun. Keandalan, keselamatan, dan efisiensi ekonomi pembangkit listrik tenaga nuklir tidak hanya didasarkan pada pengaturan ketat pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir, tetapi juga pada pengurangan dampak pembangkit listrik tenaga nuklir terhadap lingkungan seminimal mungkin.
Selama operasi normal pembangkit listrik tenaga nuklir, pelepasan unsur radioaktif ke lingkungan sangat kecil. Rata-rata, mereka 2-4 kali lebih sedikit daripada dari pembangkit listrik termal dengan kapasitas yang sama.
Sebelum bencana Chernobyl di negara kita, tidak ada industri yang memiliki tingkat cedera industri yang lebih rendah daripada pembangkit listrik tenaga nuklir. 30 tahun sebelum tragedi itu, 17 orang tewas dalam kecelakaan, itupun bukan karena alasan radiasi. Setelah 1986, bahaya lingkungan utama pembangkit listrik tenaga nuklir mulai dikaitkan dengan kemungkinan kecelakaan. Meskipun kemungkinan mereka di pembangkit listrik tenaga nuklir modern rendah, itu tidak dikecualikan.
Sampai saat ini, masalah lingkungan utama PLTN dikaitkan dengan pembuangan bahan bakar bekas, serta dengan likuidasi PLTN itu sendiri setelah akhir masa operasi yang diizinkan. Ada bukti bahwa biaya pekerjaan likuidasi tersebut adalah dari 1/6 hingga 1/3 dari biaya PLTN itu sendiri. Secara umum, dampak PLTN terhadap lingkungan berikut dapat disebutkan: 1 - perusakan ekosistem dan unsur-unsurnya (tanah, tanah, struktur penahan air, dll.) di lokasi penambangan bijih (terutama dengan metode terbuka); 2 - penarikan tanah untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir itu sendiri; 3 - penarikan volume air yang signifikan dari berbagai sumber dan pembuangan air panas; 4 - kontaminasi radioaktif di atmosfer, air dan tanah selama ekstraksi dan pengangkutan bahan baku, serta selama pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir, penyimpanan dan pemrosesan limbah, dan pembuangannya tidak dikesampingkan.
Tidak diragukan lagi, dalam waktu dekat, energi panas akan tetap dominan dalam keseimbangan energi dunia dan masing-masing negara. Ada kemungkinan besar peningkatan pangsa batubara dan jenis bahan bakar kurang bersih lainnya dalam produksi energi. Beberapa cara dan metode penggunaannya secara signifikan dapat mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan. Metode ini terutama didasarkan pada peningkatan teknologi persiapan bahan bakar dan penangkapan limbah berbahaya. Diantara mereka:
1. Penggunaan dan peningkatan alat pembersih.
2. Mengurangi masuknya senyawa belerang ke atmosfer melalui desulfurisasi awal (desulfurisasi) batubara dan bahan bakar lainnya (minyak, gas, serpih minyak) dengan metode kimia atau fisika.
3. Peluang besar dan nyata untuk mengurangi atau menstabilkan aliran polusi ke lingkungan terkait dengan penghematan energi.
4. Tidak kalah pentingnya adalah kemungkinan untuk menghemat energi dalam kehidupan sehari-hari dan di tempat kerja dengan meningkatkan sifat insulasi bangunan. Penggunaan energi listrik untuk menghasilkan panas sangatlah boros. Oleh karena itu, pembakaran langsung bahan bakar untuk menghasilkan panas, terutama gas, jauh lebih efisien daripada mengubahnya menjadi listrik dan kemudian kembali menjadi panas.
5. Efisiensi bahan bakar juga meningkat secara nyata bila digunakan sebagai pengganti pembangkit listrik termal di pembangkit listrik termal. + Penggunaan energi alternatif
6. Penggunaan sumber energi alternatif bila memungkinkan.
MESIN PEMBAKARAN INTERN DAN EKOLOGI.
1.3. Bahan bakar alternatif
1.5. Penetralan
Bibliografi
MESIN PEMBAKARAN INTERN DAN EKOLOGI
1.1. Emisi berbahaya dalam komposisi gas buang dan dampaknya terhadap satwa liar
Dengan pembakaran sempurna hidrokarbon, produk akhir adalah karbon dioksida dan air. Namun, pembakaran sempurna dalam mesin pembakaran internal reciprocating secara teknis tidak mungkin dicapai. Saat ini, sekitar 60% dari jumlah total zat berbahaya yang dipancarkan ke atmosfer kota-kota besar berasal dari transportasi jalan raya.
Komposisi gas buang mesin pembakaran internal mencakup lebih dari 200 bahan kimia yang berbeda. Diantara mereka:
- produk pembakaran tidak sempurna berupa karbon monoksida, aldehida, keton, hidrokarbon, hidrogen, senyawa peroksida, jelaga;
- produk reaksi termal nitrogen dengan oksigen - nitrogen oksida;
- senyawa zat anorganik yang merupakan bagian dari bahan bakar - timbal dan logam berat lainnya, sulfur dioksida, dll .;
- oksigen berlebih.
Jumlah dan komposisi gas buang ditentukan oleh fitur desain mesin, mode operasinya, kondisi teknis, kualitas permukaan jalan, kondisi cuaca. pada gambar. 1.1 menunjukkan ketergantungan kandungan zat dasar dalam komposisi gas buang.
Di meja. 1.1 menunjukkan karakteristik ritme perkotaan mobil dan nilai rata-rata emisi sebagai persentase dari nilai totalnya untuk siklus penuh lalu lintas perkotaan konvensional.
