Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

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

Ministarstvo nauke Ruske Federacije

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

Odjel za ekologiju

Ekološki problemi motora sa unutrašnjim sagorevanjem i načini njihovog rešavanja

Student R.A. Ignatenko, gr. 233

Učiteljica V.N. Vyakin

Samara 2004

Uvod

Uređaji za obradu goriva

Ukroćenje motora sa unutrašnjim sagorevanjem

Ta čudna riječ "hibrid"

dimetil eter

Zaključak

Uvod

ugljikovodično dizel gorivo za motorna vozila

Danas je jedan od urgentnih ekoloških problema problem motornog saobraćaja, jer motori sa unutrašnjim sagorevanjem koji rade na rafinisane proizvode imaju najveći antropogeni uticaj na životnu sredinu. Svake godine, 250 miliona tona finih aerosola se emituje u Zemljinu atmosferu. Sada biosfera sadrži oko 3 miliona hemijskih jedinjenja koja nikada ranije nisu pronađena u prirodi.

Problem ekološke sigurnosti u radu motora sa unutrašnjim sagorevanjem zahteva razvoj ekološki prihvatljivih motornih goriva.

Ekološki problemi korištenja ugljikovodičnih goriva

Izduvni gasovi motora sa unutrašnjim sagorevanjem su izvor organskih otrovnih materija kao što su fenantren, antracen, fluoranten, piren, krizen, dibenzpirilen i dr., koji imaju jaku kancerogenu aktivnost, kao i iritaciju kože i sluzokože respiratornog trakta.

Analiza mehanizama hemijskih reakcija koje se odvijaju u motoru tokom sagorevanja goriva pokazala je da je glavni razlog za stvaranje organskih toksikanata nepotpuno sagorevanje goriva:

u procesu sagorijevanja goriva, metali koji čine leguru motora su katalizatori mnogih kemijskih procesa koji dovode do stvaranja kondenzirajućih aromatičnih spojeva i njihovih derivata;

stvaranje čađi tijekom nepotpunog sagorijevanja goriva doprinosi aromatizaciji ugljikovodika;

hemijski sastav benzina značajno određuje koncentraciju nastalih kondenzovanih jedinjenja.

Najveća opasnost je katalitički reforming benzin, zbog velike nezasićenosti njegovih sastavnih ugljovodonika i visokog sadržaja aromatičnih ugljovodonika.

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

Emisije organskih otrovnih materija koje nastaju prilikom sagorijevanja ugljikovodičnih goriva mogu se smanjiti na nekoliko načina:

povećati opskrbu kisikom u komori za sagorijevanje goriva, što će povećati postotak sagorijevanja organskih tvari;

da suzbije katalitičku aktivnost nikla i gvožđa, koji su deo legure strukture komore za sagorevanje, uvođenjem male količine metalnog olova, koje je katalitički otrov za ove metale;

koristiti gorivo, u kojem dominiraju zasićeni ugljovodonici, prirodni gas, petrolej etar, sintetički benzin.

Savremene metode za poboljšanje kvaliteta dizel goriva

Dobijanje dizel goriva koja zadovoljavaju savremene zahtjeve moguće je poboljšanjem kvaliteta prerade nafte i uvođenjem paketa aditiva za različite namjene.

Glavne prednosti dizel motora u odnosu na druge motore sa unutrašnjim sagorevanjem su efikasnost i uporedna jeftinost goriva, pa se njihova upotreba stalno širi. Dizelizacija automobila i kamiona, koja raste u cijelom svijetu, uključujući i Rusiju, zahtijeva hitno rješavanje pitanja poboljšanja kvaliteta goriva, budući da su izduvni plinovi motora s unutrašnjim sagorijevanjem postali glavni izvor zagađenja zraka.

Vlade industrijalizovanih zemalja i niz međunarodnih organizacija sprovele su fundamentalne studije kako bi utvrdile uticaj najznačajnijih faktora kvaliteta dizel goriva (DF) na performanse motora i zagađenje životne sredine produktima sagorevanja. Ovi radovi su kulminirali usvajanjem novih standarda za dizel gorivo. Konkretno, Svjetska povelja o gorivu i evropski standard EN 590, koji, za razliku od trenutnog ruskog GOST 305-82, ozbiljno ograničavaju sadržaj sumpora, aromatičnih i poliaromatskih ugljovodonika u gorivu, uvode novi indikator "podmazivanje goriva" i postavljaju znatno viši nivo cetanskog broja.

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

GOST 305-82 prestao je ispunjavati moderne zahtjeve za gore navedene pokazatelje, što već utiče na stanje zračnog bazena i zdravlje Rusa. Postoji potreba za usvajanjem novog, obaveznog, ruskog standarda, možda čak i strožeg od evropskog. Ovaj razvoj izgleda neizbježan. Iako proizvodnja novog goriva zahtijeva značajne napore rafinerija, to će u velikoj mjeri riješiti probleme ekološke sigurnosti i kvalitetnog rada dizel motora.

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

Jedan od glavnih pokazatelja kvaliteta dizel goriva je cetanski broj (CN), koji služi kao kriterijum za samozapaljenje goriva, određuje trajnost i efikasnost motora, potpunost sagorevanja goriva i u mnogim slučajevima poštovanje, dim i sastav izduvnih gasova.

Borba za smanjenje emisije vozila najopasnijeg zagađivača - sumpor-dioksida, dovela je do pojave na tržištu duboko hidrotretiranog dizel goriva sa niskim sadržajem sumpora. Međutim, u praksi se pokazalo da njihova upotreba brzo onesposobljava opremu za dizel gorivo (pumpe za gorivo, injektore), jer. sa smanjenjem sadržaja sumpora ispod 0,1% kao rezultat hidrotretiranja, maziva svojstva goriva, zbog prirodnih heteroatomskih organskih spojeva prisutnih u njemu, naglo padaju. U praksi, mazivost dizel goriva određuje se promjerom ožiljka habanja na posebnoj mašini za trenje kuglica ili kao rezultat ispitivanja na klupi na jedinicama pune skale ili direktno na motorima. Usput, značajno se pogoršava kada se u dizel gorivo uvedu neki aditivi za povećanje cetana i depresiju zbog posebnosti njihove kemijske strukture.