Karbon monoksida (CO) terbentuk di mesin selama pembakaran campuran udara-bahan bakar yang diperkaya, serta karena disosiasi karbon dioksida, pada suhu tinggi. Dalam kondisi normal, CO adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Efek toksik CO terletak pada kemampuannya untuk mengubah sebagian hemoglobin dalam darah menjadi carbo-xyhemoglobin, yang menyebabkan pelanggaran respirasi jaringan. Bersamaan dengan ini, CO memiliki efek langsung pada proses biokimia jaringan, yang mengakibatkan pelanggaran metabolisme lemak dan karbohidrat, keseimbangan vitamin, dll. Efek toksik CO juga terkait dengan efek langsungnya pada sel-sel sistem saraf pusat. Ketika terkena seseorang, CO menyebabkan sakit kepala, pusing, kelelahan, lekas marah, mengantuk, dan nyeri di daerah jantung. Keracunan akut diamati ketika udara dihirup dengan konsentrasi CO lebih dari 2,5 mg/l selama 1 jam.
Tabel 1.1
Karakteristik ritme perkotaan mobil
Oksida nitrogen dalam gas buang terbentuk sebagai hasil dari oksidasi reversibel nitrogen dengan oksigen atmosfer di bawah pengaruh suhu dan tekanan tinggi. Saat gas buang mendingin dan mencairkannya dengan oksigen atmosfer, nitrogen oksida berubah menjadi dioksida. Nitric oxide (NO) adalah gas tidak berwarna, nitrogen dioksida (NO 2) adalah gas merah-coklat dengan bau yang khas. Nitrogen oksida, ketika tertelan, bergabung dengan air. Pada saat yang sama, mereka membentuk senyawa asam nitrat dan asam nitrat di saluran pernapasan. Nitrogen oksida mengiritasi selaput lendir mata, hidung, dan mulut. Paparan NO 2 berkontribusi pada perkembangan penyakit paru-paru. Gejala keracunan hanya muncul setelah 6 jam dalam bentuk batuk, mati lemas, dan peningkatan edema paru mungkin terjadi. NOX juga terlibat dalam pembentukan hujan asam.
Nitrogen oksida dan hidrokarbon lebih berat daripada udara dan dapat terakumulasi di dekat jalan raya. Di dalamnya, di bawah pengaruh sinar matahari, berbagai reaksi kimia terjadi. Dekomposisi nitrogen oksida mengarah pada pembentukan ozon (O 3). Dalam kondisi normal, ozon tidak stabil dan cepat terurai, tetapi dengan adanya hidrokarbon, proses dekomposisinya melambat. Ini secara aktif bereaksi dengan partikel kelembaban dan senyawa lain, membentuk kabut asap. Selain itu, ozon merusak mata dan paru-paru.
Hidrokarbon individu CH (benzapyrene) adalah karsinogen terkuat, pembawanya dapat berupa partikel jelaga.
Ketika mesin berjalan dengan bensin bertimbal, partikel oksida timbal padat terbentuk karena dekomposisi timbal tetraetil. Dalam gas buang, mereka terkandung dalam bentuk partikel kecil dengan ukuran 1-5 mikron, yang bertahan lama di atmosfer. Kehadiran timbal di udara menyebabkan kerusakan serius pada organ pencernaan, sistem saraf pusat dan perifer. Efek timbal pada darah dimanifestasikan dalam penurunan jumlah hemoglobin dan penghancuran sel darah merah.
Komposisi gas buang mesin diesel berbeda dengan mesin bensin (Tabel 10.2). Pada mesin diesel, pembakaran bahan bakar lebih sempurna. Ini menghasilkan lebih sedikit karbon monoksida dan hidrokarbon yang tidak terbakar. Tetapi, pada saat yang sama, karena kelebihan udara di mesin diesel, lebih banyak nitrogen oksida terbentuk.
Selain itu, pengoperasian mesin diesel dalam mode tertentu ditandai dengan asap. Asap hitam adalah produk pembakaran tidak sempurna dan terdiri dari partikel karbon (jelaga) berukuran 0,1–0,3 m. Asap putih, terutama dihasilkan saat mesin dalam keadaan idle, sebagian besar terdiri dari aldehida yang mengiritasi, partikel bahan bakar yang menguap, dan tetesan air. Asap biru terbentuk ketika gas buang didinginkan di udara. Ini terdiri dari tetesan hidrokarbon cair.
Fitur dari gas buang mesin diesel adalah kandungan hidrokarbon aromatik polisiklik karsinogenik, di antaranya dioksin (eter siklik) dan benzapyrene adalah yang paling berbahaya. Yang terakhir, seperti timbal, termasuk dalam kelas polutan bahaya pertama. Dioksin dan senyawa terkait berkali-kali lebih beracun daripada racun seperti curare dan potasium sianida.
Tabel 1.2
Jumlah komponen beracun (dalam g),
terbentuk selama pembakaran 1 kg bahan bakar
Acreolin juga ditemukan dalam gas buang (terutama saat mesin diesel sedang berjalan). Ini memiliki bau lemak terbakar dan, pada tingkat di atas 0,004 mg/l, menyebabkan iritasi pada saluran pernapasan bagian atas, serta radang selaput lendir mata.
Zat yang terkandung dalam gas buang mobil dapat menyebabkan kerusakan progresif pada sistem saraf pusat, hati, ginjal, otak, organ genital, lesu, sindrom parkinson, pneumonia, ataksia endemik, asam urat, kanker bronkial, dermatitis, keracunan, alergi, pernapasan dan penyakit lainnya. . . Kemungkinan terjadinya penyakit meningkat seiring waktu paparan zat berbahaya dan konsentrasinya meningkat.
1.2. Pembatasan legislatif tentang emisi zat berbahaya
Langkah pertama untuk membatasi jumlah zat berbahaya dalam gas buang dilakukan di Amerika Serikat, di mana masalah polusi gas di kota-kota besar menjadi yang paling mendesak setelah Perang Dunia II. Pada akhir tahun 60-an, ketika kota-kota besar Amerika dan Jepang mulai tercekik oleh kabut asap, komisi pemerintah negara-negara ini mengambil inisiatif. Tindakan legislatif pada pengurangan wajib emisi beracun dari mobil baru telah memaksa produsen untuk meningkatkan mesin dan mengembangkan sistem netralisasi.
Pada tahun 1970, sebuah undang-undang disahkan di Amerika Serikat, yang menurutnya tingkat komponen beracun dalam gas buang mobil model tahun 1975 harus kurang dari mobil tahun 1960: CH - sebesar 87%, CO - sebesar 82% dan NOx - sebesar 24%. Persyaratan serupa telah disahkan di Jepang dan di Eropa.
Pengembangan aturan, regulasi, dan standar pan-Eropa di bidang ekologi otomotif dilakukan oleh Inland Transport Committee dalam kerangka United Nations Economic Commission for Europe (UNECE). Dokumen-dokumen yang dikeluarkan olehnya disebut Aturan UNECE dan wajib bagi negara-negara peserta Perjanjian Jenewa 1958, yang juga telah bergabung dengan Rusia.
Menurut aturan ini, emisi zat berbahaya yang diizinkan sejak 1993 telah dibatasi: untuk karbon monoksida dari 15 g/km pada tahun 1991 menjadi 2,2 g/km pada tahun 1996, dan untuk jumlah hidrokarbon dan nitrogen oksida dari 5,1 g/km pada tahun 1991 menjadi 0,5 g/km pada tahun 1996. Pada tahun 2000, standar yang lebih ketat diperkenalkan (Gbr. 1.2). Pengetatan standar yang tajam juga disediakan untuk truk diesel (Gbr. 1.3).
Beras. 1.2. Dinamika batas emisi
untuk kendaraan dengan berat hingga 3,5 ton (bensin)
Standar yang diperkenalkan untuk mobil pada tahun 1993 disebut EBPO-I, pada tahun 1996 - EURO-II, pada tahun 2000 - EURO-III. Pengenalan norma-norma tersebut membawa peraturan Eropa ke tingkat standar AS.
Seiring dengan pengetatan kuantitatif norma, perubahan kualitatif juga terjadi. Alih-alih pembatasan asap, penjatahan partikel padat telah diperkenalkan, di permukaan yang teradsorpsi hidrokarbon aromatik yang berbahaya bagi kesehatan manusia, khususnya benzapyrene.
Regulasi emisi partikulat membatasi jumlah materi partikulat jauh lebih besar daripada pembatasan asap, yang memungkinkan hanya jumlah materi partikulat yang diperkirakan sehingga membuat gas buang terlihat.
Beras. 1.3. Dinamika batas emisi berbahaya untuk truk diesel dengan berat kotor lebih dari 3,5 ton yang ditetapkan oleh EEC
Untuk membatasi emisi hidrokarbon beracun, standar diperkenalkan untuk kandungan kelompok hidrokarbon bebas metana dalam gas buang. Direncanakan untuk memperkenalkan pembatasan pelepasan formaldehida. Batasan penguapan bahan bakar dari sistem catu daya mobil dengan mesin bensin disediakan.
Baik di AS dan dalam Aturan UNECE, jarak tempuh mobil (80 ribu dan 160 ribu km) diatur, di mana mereka harus mematuhi standar toksisitas yang ditetapkan.
Di Rusia, standar yang membatasi emisi zat berbahaya oleh kendaraan bermotor mulai diperkenalkan pada tahun 70-an: GOST 21393-75 “Mobil dengan mesin diesel. Asap knalpot. Norma dan metode pengukuran. Persyaratan keselamatan" dan GOST 17.2.1.02-76 "Perlindungan alam. Suasana. Emisi dari mesin mobil, traktor, mesin pertanian dan pembangunan jalan yang dapat digerakkan sendiri. Istilah dan Definisi".
Pada tahun delapan puluhan, GOST 17.2.2.03-87 “Perlindungan Alam. Suasana. Norma dan metode untuk mengukur kandungan karbon monoksida dan hidrokarbon dalam gas buang kendaraan dengan mesin bensin. Persyaratan keselamatan" dan GOST 17.2.2.01-84 "Perlindungan alam. Suasana. Diesel adalah mobil. Asap knalpot. Norma dan metode pengukuran”.
Norma, sesuai dengan pertumbuhan armada dan orientasi terhadap Regulasi UNECE yang serupa, secara bertahap diperketat. Namun, sudah sejak awal tahun 90-an, standar Rusia dalam hal kekakuan mulai secara signifikan lebih rendah daripada standar yang diperkenalkan oleh UNECE.
Penyebab backlog tersebut adalah ketidaksiapan infrastruktur untuk pengoperasian peralatan otomotif dan traktor. Untuk pencegahan, perbaikan dan pemeliharaan kendaraan yang dilengkapi dengan sistem elektronik dan netralisasi, diperlukan jaringan bengkel yang dikembangkan dengan personel yang berkualitas, peralatan perbaikan dan alat ukur modern, termasuk di lapangan.