Poboljšanje ekoloških performansi dizel goriva moguće je i uz pomoć aditiva protiv dima, koji smanjuju količinu jedne od najotrovnijih komponenti izduvnih plinova dizel motora - čađi s kancerogenim poliaromatičnim spojevima adsorbiranim na njemu. Učinkovitost aditiva protiv dima ovisi o vrsti motora i načinu njegovog rada. Domaći asortiman aditiva protiv dima predstavljaju uglavnom jedinjenja barijuma rastvorljiva u gorivu: IHP-702, IHP-706, EFAP-B, ECO-1. Koriste se u koncentraciji od 0,05-0,2%, moguće u kombinaciji sa aditivima za povećanje cetana (CPP) ili drugim aditivima. U inozemstvu nedavno odbijaju koristiti aditive koji sadrže barij zbog određene toksičnosti provedenog barijevog oksida.

Aplikaciju je pronašao tzv. modifikatori sagorevanja (katalizatori), koji su u gorivu topljivi kompleksi prelaznih metala (prvenstveno gvožđa), koji smanjuju ne samo sadržaj čađi, toksičnih ugljenika i dušikovih oksida u izduvnim gasovima, već i potrošnju goriva. U Rusiji su odobreni za upotrebu aditivi za dizel goriva FK-4, Angarad-2401 i "0010" na bazi složenih jedinjenja željeza.

Analiza glavnih trendova u razvoju prerade nafte pokazuje da je jedan od najefikasnijih načina za dobijanje modernih ekološki prihvatljivih dizel goriva, uz dubinsku hidrotretaciju, korištenje različitih međusobno kompatibilnih aditiva najnovije generacije, po pravilu, kao dio paketa.

Uređaji za obradu goriva

"Auspuh" možete redovno proveravati i podešavati na servisima.

Ruski naučnici dugi niz godina rade na problemu poboljšanja ekološke prihvatljivosti motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji koriste naftne derivate (benzin, dizel gorivo, lož ulje, kerozin) kao gorivo. Tokom brojnih istraživanja, naučnici su primijetili da gorivo mijenja svoje karakteristike pod utjecajem električnog polja. Rezultati ispitivanja "modificiranog" goriva pokazali su da je u stanju značajno smanjiti sadržaj štetnih tvari u izduvnim plinovima - i ne samo. Daljnji testovi su pokazali da eksperimentalno gorivo ima još nekoliko pozitivnih kvaliteta: smanjuje potrošnju goriva, povećava snagu motora, smanjuje buku motora i olakšava startovanje po hladnom vremenu, čisti komore za sagorevanje i produžava životni vek agregata.

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

Naravno, niko nije očekivao fenomenalne rezultate, ali pokazani kvaliteti nam omogućavaju da govorimo o stvarnoj efikasnosti uređaja za prečišćavanje goriva Sfera 2000:

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

povećanje snage motora do 5%;

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

Ukroćenje motora sa unutrašnjim sagorevanjem

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

Neki proizvođači su otišli i dalje, zamjenjujući tečna goriva tečnim ili komprimiranim plinom. BMW, na primjer, i brojne druge kompanije već masovno proizvode takve automobile. Ali, prvo, plin je također nezamjenjiv resurs, a drugo, nemoguće je u potpunosti izbjeći zagađenje okoliša, iako je, naravno, plinski motor "čišći" od benzinskog ili dizel motora. Kao što vidite, prvi koraci ka suzbijanju "predatora" su već napravljeni. Međutim, kako god da hranite vuka, on i dalje gleda u šumu i svima je jasno da je praktički nemoguće potpuno odustati od korištenja prirodnog goriva u motorima s unutarnjim izgaranjem ili njegove ispuhe učiniti apsolutno bezopasnim. A ako je tako, onda moramo priznati da stvaranje "prijateljskog" motora sa unutrašnjim sagorevanjem nikako nije rešenje problema u celini, već samo kašnjenje, manje-više značajno.

Danas je moderno pričati i pisati o alternativnim motorima. Jedan od njih se tradicionalno smatra električnim. Ali i tu je sve daleko od toga da bude tako jasno kao što se na prvi pogled čini. Zaista, sam elektromotor ne zagađuje atmosferu, a osim toga, njegova upotreba omogućava izbjegavanje mnogih čisto inženjerskih problema povezanih s radom vozila. Ali takav motor, nažalost, ne može radikalno riješiti probleme okoliša. Dovoljno je podsjetiti da je proizvodnja električne energije danas prilično „prljav“ posao. Proizvodnja baterija je također povezana s korištenjem nezamjenjivih resursa i zagađenjem – i to koliko! -- Okolina. Ako se ovome dodaju neugodnosti povezane s ograničenim kapacitetom trenutno postojećih baterija, problemima njihovog punjenja, kao i recikliranjem baterija koje su odslužile svoje vrijeme, postaje jasno da elektromotor zapravo nije alternativa, ali još jedan palijativ. Naravno, automobili opremljeni elektromotorima će se u bliskoj budućnosti sve češće pojavljivati, ali će najvjerovatnije zauzeti samo određenu i prilično usku nišu. Posebno su električna vozila sasvim prikladna u ulozi gradskog prevoza. U Frankfurtu, na primjer, japanski proizvođači automobila predstavili su javnosti urbani električni koncept automobila Carro. Njegovi glavni potrošači trebali bi biti invalidi i starije osobe, koji ne mogu koristiti konvencionalni automobil. Snaga Kappo elektromotora je samo 0,6 kW, što ne dozvoljava mašini da postigne velike brzine, čime se obezbjeđuju dodatne mjere sigurnosti.

Ta čudna riječ "hibrid"

Takozvane "hibridne" ili "mješovite" elektrane mnogo su više namijenjene da automobil bude "domaći i blizak". Ova ideja nije nova. Početkom stoljeća mladi Ferdinand Porsche uspješno je radio na takvoj mašini u Lohneru. Princip "hibrida" je da samu mašinu pokreće električni motor, a energiju za nju generiše generator koji pokreće motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Moguća je i druga opcija - oba motora rade na pokretanju automobila. Čini se, šta je tu dobro: nedostaci elektromotora množe se nedostacima motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Međutim, nemojte žuriti sa zaključcima. Ovdje, kao iu matematici, množenje "minusa" sa "minusom" daje plus. Činjenica je da motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji pokreće električni generator radi sve vreme u istom režimu, a, kao što znate, promene u režimu rada motora dovode do povećanja potrošnje goriva i emisije štetnih materija u atmosfera. Osim toga, ICE, kao što smo već vidjeli, može biti prilično ekonomičan i ekološki prihvatljiv. Tako da su i "hibridi" korak naprijed. Niz frankfurtskih noviteta opremljeno je upravo takvim elektranama. Dovoljno je spomenuti hibridni koncept automobil Mitsubishi SUW Advance, koji troši samo 3,6 litara goriva na 100 kilometara. (Zamislite koliko su emisije štetnih gasova smanjene!) Pažnju posetilaca privukla je i nova Honda Insight, a posebno pripremljena za Evropu, prvi svetski serijski "hibrid" Toyota Prius, koji je, inače, već dobio priznanje u svojoj domovini.

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

Ali najprimamljivije bi bilo istovremeno eliminisati potrošnju fosilnih goriva i potpuno eliminisati štetne emisije. Da biste to učinili, samo trebate koristiti mješavinu kisika i vodika u motoru s unutarnjim sagorijevanjem. Tada motor radi prilično efikasno, a bezopasna vodena para se ispušta u atmosferu. Dovoljna količina potrebnih gasova može se dobiti elektrolizom, razlaganjem vode na njene komponente. Ali energiju za elektrolizu bi idealno trebali osigurati solarni paneli. Inače, nekoliko štandova na izložbama Daimler-Benza i BMW-a bilo je posvećeno ovom problemu u Frankfurtu. Ove firme su već napravile "kiseonik-vodonik" automobile, koji se uspešno testiraju.

Pa, posljednja "škripa" u borbi za "čist" automobil, naravno, su gorivne ćelije, ili, kako ih još zovu na engleski, gorivne ćelije. Prema riječima stručnjaka, riječ je o fantastično obećavajućem izvoru energije - svojevrsnoj hemijskoj elektrani male veličine, gdje se električna energija proizvodi kao rezultat razgradnje metanola na kisik i vodonik. Proces je vrlo složen, zahtijeva korištenje najsavremenijih tehnologija i materijala, a samim tim i prilično skup. Ali igra je, kako kažu, vrijedna svijeće, jer se kao rezultat korištenja gorivih ćelija, emisija ugljičnog dioksida u atmosferu prepolovi, a dušikovi oksidi uopće se ne emituju u reakcijama ove vrste.

Problem emisije izduvnih gasova vozila u urbanim sredinama i aspekti rješavanja ovog problema

Ekološko stanje je jedan od najvažnijih problema našeg vremena. Kao rezultat svoje životne aktivnosti, čovječanstvo stalno narušava ekološku ravnotežu, to se dešava prilikom vađenja minerala, u proizvodnji materijalnih i energetskih resursa. Situaciju otežava činjenica da se značajan udio zagađivača i CO emituje u atmosferu tokom rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji se koriste u svim sferama našeg života.

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

U Rusiji motorni transport čini više od polovine svih štetnih emisija u životnu sredinu, koje su u velikim gradovima glavni izvor zagađenja vazduha. Izduvni gasovi motora sadrže oko 280 komponenti. U prosjeku, uz vožnju od 15 hiljada km godišnje, svaki automobil sagorijeva 2 tone goriva i oko 20-30 tona zraka, uključujući 4,5 tona kisika. U isto vrijeme, automobil emituje u atmosferu (kg / t): ugljični monoksid - 700, dušikov dioksid - 40, neizgorjeli ugljovodonici - 230 i čvrste tvari - 2-5. Osim toga, zbog upotrebe olovnog benzina, emituju se mnoga jedinjenja olova koja su vrlo opasna po zdravlje; u zemljama EEZ, visokooktanskim benzinima se dodaju i drugi antidetonacijski agensi kako bi se riješio ovaj problem.

Situaciju u našoj zemlji otežava činjenica da je najveći deo transporta koji obavljaju preduzeća izuzetno fizički istrošen. Zbog niza objektivnih faktora, nema moralne obnove voznog parka. To je prije svega zbog ekonomske situacije preduzeća, činjenice da domaći trajekt proizvodi zastarjele modele koji ne blistaju efikasnošću, ekološkom i sanitarnom sigurnošću, a strani brendovi nisu dostupni zbog cijene.

Električni automobil nije luksuz, već sredstvo za preživljavanje

Električni automobil je vozilo čije pogonske točkove pokreće električni motor na baterije. Prvi put se pojavio u Engleskoj i Francuskoj početkom 80-ih godina devetnaestog veka, odnosno pre automobila sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem. Vučni motor u takvim strojevima pokretali su olovno-kiselinske baterije s energetskim kapacitetom od samo 20 vat-sati po kilogramu. Općenito, za pogon motora snage 20 kilovata na sat bila je potrebna olovna baterija od 1 tone. Stoga je pronalaskom motora s unutrašnjim sagorijevanjem proizvodnja automobila počela naglo uzimati zamah, a električna vozila su zaboravljena sve dok se nisu pojavili ozbiljni ekološki problemi. Prvo, razvoj efekta staklene bašte s naknadnim nepovratnim klimatskim promjenama i, drugo, smanjenje imuniteta mnogih ljudi zbog kršenja temelja genetskog naslijeđa.

Ove probleme izazvale su otrovne supstance, koje se u dovoljno velikim količinama nalaze u izduvnim gasovima motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Rješenje problema je smanjenje nivoa toksičnosti izduvnih plinova, posebno ugljičnog monoksida i ugljičnog dioksida, uprkos činjenici da obim proizvodnje automobila raste.