GOST 2084-77 berlaku, menyediakan produksi di Rusia bensin yang mengandung timbal tetraetilen. Transportasi dan penyimpanan bahan bakar tidak menjamin bahwa residu bertimbal tidak akan masuk ke bensin tanpa timbal. Tidak ada kondisi di mana pemilik mobil dengan sistem netralisasi akan dijamin untuk tidak mengisi bahan bakar dengan bensin dengan aditif timbal.
Namun demikian, pekerjaan sedang dilakukan untuk memperketat persyaratan lingkungan. Keputusan Standar Negara Federasi Rusia tertanggal 1 April 1998 No. 19 menyetujui "Aturan untuk melakukan pekerjaan dalam sistem sertifikasi kendaraan bermotor dan trailer", yang menentukan prosedur sementara untuk aplikasi UNECE di Rusia Peraturan No. 834 dan No. 495.
Pada 1 Januari 1999, GOST R 51105.97 “Bahan bakar untuk mesin pembakaran internal. Bensin bebas timbal. Spesifikasi”. Pada Mei 1999, Gosstandart mengadopsi resolusi tentang pemberlakuan standar negara yang membatasi emisi polutan oleh mobil. Standar berisi teks otentik dengan Peraturan UNECE No. 49 dan No. 83 dan mulai berlaku pada 1 Juli 2000. Pada tahun yang sama, standar GOST R 51832-2001 “Mesin pembakaran internal dan kendaraan bermotor bertenaga bensin diadopsi dengan berat kotor lebih dari 3,5 ton, dilengkapi dengan mesin ini. Emisi zat berbahaya. Persyaratan teknis dan metode pengujian”. Pada 1 Januari 2004, GOST R 52033-2003 “Kendaraan dengan mesin bensin. Emisi polutan dengan gas buang. Norma dan metode pengendalian dalam menilai kondisi teknis”.
Untuk memenuhi standar emisi polutan yang semakin ketat, produsen peralatan otomotif meningkatkan daya dan sistem pengapian, menggunakan bahan bakar alternatif, menetralkan gas buang, dan mengembangkan pembangkit listrik gabungan.
1.3. Bahan bakar alternatif
Di seluruh dunia, banyak perhatian diberikan untuk mengganti bahan bakar minyak bumi cair dengan gas hidrokarbon cair (campuran propana-butana) dan gas alam terkompresi (metana), serta campuran yang mengandung alkohol. Di meja. 1.3 menunjukkan indikator komparatif emisi zat berbahaya selama pengoperasian mesin pembakaran internal pada berbagai bahan bakar.
Tabel 1.3
Keuntungan bahan bakar gas adalah angka oktan yang tinggi dan kemungkinan menggunakan konverter. Namun, saat menggunakannya, tenaga mesin berkurang, dan massa dan dimensi besar dari peralatan bahan bakar mengurangi kinerja kendaraan. Kerugian dari bahan bakar gas juga termasuk sensitivitas yang tinggi terhadap penyesuaian peralatan bahan bakar. Dengan kualitas manufaktur peralatan bahan bakar yang tidak memuaskan dan dengan budaya pengoperasian yang rendah, toksisitas gas buang mesin yang menggunakan bahan bakar gas dapat melebihi nilai versi bensin.
Di negara-negara dengan iklim panas, mobil dengan mesin yang menggunakan bahan bakar alkohol (metanol dan etanol) telah tersebar luas. Penggunaan alkohol mengurangi emisi zat berbahaya sebesar 20-25%. Kerugian dari bahan bakar alkohol termasuk penurunan yang signifikan dalam kualitas awal mesin dan korosif yang tinggi dan toksisitas metanol itu sendiri. Di Rusia, bahan bakar alkohol untuk mobil saat ini tidak digunakan.
Perhatian yang meningkat, baik di negara kita maupun di luar negeri, diberikan pada gagasan menggunakan hidrogen. Prospek bahan bakar ini ditentukan oleh keramahan lingkungannya (untuk mobil yang menggunakan bahan bakar ini, emisi karbon monoksida berkurang 30-50 kali, nitrogen oksida 3-5 kali, dan hidrokarbon 2-2,5 kali), tidak terbatas dan keterbaruan bahan baku. Namun, pengenalan bahan bakar hidrogen dibatasi oleh pembuatan sistem penyimpanan hidrogen intensif energi di dalam mobil. Baterai metal hidrida yang digunakan saat ini, reaktor dekomposisi metanol dan sistem lainnya sangat kompleks dan mahal. Mempertimbangkan juga kesulitan yang terkait dengan persyaratan pembangkitan dan penyimpanan hidrogen yang ringkas dan aman di dalam mobil, mobil dengan mesin hidrogen belum memiliki aplikasi praktis yang nyata.
Sebagai alternatif mesin pembakaran dalam, pembangkit listrik yang menggunakan sumber energi elektrokimia, baterai dan generator elektrokimia sangat diminati. Kendaraan listrik dibedakan oleh kemampuan beradaptasi yang baik untuk berbagai mode lalu lintas perkotaan, kemudahan perawatan dan keramahan lingkungan. Namun, aplikasi praktis mereka tetap bermasalah. Pertama, tidak ada sumber arus elektrokimia yang dapat diandalkan, ringan dan cukup energi. Kedua, transisi armada mobil ke baterai elektrokimia akan menyebabkan pengeluaran energi dalam jumlah besar untuk pengisian ulang. Sebagian besar energi ini dihasilkan di pembangkit listrik termal. Pada saat yang sama, karena beberapa konversi energi (kimia - termal - listrik - kimia - listrik - mekanik), efisiensi keseluruhan sistem sangat rendah dan pencemaran lingkungan di daerah sekitar pembangkit listrik akan berkali-kali melebihi nilai-nilai saat ini.