Naučnici su, sprovodeći niz studija, zacrtali nekoliko pravaca za rješavanje ovih problema, od kojih je jedan proizvodnja električnih vozila. To je, zapravo, prva tehnologija koja je službeno postigla status nulte emisije i već je na tržištu.

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

U našoj zemlji, Volga Automobile Tvornica se uglavnom bavi razvojem električnih vozila, ne računajući dizajnerske firme. U njegovom arsenalu su VAZ-2109E, VAZ-2131E, Elf, Rapan i porodica električnih vozila Golf. Mora se reći da su operativni troškovi u električnom automobilu znatno manji nego kod standardnog automobila, što zahtijeva troškove održavanja hlađenja, napajanja i izduvnih sistema. Trajnost elektromotora je oko deset hiljada sati.

Tako se broj operacija održavanja elektromotora svodi na minimum. Na primjer, DC motoru je potrebna samo periodična promjena četkica, dok moderniji trofazni motori i AC sinhroni motori ne zahtijevaju gotovo nikakvo održavanje.

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

Zašto, unatoč tišini, jednostavnosti rada i nultim emisijama, električni automobil nije postao masovno prijevozno sredstvo? Glavni problem je nesavršenost baterija: mala kilometraža sa jednim punjenjem, dugi ciklusi punjenja i visoka cijena. Trenutno se oslanjaju na nikl-metal hidridne i litijum-jonske baterije. Rusija je već započela proizvodnju pilot serija nikl-metal hidridnih baterija, ali za sada se radi samo eksperimentalni rad s litijum-jonskim baterijama.

Uprkos ovim nedostacima, Evropljani vjeruju u električna vozila kao način čišćenja jako zagađenih ulica. Drugo je pitanje da li će električni automobil postati prava alternativa automobilu. Ali njegova upotreba u megagradovima, odmaralištima, parkovima, odnosno u područjima sa povećanim ekološkim zahtjevima, potpuno je opravdana.

dimetil eter

Jedan od najakutnijih ekoloških problema velikih gradova je progresivno zagađenje njihovog vazdušnog bazena štetnim emisijama iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem (u Moskvi 1986. godine - 870 hiljada tona, 1995. godine - 1,7 miliona tona). Poznate metode za smanjenje toksičnosti motora, kao što je upotreba katalitičke obrade izduvnih gasova, upotreba alternativnih goriva kao što su metanol, etanol, prirodni gas ne dovode do radikalnog rešenja ovog problema.

Jedno od rješenja moglo bi biti prilagođavanje motora za rad na novom alternativnom gorivu - dimetil etru (DME). Njegovi povoljni fizičko-hemijski parametri doprinose potpunoj eliminaciji dima iz izduvnih gasova i smanjuju njihovu toksičnost (kao i buku).

Dimetil etar (CH3-O-CH3) ima veoma važna svojstva - gasovit je u normalnim uslovima i njegovi molekuli nemaju hemijske veze ugljenik-ugljenik koje doprinose stvaranju čađi tokom sagorevanja. Trenutno se DME uglavnom koristi kao pogonsko gorivo u aerosol bocama.

Trenutno se u velikom broju zemalja razrađuju metode prilagođavanja motora za rad na DME. Na primjer, u Danskoj se već provode operativna ispitivanja gradskih autobusa prilagođenih za rad na DME. U našoj zemlji se inicijativno od 1996. godine radi na konverziji dizel motora u DME u NIID-u, koji ima dugogodišnje iskustvo u stvaranju dizel motora posebne namjene. Očekuje se da će kao rezultat ovog rada biti osigurano radikalno smanjenje toksičnosti automobilskih motora na nivo stranih standarda za 2000. godinu.

Za stvaranje ekološki prihvatljivog automobila korišten je "AMO ZIL" 5301 ("Bull") s dizel motorom D-245.12 proizveden od strane Minsk motorne tvornice. Motor opremljen turbo punjačem ima nazivnu snagu od 80 kW pri brzini od 2400 o/min.

Standardi toksičnosti izduvnih gasova prema UNECE propisu 49:

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

Indikatori emisije pri radu prema eksternim karakteristikama:

Ispostavilo se da su snaga i efikasnost (u energetskom ekvivalentu) motora kada ga pokreće DME i dizel gorivo gotovo isti. U svim režimima rada, uključujući paljenje i prazan hod, motor je stabilno radio na DME sa potpuno bezdimnim izduvnim gasom (koeficijent optičke gustine K = 0), dok je pri radu na dizel gorivo uočen tipičan nivo dima izduvnih gasova dizela, koji odgovara K = 17 ...28%.

Nivo apsolutnih i specifičnih štetnih emisija tokom rada na DME, procijenjen prema metodologiji UNECE Uredbe br. 49-02, imao je sljedeće karakteristike:

Nivo emisije dušikovih oksida (NOx) u svim režimima bio je znatno manji nego kod dizel goriva. Posebno značajna razlika - smanjenje za 2 ... 3 puta - uočena je u najopterećenijim režimima Ne = 50 ... 100%.

Pri opterećenju Ne=50...100% pri režimu maksimalnog obrtnog momenta (n=1600 o/min), nivo emisije nesagorelih ugljovodonika (HC) smanjen je za 20...70% u odnosu na dizel gorivo, a pri režimima malog opterećenja ( Ne =10...20%) značajno je premašio nivo na dizel gorivo, dostigavši ​​2000...3000 ppm.

Nivo emisije ugljičnog monoksida (CO) tokom rada na DME u svim režimima premašio je odgovarajuće vrijednosti na dizel gorivu, dostigavši ​​1000 ppm.

U poređenju sa prirodnim gasom, rad motora u eksternim karakterističnim režimima na DME omogućio je smanjenje emisije NOx - za 2,5 ... 3,0 puta, CO - za 5 ... 6 puta, i CH - za 3,0 ... 3,5 puta.

Prirodni plin kao gorivo za transportni motor (bez upotrebe pretvarača) ima prednosti samo u odnosu na benzin. Stoga programi za pretvaranje motora i prelazak na plinsko gorivo predviđaju upotrebu 3-stepenih katalitičkih pretvarača, na primjer, J. Mattheya sa stepenom prečišćavanja plina: od NOx - 35 ... 80%, od CO - 85 ... 95%, od CH - 50...80%. I samo u ovom slučaju se približava nivo štetnih emisija koji se postiže pri radu na DME bez dodatnog prečišćavanja izduvnih gasova.