1.4. Meningkatkan daya dan sistem pengapian
Salah satu kelemahan sistem tenaga karburator adalah distribusi bahan bakar yang tidak merata di atas silinder mesin. Hal ini menyebabkan operasi yang tidak merata dari mesin pembakaran internal dan ketidakmungkinan menguras penyesuaian karburator karena penipisan campuran yang berlebihan dan penghentian pembakaran di masing-masing silinder (peningkatan CH) dengan campuran yang diperkaya di sisa (tinggi kandungan CO dalam gas buang). Untuk menghilangkan kekurangan ini, urutan operasi silinder diubah dari 1–2–4–3 menjadi 1–3–4–2 dan bentuk pipa saluran masuk dioptimalkan, misalnya, penggunaan penerima di saluran masuk berjenis. Selain itu, berbagai pembagi dipasang di bawah karburator, mengarahkan aliran, dan pipa intake dipanaskan. Di Uni Soviet, sistem idle otonom (XX) dikembangkan dan diperkenalkan ke produksi massal. Langkah-langkah ini memungkinkan untuk memenuhi persyaratan untuk rezim XX.
Seperti disebutkan di atas, selama siklus perkotaan hingga 40% dari waktu, mobil beroperasi dalam mode idle paksa (PHX) - pengereman mesin. Pada saat yang sama, di bawah katup throttle, vakum jauh lebih tinggi daripada dalam mode XX, yang menyebabkan pengayaan kembali campuran udara-bahan bakar dan penghentian pembakarannya di silinder mesin, dan jumlah emisi berbahaya. meningkat. Untuk mengurangi emisi dalam mode PHH, sistem peredam throttle (pembuka) dan economizer idle paksa EPHH dikembangkan. Sistem pertama, dengan sedikit membuka throttle, mengurangi vakum di bawahnya, sehingga mencegah pengayaan campuran yang berlebihan. Yang terakhir memblokir aliran bahan bakar ke dalam silinder mesin dalam mode PXC. Sistem PECH dapat mengurangi jumlah emisi berbahaya hingga 20% dan meningkatkan efisiensi bahan bakar hingga 5% dalam operasi perkotaan.
Emisi nitrogen oksida NOx diperangi dengan menurunkan suhu pembakaran campuran yang mudah terbakar. Untuk ini, sistem tenaga mesin bensin dan diesel dilengkapi dengan perangkat resirkulasi gas buang. Sistem, pada mode operasi engine tertentu, melewatkan sebagian gas buang dari knalpot ke pipa intake.
Inersia sistem takaran bahan bakar tidak memungkinkan pembuatan desain karburator yang sepenuhnya memenuhi semua persyaratan akurasi takaran untuk semua mode pengoperasian engine, terutama yang sementara. Untuk mengatasi kekurangan karburator, apa yang disebut sistem tenaga "injeksi" dikembangkan.
Pada awalnya, ini adalah sistem mekanis dengan pasokan bahan bakar yang konstan ke area katup masuk. Sistem ini memungkinkan untuk memenuhi persyaratan lingkungan awal. Saat ini, ini adalah sistem elektronik-mekanis dengan injeksi dan umpan balik yang diutarakan.
Pada 1970-an, cara utama untuk mengurangi emisi berbahaya adalah dengan menggunakan campuran udara-bahan bakar yang semakin ramping. Untuk pengapian yang tidak terputus, perlu untuk meningkatkan sistem pengapian untuk meningkatkan kekuatan percikan. Fakir penahan dalam hal ini adalah pemutusan mekanis sirkuit primer dan distribusi mekanis energi tegangan tinggi. Untuk mengatasi kekurangan ini, transistor kontak dan sistem non-kontak telah dikembangkan.
Saat ini, sistem pengapian non-kontak dengan distribusi statis energi tegangan tinggi di bawah kendali unit elektronik, yang secara bersamaan mengoptimalkan pasokan bahan bakar dan waktu pengapian, menjadi lebih umum.
Pada mesin diesel, arah utama perbaikan sistem tenaga adalah dengan meningkatkan tekanan injeksi. Saat ini, normanya adalah tekanan injeksi sekitar 120 MPa, untuk mesin yang menjanjikan hingga 250 MPa. Hal ini memungkinkan pembakaran bahan bakar yang lebih sempurna, mengurangi kandungan CH dan partikel dalam gas buang. Seperti halnya bensin, untuk sistem tenaga diesel, sistem kontrol mesin elektronik telah dikembangkan yang tidak memungkinkan mesin memasuki mode asap.
Berbagai sistem aftertreatment gas buang sedang dikembangkan. Misalnya, sistem telah dikembangkan dengan filter di saluran pembuangan, yang menahan partikel. Setelah waktu operasi tertentu, unit elektronik memberikan perintah untuk menambah pasokan bahan bakar. Ini mengarah pada peningkatan suhu gas buang, yang, pada gilirannya, menyebabkan pembakaran jelaga dan regenerasi filter.
1.5. Penetralan
Pada tahun 70-an yang sama, menjadi jelas bahwa tidak mungkin untuk mencapai peningkatan yang signifikan dalam situasi dengan toksisitas tanpa menggunakan perangkat tambahan, karena penurunan satu parameter memerlukan peningkatan yang lain. Oleh karena itu, mereka secara aktif terlibat dalam peningkatan sistem aftertreatment gas buang.