Smanjenje emisije CO i CH zabilježeno u eksperimentima s DME pri niskim opterećenjima može se postići optimizacijom dovoda goriva i zraka. Upotreba katalizatora kada motor radi na DME će dovesti do gotovo potpunog eliminacije štetnih emisija.

U smislu prvih mjera za poboljšanje procesa rada pri režimima malog opterećenja, gdje se uočava povećan nivo emisije CO i CH, pripremljen je eksperimentalni projekat izduvnog puta motora za ispitivanje, zaobilazeći dio izduvnih plinova pored turbopunjač. Osim toga, dodatno se unapređuje sistem goriva kamiona.

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

Zaključak

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

Mogućnost prevazilaženja ćorsokaka prelaskom gradskog voznog parka na električnu vuču nije rješenje problema, budući da je ukupni koeficijent performansi (COP) električnog vozila (ako ga računamo od trenutka prijema električne energije do činjenice da električni transport se kreće) je otprilike upola manja od efikasnosti modernog automobila opremljenog motorom sa unutrašnjim sagorevanjem. Dakle, da bi se omogućilo kretanje gradskog prevoza baziranog na električnim vozilima, biće potrebno sagoreti duplo više fosilnih goriva nego što je potrebno za kretanje modernog voznog parka. Do danas, jedini racionalan način rješavanja trenutnog problema je stvaranje strojeva s motorom s unutarnjim sagorijevanjem koji rade u režimu najniže moguće potrošnje goriva uz minimalnu toksičnost izduvnih gasova. Istovremeno, naravno, moraju se održavati svi potrebni pokazatelji performansi transportne jedinice, bilo da se radi o putničkom taksiju ili teškom kamionu.

Da bi se riješio ekološki problem transporta, potrebno je stvoriti elektranu (PP) koja uključuje motor s unutarnjim sagorijevanjem (ICE) i pruža mogućnost da ICE radi u konstantnom režimu minimalne specifične potrošnje goriva uz minimalnu toksičnost izduvnih gasova. . Tradicionalna vozila sa postepenim prijenosom energije iz elektrane na pogonske kotače ne mogu suštinski riješiti problem, jer se kontrola brzine takvih vozila vrši prebacivanjem motora s unutrašnjim sagorijevanjem na parcijalne režime uz obavezno napuštanje radnog prostora sa minimalna potrošnja goriva i minimalna toksičnost izduvnih gasova. Većina korištenih kontinuirano varijabilnih mjenjača također ne rješava radikalno problem. Najpoznatiji u inženjerskoj praksi hidromehanički prijenos, kao i mehanički, omogućava kontrolu brzine vozila prebacivanjem motora s unutarnjim sagorijevanjem na parcijalne režime rada uz odlazak iz zone minimalne potrošnje goriva i minimalne toksičnosti. Osim toga, nešto niža efikasnost takvih mjenjača dovodi do blagog povećanja potrošnje goriva u odnosu na stepenasti mehanički prijenos.

Spisak korištenih izvora

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

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

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

4. Maksimalno dozvoljene koncentracije štetnih materija u vazduhu i vodi. - L.: Hemija, 1985.-456s.

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

Načini rješavanja ekoloških problema grada: ekološki problemi i zagađenje zraka, tla, radijacije, vode teritorije. Rješavanje ekoloških problema: dovođenje u sanitarne standarde, smanjenje emisija, reciklaža.

sažetak, dodan 30.10.2012


Šta je ekologija. Zašto se ekološko stanje životne sredine pogoršava. Glavni ekološki problemi našeg vremena. Glavni ekološki problemi u regionu. Kako riješiti ekološke probleme i spriječiti zagađenje okoliša.

seminarski rad, dodan 28.09.2014


Efikasnost korištenja vodnih resursa u slivu Volge. Savremeni ekološki problemi zagađenja vode u slivu Volge i načini njihovog rješavanja. Geoekološki problemi korištenja resursa malih rijeka i poplavne ravnice Volga-Ahtuba.

sažetak, dodan 30.08.2009


Karakteristike ekoloških problema našeg vremena. Glavni ekološki problemi istraživanog područja. Analiza periodike o problemu istraživanja. Načini sprečavanja zagađenja životne sredine: vazduh, voda, zemljište. Problem otpada.

seminarski rad, dodan 06.10.2014


Razmatranje uređaja i principa rada termalnih četverotaktnih motora s unutarnjim sagorijevanjem, karakterističnih karakteristika karburatorskih i dizel motora. Opis hemijskog sastava izduvnih gasova i uticaja emisija na životnu sredinu.

prezentacija, dodano 13.05.2011


Potreba za standardizacijom ekoloških performansi motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Ženevski sporazum, ekološki standardi raznih zemalja svijeta. Zahtjevi za automobilsko gorivo, certifikacija motora sa unutrašnjim sagorijevanjem u Rusiji. Načini smanjenja emisija i toksičnosti.

seminarski rad, dodan 09.04.2012


Glavni ekološki problemi: uništavanje prirodne sredine, zagađenje atmosfere, tla i vode. Problem ozonskog omotača, kiselih padavina, efekta staklene bašte i prenaseljenosti planete. Načini rješavanja nedostatka energije i sirovina.

prezentacija, dodano 06.03.2015


Glavni ekološki problemi našeg vremena. Uticaj privrednih aktivnosti ljudi na prirodnu sredinu. Načini rješavanja ekoloških problema u regijama država. Uništavanje ozonskog omotača, efekat staklene bašte, zagađenje životne sredine.

sažetak, dodan 26.08.2014


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

sažetak, dodan 18.01.2009


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

Analiza problema proširenja mehanizama Kyoto protokola nakon završetka prvog perioda obaveza

diplomski rad

2.3 Određivanje kategorija izvora emisije povezanih sa sagorijevanjem goriva za energetske potrebe

Revidirane IPCC smjernice iz 1996. uvode sljedeću klasifikaciju glavnih kategorija izvora:

1) Energija. U ovu kategoriju spadaju termoelektrane i termoelektrane RAO UES, te regionalne AO ​​Energos, industrijske termoelektrane, druge elektrane, komunalne i industrijske kotlarnice koje snabdijevaju javnu mrežu energijom za potrebe snabdijevanja električnom i toplotnom energijom u regionu, kao i preduzeća u industriji goriva. U obzir se uzimaju potrošnja goriva za proizvodnju električne i toplotne energije i za sopstvene potrebe, kao i gubici;

2) Industrija i građevinarstvo. Ukupno, ova kategorija uključuje preduzeća svih industrija koje posluju u regionu, uključujući crnu metalurgiju, obojenu metalurgiju, hemijsku i petrohemijsku industriju, laku industriju, prehrambenu industriju, šumarstvo (seča) i preradu drveta i celuloze i papira, mašinogradnju, proizvodnju građevinski materijal i sama konstrukcija itd. U obzir se uzima potrošnja sagorijenog goriva za sve krajnje (sopstvene) energetske potrebe u svim glavnim (proizvodnim) i pomoćnim radnjama i objektima preduzeća (organizacija);

3) Transport. Uključuje željeznicu, zrak, vodu, put i cjevovod. Uzima se u obzir potrošnja goriva sagorenog direktno u vozilima, isključujući transport na farmi i pomoćne potrebe transportnih preduzeća;

4) Javni sektor obuhvata socijalne usluge, urbanu privredu, trgovinu, javno ugostiteljstvo i usluge. Uzima se u obzir potrošnja goriva koje preduzeća direktno sagorevaju za potrebe finalne energije;

5) Stanovništvo. Uzima se u obzir potrošnja sagorijenog goriva u domaćinstvu za različite energetske potrebe;

6) Poljoprivreda. Uzima se u obzir potrošnja goriva sagorenog iz stacionarnih i mobilnih izvora tokom različitih poljoprivrednih aktivnosti od strane organizacija bilo koje vrste. To je zbog sastava informacija o potrošnji goriva i energije u poljoprivredi, usvojenih u ruskoj statistici;

7) Ostali stacionarni i mobilni izvori. Uzima se u obzir potrošnja sagorijenog goriva za sve ostale potrebe, za koju postoje statistički podaci o potrošnji goriva, ali nije jasno u koju kategoriju bi ga trebalo svrstati.

UNFCCC također ima niz karakteristika u pitanju vlasništva nad emisijama stakleničkih plinova, koje treba posebno istaći.

Emisije iz proizvodnje električne energije su u potpunom vlasništvu osobe koja ju je proizvela (i prodala). Odnosno, ušteda električne energije je smanjenje emisije gasova staklene bašte samo ako je i elektrana uključena u projekat ili program smanjenja emisija i smanjenje se stvarno posmatra u elektrani.

Emisije povezane s gorivom iz bunkera koje se prodaje brodovima i zrakoplovima koji su međunarodna vozila prijavljuju se zasebno i nisu uključene u nacionalne emisije. Odnosno, za sada su faktički isključeni iz sistema kontrole emisija zbog nemogućnosti postizanja konsenzusa o pitanju vlasništva nad emisijom (luka za otpremu goriva, zastava plovila, registracija plovila itd.).

Emisije povezane sa odlaganjem i preradom otpada ne pripadaju preduzećima koja proizvode otpad, već organizacijama uključenim u rad deponija i postrojenja za tretman.

Emisije stakleničkih plinova se tamo po pravilu procjenjuju prema bruto podacima o preradi čvrstog ili tekućeg otpada.

Emisije od sagorijevanja ili razgradnje drveta i proizvoda od drveta, kao i poljoprivrednog otpada (slama i sl.), pretpostavljaju se tamo gdje je drvo posječeno iu godini sječe. Postoji vrlo važna posljedica ovoga: korištenje proizvoda ili otpadnog drveta kao goriva nije emisija. Pretpostavlja se da je uklanjanje drva iz šume već uzeto u obzir kao emisija prilikom izračunavanja ukupnog šumskog bilansa CO 2 (apsorpcija minus emisija).

Postoje direktne i indirektne emisije stakleničkih plinova.

Direktne emisije gasova staklene bašte su emisije iz izvora koji su u vlasništvu ili pod kontrolom preduzeća koje sprovodi inventarizaciju, kao što su emisije iz kotlova, proizvodnih i ventilacionih instalacija kroz fabričke dimnjake, emisije iz vozila u vlasništvu preduzeća.

Indirektne emisije gasova staklene bašte su emisije koje nastaju kao rezultat delatnosti ovog preduzeća, ali van njegove kontrole, na primer: emisije iz proizvodnje električne energije koju preduzeće kupuje; emisije iz proizvodnje proizvoda kupljenih po ugovoru; emisije povezane s korištenjem proizvedenih proizvoda. Prema metodologiji IPCC-a, inventar podrazumijeva uzimanje u obzir samo direktnih emisija. Metodologije inventara na nivou kompanije, kao što je Protokol o obračunu stakleničkih plinova koji je razvio Svjetski poslovni savjet za održivi razvoj, preporučuju uzimanje u obzir indirektnih emisija u određenim slučajevima. Također, prilikom planiranja projekata smanjenja emisija poželjno je barem približno procijeniti indirektne emisije, jer njihove promjene kao rezultat projekta mogu značajno povećati ili smanjiti vrijednost projekta.

Apsorpcija CO 2 šumama i poljoprivrednim zemljištem je "minus emisija".

Prema UNFCCC i Protokolu iz Kjota, apsorpcija (koja se naziva i ponori ili uklanjanje stakleničkih plinova) također se uzima u obzir, ali odvojeno od emisija. U nekim slučajevima, smatra se da je to ekvivalentno emisijama, na primjer kada se izračunavaju obaveze na nivou zemlje za prvi period obaveze prema Kjoto protokolu. Ali u većini slučajeva, upijanje CO2 od strane šuma je vrlo nejednako, što u određenoj mjeri odražava privremenost i nestabilnost takve apsorpcije, jer šume ne mogu zauvijek skladištiti ugljik, na kraju se drvo ili raspada ili sagorijeva - a CO 2 se vraća nazad. u atmosferi. Za to su uvedene posebne apsorpcijske jedinice, postoje snažna ograničenja za vrste šumskih projekata itd.

U metodološkom smislu, pitanja apsorpcionog računovodstva još uvijek nisu konačno riješena na međunarodnom nivou. Na primjer, IPCC metodologija uopće ne uključuje poglavlje o apsorpciji zbog promjene namjene zemljišta. Zbog velikih poteškoća, odlučeno je da se pripremi poseban metodološki priručnik, na kojem se rad privodi kraju.

Budući da je ova publikacija opšteobrazovnog karaktera, bez naglaska na šumarske djelatnosti, ovdje nije detaljno razmatran ogroman niz problema i poteškoća u obračunu apsorpcije CO 2 u šumama.

Poznate tehnike inventara omogućavaju vam da pristupite vrlo fleksibilno. Oni praktično podrazumijevaju nekoliko "nivoa" detalja i preciznosti u procjeni odstupanja. Najjednostavniji nivo (nivo 1) obično zahteva minimum podataka i analitičkih sposobnosti. Složeniji (Tier 2) je zasnovan na detaljnim podacima i obično uzima u obzir specifičnosti zemlje/regiona. Najviši nivo (Tier 3) podrazumijeva dezagregaciju podataka na nivo preduzeća i pojedinačnih instalacija i direktna mjerenja emisija većine gasova.

Obavezna upotreba jednog ili drugog nivoa obično nije regulisana međunarodnom metodologijom, već zavisi od odluka na nacionalnom nivou. Ova pitanja su detaljno razmotrena u nastavku, u metodološkom dijelu.

U velikoj većini slučajeva, emisije iz izvora se ne mjere, već se izračunavaju iz podataka o potrošnji goriva i proizvodnji (ako proizvodnja dovodi do emisije stakleničkih plinova) itd. U najopćenitijem obliku, izračun se zasniva na shemi:

(podaci o nekoj aktivnosti, kao što je sagorijevanje goriva) x (faktori emisije) = (emisije)

Vodeno-ekološka analiza korištenja gradskih voda

Prosječna dnevna potrošnja vode određena je formulom Qday. prosjek = , m3/dan, gdje je Kn koeficijent koji uzima u obzir potrošnju vode za potrebe ustanova, organizacija i preduzeća društveno garantovanih usluga...

Određivanje emisije zagađujućih materija iz sagorevanja goriva motornih vozila

Stanje problema Na robnoj berzi nudi se 5 razreda uglja po jednoj ceni - 1,0 rubalja / GJ, potrebno je odrediti (uzimajući u obzir ekološka svojstva različitih vrsta i vrsta uglja) najisplativiju opciju za snabdevanje preduzeća gorivom...

Procjena uticaja proizvodnje stakloplastike na okoliš

Organizirani izvori u preduzeću uključuju ventilacijski šaht, neorganizirani izvori uključuju skladište gotovih proizvoda, skladište za skladištenje bobina staklenog snopa, platformu za pumpanje sirovina kada se isporučuju cisternama...

Izrada projekta za maksimalno dozvoljene emisije i monitoring životne sredine hotela Oktyabrskaya

Inventar emisija (u skladu sa GOST 17.2.1.04--77) je sistematizacija informacija o distribuciji izvora na teritoriji preduzeća, parametrima izvora emisije ...

Proračun emisija iz fabrike keramičkih tegli

Kotlarnica MK-151 radi na gorivo iz Apsatk uglja SS i uglja iz drugih nalazišta. Emisije zagađujućih materija u atmosferu date su u tabeli 1. Tabela 1 - Emisije zagađujućih materija pri sagorevanju goriva u kotlovskim agregatima „KVSM-1...

Proračun emisije ugljene prašine

Procijenjena potrošnja goriva se izračunava na sljedeći način (formula (7)): , (7) gdje je Vs - procijenjena potrošnja goriva, t/god; B - stvarna potrošnja goriva, 1166,5 tona/god; q4 - gubitak toplote od mehaničkog nepotpunog sagorevanja, 9,8%...

Metoda je osmišljena za proračun emisija štetnih materija iz gasovitih produkata sagorevanja pri sagorevanju čvrstih goriva, lož ulja i gasa u ložištima industrijskih i komunalnih kotlova i kućnih generatora toplote...

Analizirati sadržaj neorganskih i organskih zagađivača (tenzida, bojila, teških metala i dr.) u otpadnim vodama tekstilnih preduzeća, identifikovati tehnološka rješenja...

Savremeni geoekološki problemi tekstilne industrije

Preduzeća industrije uglja imaju značajan negativan uticaj na vodne i zemljišne resurse. Glavni izvori emisije štetnih materija u atmosferu su industrijski ...

Ekološka procjena izvora emisije čađi i pentana iz kotlarnice teretno-putničke luke i utvrđivanje zagađenosti površinskog sloja atmosfere čađom

U skladu sa zahtjevima GOST 17.2.302.78, za izvor emisije (stacionarni ili mobilni) postavlja se maksimalno dozvoljeno ispuštanje svake štetne tvari u atmosferu (MPI), što uzima u obzir ...

Za izračunavanje količine zagađivača koji se oslobađa tokom galvanskog tretmana, usvojen je specifični indikator q, koji se odnosi na površinu galvanske kupke (vidi tabelu 2.21). U ovom slučaju, količina zagađivača (g/s)...

Ekološka opravdanost projektovanog industrijskog objekta

U kontekstu negativnih promjena u kvalitativnom sastavu atmosferskog zraka pod utjecajem antropogenih faktora, najvažniji zadatak je u potpunosti uzeti u obzir emisije zagađujućih tvari i procijeniti njihov uticaj na životnu sredinu...

Energetsko zagađenje

Termoelektrane kao gorivo koriste ugalj, naftu i naftne derivate, prirodni plin, a rjeđe drvo i treset. Glavne komponente zapaljivih materijala su ugljenik, vodonik i kiseonik...