Sistem netralisasi telah digunakan di masa lalu untuk peralatan otomotif dan traktor yang beroperasi dalam kondisi khusus, seperti pembuatan terowongan dan pengembangan tambang.
Ada dua prinsip dasar untuk membuat konverter - termal dan katalitik.
Konverter termal adalah ruang bakar, yang terletak di saluran pembuangan mesin untuk membakar produk dari pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna - CH dan CO. Itu dapat dipasang di tempat pipa knalpot dan melakukan fungsinya. Reaksi oksidasi CO dan CH berlangsung cukup cepat pada suhu di atas 830 °C dan dengan adanya oksigen yang tidak terikat di zona reaksi. Konverter termal digunakan pada mesin dengan pengapian positif, di mana suhu yang diperlukan untuk aliran efektif reaksi oksidasi termal disediakan tanpa pasokan bahan bakar tambahan. Suhu gas buang yang sudah tinggi dari mesin ini naik di zona reaksi sebagai akibat dari pembakaran sebagian CH dan CO, yang konsentrasinya jauh lebih tinggi daripada mesin diesel.
Penetral termal (Gbr. 1.4) terdiri dari rumahan dengan pipa saluran masuk (keluar) dan satu atau dua sisipan tabung api yang terbuat dari baja lembaran tahan panas. Pencampuran yang baik dari udara tambahan yang diperlukan untuk oksidasi CH dan CO dengan gas buang dicapai dengan pembentukan pusaran yang intens dan turbulensi gas saat mereka mengalir melalui lubang-lubang di pipa dan sebagai akibat dari perubahan arah pergerakannya dengan sistem penyekat. Untuk afterburning CO dan CH yang efektif, diperlukan waktu yang cukup lama, oleh karena itu, kecepatan gas dalam konverter diatur rendah, sehingga volumenya relatif besar.
Beras. 1.4. Konverter termal
Untuk mencegah penurunan suhu gas buang akibat perpindahan panas ke dinding, pipa knalpot dan konverter ditutup dengan isolasi termal, pelindung panas dipasang di saluran pembuangan, dan konverter ditempatkan sedekat mungkin. mungkin ke mesin. Meskipun demikian, dibutuhkan banyak waktu untuk memanaskan konverter termal setelah menghidupkan mesin. Untuk mengurangi waktu ini, suhu gas buang ditingkatkan, yang dicapai dengan memperkaya campuran yang mudah terbakar dan mengurangi waktu pengapian, meskipun keduanya meningkatkan konsumsi bahan bakar. Tindakan tersebut dilakukan untuk mempertahankan nyala api yang stabil selama operasi mesin sementara. Sisipan nyala api juga berkontribusi pada penurunan waktu sampai oksidasi efektif CH dan CO dimulai.
konverter katalitik– perangkat yang mengandung zat yang mempercepat reaksi, – katalis . Konverter katalitik dapat berupa "satu arah", "dua arah" dan "tiga arah".
penetralisir tipe pengoksidasi satu komponen dan dua komponen afterburn (mengoksidasi ulang) CO (satu komponen) dan CH (dua komponen).
2CO + O 2 \u003d 2CO 2(pada 250–300 °С).
C m H n + (m + n/4) O 2 \u003d mCO 2 + n / 2H 2 O(lebih dari 400 ° ).
Konverter katalitik adalah rumah baja tahan karat yang disertakan dalam sistem pembuangan. Blok pembawa elemen aktif terletak di rumah. Penetral pertama diisi dengan bola logam yang dilapisi dengan lapisan tipis katalis (lihat Gambar 1.5).
Beras. 1.5. Perangkat pengubah katalitik
Sebagai zat aktif digunakan: aluminium, tembaga, kromium, nikel. Kerugian utama dari penetralisir generasi pertama adalah efisiensi yang rendah dan masa pakai yang singkat. Konverter katalitik berdasarkan logam mulia - platinum dan paladium - terbukti paling tahan terhadap efek "beracun" belerang, organosilikon, dan senyawa lain yang terbentuk sebagai hasil pembakaran bahan bakar dan oli yang terkandung dalam silinder mesin.
Pembawa zat aktif dalam penetral seperti itu adalah keramik khusus - monolit dengan banyak sarang lebah memanjang. Substrat kasar khusus diterapkan pada permukaan sarang lebah. Ini memungkinkan untuk meningkatkan area kontak efektif lapisan dengan gas buang hingga ~20 ribu m 2 . Jumlah logam mulia yang diendapkan pada substrat di area ini adalah 2-3 gram, yang memungkinkan untuk mengatur produksi massal produk yang relatif murah.
Keramik dapat menahan suhu hingga 800–850 °C. Kerusakan pada sistem catu daya (mulai sulit) dan operasi yang berkepanjangan pada campuran kerja yang diperkaya kembali menyebabkan fakta bahwa bahan bakar berlebih akan terbakar di konverter. Hal ini menyebabkan pencairan sel dan kegagalan konverter. Saat ini, sarang lebah logam digunakan sebagai pembawa lapisan katalitik. Ini memungkinkan untuk meningkatkan area permukaan kerja, mendapatkan lebih sedikit tekanan balik, mempercepat pemanasan konverter ke suhu operasi, dan memperluas kisaran suhu hingga 1000–1050 °C.
Mengurangi media catalytic converter, atau penetral tiga arah, digunakan dalam sistem pembuangan, baik untuk mengurangi emisi CO dan CH, dan untuk mengurangi emisi nitrogen oksida. Lapisan katalitik konverter mengandung, selain platinum dan paladium, rhodium elemen tanah jarang. Sebagai hasil reaksi kimia pada permukaan katalis yang dipanaskan hingga 600-800 ° C, CO, CH, NOx yang terkandung dalam gas buang diubah menjadi H 2 O, CO 2, N 2:
2NO + 2CO \u003d N 2 + 2CO 2.
2NO + 2H 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.
Efisiensi konverter katalitik tiga arah mencapai 90% dalam kondisi operasi nyata, tetapi hanya dengan syarat bahwa komposisi campuran yang mudah terbakar berbeda dari yang stoikiometri tidak lebih dari 1%.
Karena perubahan parameter mesin karena keausannya, operasi dalam mode non-stasioner, penyimpangan pengaturan sistem tenaga, komposisi stoikiometrik campuran yang mudah terbakar tidak mungkin dipertahankan hanya karena desain karburator atau injektor. Umpan balik diperlukan yang akan mengevaluasi komposisi campuran udara-bahan bakar yang masuk ke silinder mesin.
Sampai saat ini, sistem umpan balik yang paling banyak digunakan menggunakan apa yang disebut sensor oksigen(probe lambda) berdasarkan keramik zirkonium ZrO 2 (Gbr. 1.6).
Elemen sensitif dari probe lambda adalah tutup zirkonium 2 . Permukaan dalam dan luar tutup ditutupi dengan lapisan tipis paduan platinum-rhodium, yang bertindak sebagai bagian luar 3 dan internal 4 elektroda. Dengan bagian berulir 1 sensor dipasang di saluran pembuangan. Dalam hal ini, elektroda luar dicuci oleh gas yang diproses, dan elektroda dalam - oleh udara atmosfer.
Beras. 1.6. Desain sensor oksigen
Zirkonium dioksida pada suhu di atas 350 °C memperoleh sifat elektrolit, dan sensor menjadi sel galvanik. Nilai EMF pada elektroda sensor ditentukan oleh rasio tekanan parsial oksigen pada sisi dalam dan luar elemen penginderaan. Dengan adanya oksigen bebas dalam gas buang, sensor menghasilkan EMF dengan orde 0,1 V. Dengan tidak adanya oksigen bebas dalam gas buang, EMF meningkat hampir secara tiba-tiba menjadi 0,9 V.
Komposisi campuran dikontrol setelah sensor memanas hingga suhu pengoperasian. Komposisi campuran dipertahankan dengan mengubah jumlah bahan bakar yang dipasok ke silinder mesin pada batas transisi EMF probe dari level tegangan rendah ke tinggi. Untuk mengurangi waktu untuk mencapai mode operasi, sensor yang dipanaskan dengan listrik digunakan.
Kerugian utama dari sistem dengan umpan balik dan konverter katalitik tiga arah adalah: ketidakmungkinan menjalankan mesin dengan bahan bakar bertimbal, sumber daya konverter dan probe lambda yang agak rendah (sekitar 80.000 km) dan peningkatan resistensi knalpot sistem.
Bibliografi
- Vyrubov D.N. Mesin pembakaran internal: teori mesin reciprocating dan gabungan / D.N. Vyrubov et al. M.: Mashinostroenie, 1983.
- Mesin mobil dan traktor. (Teori, sistem tenaga, desain dan perhitungan) / Ed. I.M.Lenin. M.: Lebih tinggi. sekolah, 1969.
- Mesin otomotif dan traktor: Dalam 2 jam Desain dan perhitungan mesin / Ed. I.M.Lenin. edisi ke-2, tambahkan. dan dikerjakan ulang. M.: Lebih tinggi. sekolah, 1976.
- Mesin pembakaran internal: Desain dan pengoperasian mesin reciprocating dan gabungan / Ed. A.S. Orlin, M.G. Kruglov. edisi ke-3, direvisi. dan tambahan M.: Mashinostroenie, 1980.
- Arkhangelsky V. M. Mesin mobil / V. M. Arkhangelsky. M.: Mashinostroenie, 1973.
- Kolchin A. I. Perhitungan mesin mobil dan traktor / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. M.: Lebih tinggi. sekolah, 1971.
- Mesin pembakaran dalam / Ed. teknologi dr. Ilmu prof. V.N. Lukanin. M.: Lebih tinggi. sekolah, 1985.
- Khachiyan A.S. Mesin pembakaran internal / A.S. Khachiyan dkk. M.: Vyssh. sekolah, 1985.
- Ross Ranting. Sistem injeksi bensin. Perangkat, pemeliharaan, perbaikan: Prakt. tunjangan / Ross Tweg. M.: Rumah penerbitan “Behind the wheel”, 1998.
Produk pembakaran bahan bakar memiliki pengaruh yang menentukan pada kinerja energi dan lingkungan dari berbagai instalasi teknik panas. Namun, selain produk-produk ini, sejumlah zat lain terbentuk selama pembakaran, yang, karena jumlahnya yang kecil, tidak diperhitungkan dalam perhitungan energi, tetapi menentukan kinerja lingkungan tungku, tungku, mesin panas, dan perangkat lainnya. teknik panas modern.
Pertama-tama, apa yang disebut zat beracun yang memiliki efek negatif pada tubuh manusia dan lingkungan harus dikaitkan dengan jumlah produk pembakaran yang berbahaya bagi lingkungan. Zat beracun utama adalah nitrogen oksida (NOx), karbon monoksida (CO), berbagai hidrokarbon (CH), jelaga dan senyawa yang mengandung timbal dan belerang.
Nitrogen oksida terbentuk sebagai hasil interaksi kimia nitrogen dan oksigen atmosfer jika suhu melebihi 1500 K. Selama pembakaran bahan bakar, terutama oksida nitrat NO terbentuk, yang kemudian dioksidasi menjadi NO2 di atmosfer. Pembentukan NO meningkat dengan meningkatnya suhu gas dan konsentrasi oksigen. Ketergantungan pembentukan NO pada suhu menciptakan kesulitan tertentu dalam hal meningkatkan efisiensi termal dari mesin panas. Misalnya, dengan peningkatan suhu siklus maksimum dari 2000 K ke 3000 K, efisiensi termal siklus Carnot meningkat 1,5 kali dan mencapai nilai 0,66, tetapi konsentrasi maksimum NO yang dihitung dalam produk pembakaran meningkat 10 kali dan mencapai 1,1% berdasarkan volume. .
NO2 di atmosfer adalah gas coklat kemerahan, yang dalam konsentrasi tinggi memiliki bau yang menyesakkan yang berbahaya bagi selaput lendir mata.
Karbon monoksida (CO) terbentuk selama pembakaran tanpa adanya oksigen. Karbon monoksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Ketika dihirup bersama dengan udara, ia secara intensif bergabung dengan hemoglobin darah, yang mengurangi kemampuannya untuk memasok oksigen ke tubuh. Gejala keracunan karbon monoksida termasuk sakit kepala, jantung berdebar, sesak napas dan mual.
Hidrokarbon (CH) terdiri dari molekul bahan bakar asli atau yang membusuk yang tidak ikut serta dalam pembakaran. Hidrokarbon muncul dalam gas buang (EG) mesin pembakaran internal karena pemadaman api di dekat dinding api pembakaran yang relatif dingin. Dalam mesin diesel, hidrokarbon terbentuk di zona campuran yang terlalu kaya, di mana pirolisis molekul bahan bakar terjadi. Jika selama proses ekspansi zona-zona ini tidak menerima oksigen yang cukup, maka CH akan berakhir dalam komposisi gas buang. Hidrokarbon di bawah pengaruh sinar matahari dapat berinteraksi dengan NOx, membentuk zat aktif biologis yang mengiritasi saluran pernapasan dan menyebabkan munculnya apa yang disebut kabut asap.
Emisi benzena, toluena, hidrokarbon otomatis polisiklik (PAH) dan, pertama-tama, benzpirena memiliki dampak tertentu. PAH disebut zat karsinogenik, mereka tidak dikeluarkan dari tubuh manusia, tetapi menumpuk di dalamnya dari waktu ke waktu, berkontribusi pada pembentukan tumor ganas.
Jelaga adalah produk padat yang sebagian besar terdiri dari karbon. Selain karbon, jelaga mengandung 1–3% (berdasarkan massa) hidrogen. Jelaga terbentuk pada suhu di atas 1500 K sebagai akibat dekomposisi termal (pirolisis) dengan kekurangan oksigen yang kuat. Kehadiran jelaga dalam gas buang menyebabkan asap hitam di outlet.
Jelaga adalah polutan mekanis nasofaring dan paru-paru. Bahaya besar dikaitkan dengan sifat jelaga untuk mengakumulasi zat karsinogenik pada permukaan partikelnya dan berfungsi sebagai pembawanya.
Beberapa zat beracun, setelah mereka memasuki atmosfer sebagai bagian dari produk pembakaran, mengalami transformasi lebih lanjut. Misalnya, dengan adanya hidrokarbon, nitrogen oksida dan karbon monoksida di atmosfer, radiasi ultraviolet yang intens dari matahari menghasilkan ozon (O3), yang merupakan oksidator terkuat dan, pada konsentrasi yang sesuai, menyebabkan kerusakan pada kesejahteraan manusia. makhluk.
Dengan kandungan NO2, Oz, dan CH yang tinggi dalam suasana yang menetap dan lembab, muncul kabut coklat, yang disebut "smog" (dari bahasa Inggris "smoke" - asap dan "kabut" - kabut). Kabut asap adalah campuran komponen cair dan gas, itu mengiritasi mata dan selaput lendir, mengganggu visibilitas di jalan.
Sumber utama emisi produk beracun pembakaran adalah mobil, industri, termal dan pembangkit listrik. Di beberapa kota, kandungan produk beracun dari pembakaran di atmosfer melebihi konsentrasi maksimum yang diizinkan beberapa puluh kali lipat.
Untuk memerangi kejahatan ini, di sebagian besar negara di dunia, undang-undang yang relevan telah diadopsi yang membatasi kandungan zat beracun dalam produk pembakaran yang dipancarkan ke atmosfer.
Pemenuhan norma emisi normal yang diizinkan yang ditentukan oleh undang-undang yang relevan telah menjadi salah satu tugas utama rekayasa panas. Dalam banyak kasus, pengoperasian fasilitas rekayasa panas industri dikendalikan sedemikian rupa untuk memberikan kompromi yang diperlukan antara kinerja energi, ekonomi, dan lingkungan mereka. Dalam banyak kasus, tingkat kinerja ekonomi yang dicapai dengan cara ini melebihi yang diizinkan oleh standar modern. Oleh karena itu, netralisasi dan pemurnian produk pembakaran sebelum dilepaskan ke atmosfer menjadi sangat penting. Untuk tujuan ini, berbagai penetral dan filter digunakan. Pada saat yang sama, komposisi bahan bakar hidrokarbon meningkat (mengurangi kandungan bola, timbal, hidrokarbon aromatik), dan penggunaan bahan bakar gas berkembang. Di masa depan, penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar akan sepenuhnya mengecualikan kandungan CO, CH, dan komponen beracun lainnya yang mengandung karbon dalam produk pembakaran.