Utjecaj termoelektrana na okoliš u velikoj mjeri ovisi o vrsti goriva koje se sagorijeva (čvrsto i tekuće).

Kada gori čvrsto gorivo leteći pepeo sa česticama neizgorelog goriva, sumpornim i sumpornim anhidridima, azotnim oksidima, određenom količinom jedinjenja fluora, kao i gasoviti produkti nepotpunog sagorevanja goriva ulaze u atmosferu. Leteći pepeo u nekim slučajevima sadrži, pored netoksičnih komponenti, više štetnih nečistoća. Dakle, u pepelu donjeckih antracita, arsen se nalazi u malim količinama, au pepelu Ekibastuza i nekih drugih naslaga - slobodni silicijum dioksid, u pepelu škriljaca i ugljeva Kansk-Achinskog bazena - slobodni kalcijev oksid.

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

Treset. Postoji niz negativnih uticaja na životnu sredinu povezanih sa korišćenjem energije treseta kao rezultat eksploatacije treseta u velikim razmerama. To uključuje, posebno, kršenje režima vodnih sistema, promjene krajolika i pokrivača tla na mjestima vađenja treseta, pogoršanje kvalitete lokalnih izvora slatke vode i zagađenje zračnog sliva, te oštro pogoršanje životnih uslova. životinja. Značajne ekološke poteškoće također se javljaju u vezi sa potrebom transporta i skladištenja treseta.

Kada gori tečno gorivo(loživo ulje) sa dimnim gasovima u atmosferski vazduh ulaze: sumporni i sumporni anhidridi, oksidi azota, jedinjenja vanadijuma, natrijumove soli, kao i materije koje se uklanjaju sa površine kotlova tokom čišćenja. Sa stanovišta životne sredine, tečna goriva su „higijenija“. Istovremeno, potpuno nestaje problem deponija pepela, koje zauzimaju velike površine, isključuju njihovu korisnu upotrebu i izvor su stalnog zagađenja atmosfere na području stanice zbog odnošenja dijela pepela vjetrovima. U produktima sagorevanja tečnih goriva nema letećeg pepela.

Prirodni gas. Kada se prirodni plin sagorijeva, dušikovi oksidi su značajan zagađivač zraka. Međutim, emisija dušikovih oksida kada se prirodni plin sagorijeva u termoelektranama u prosjeku je 20% manja nego kada se sagorijeva ugalj. To nije zbog svojstava samog goriva, već zbog posebnosti procesa sagorijevanja. Odnos viška vazduha za sagorevanje uglja je manji nego za sagorevanje prirodnog gasa. Dakle, prirodni plin je ekološki najprihvatljivija vrsta energetskog goriva u smislu oslobađanja dušikovih oksida tokom sagorijevanja.

Složeni uticaj termoelektrana na biosferu u cjelini ilustrovan je u tabeli. jedan.

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

U termoenergetskoj industriji izvor masovnih atmosferskih emisija i čvrstog otpada velike tonaže su termoelektrane, preduzeća i instalacije paroenergetskih objekata, odnosno sva preduzeća čiji je rad vezan za sagorevanje goriva.

Zajedno sa gasovitim emisijama, termoenergetika proizvodi ogromne mase čvrstog otpada. To uključuje pepeo i šljaku.

Postrojenja za pripremu otpadnog uglja sadrže 55-60% SiO 2 , 22-26% Al 2 O 3 , 5-12% Fe 2 O 3 , 0,5-1% CaO, 4-4,5% K 2 O i Na 2 O i do 5% C. Ulaze u deponije, koje proizvode prašinu, dim i drastično pogoršavaju stanje atmosfere i okolnih teritorija.

Život na Zemlji nastao je u redukcijskoj atmosferi, a tek mnogo kasnije, nakon oko 2 milijarde godina, biosfera je postepeno transformirala redukujuću atmosferu u oksidirajuću. Istovremeno, živa tvar je prethodno uklanjala različite tvari iz atmosfere, posebno ugljični dioksid, formirajući ogromne naslage krečnjaka i drugih spojeva koji sadrže ugljik. Sada je naša tehnogena civilizacija generisala snažan protok redukcijskih gasova, prvenstveno zbog sagorevanja fosilnih goriva u cilju dobijanja energije. Za 30 godina, od 1970. do 2000. godine, oko 450 milijardi barela nafte, 90 milijardi tona uglja, 11 triliona. m 3 gasa (tabela 2).

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

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

Za elektranu na ugalj potrebno je 3,6 miliona tona uglja, 150 m 3 vode i oko 30 milijardi m 3 vazduha godišnje. Ove brojke ne uzimaju u obzir ekološke poremećaje povezane sa vađenjem i transportom uglja.

S obzirom da takva elektrana aktivno radi nekoliko decenija, onda se njen uticaj može uporediti sa uticajem vulkana. Ali ako potonji obično izbacuje proizvode vulkanizma u velikim količinama odjednom, onda elektrana to čini cijelo vrijeme. Desecima milenijuma vulkanska aktivnost nije mogla primjetnije utjecati na sastav atmosfere, a ljudska ekonomska aktivnost je uzrokovala takve promjene tokom nekih 100-200 godina, uglavnom zbog sagorijevanja fosilnih goriva i emisije stakleničkih plinova od strane uništenih i deformisanim ekosistemima.

Efikasnost elektrana je još uvijek niska i iznosi 30-40%, većina goriva se sagorijeva uzalud. Primljena energija se koristi na ovaj ili onaj način i na kraju se pretvara u toplinu, odnosno, pored hemijskog zagađenja, u biosferu ulazi i toplotno zagađenje.

Zagađenje i otpad iz energetskih objekata u obliku gasne, tečne i čvrste faze raspoređeni su u dva toka: jedan izaziva globalne promene, a drugi regionalne i lokalne. Isto važi i za druge sektore privrede, ali sagorevanje energije i fosilnih goriva i dalje ostaje izvor velikih globalnih zagađivača. Oni ulaze u atmosferu, a zbog njihove akumulacije mijenja se koncentracija malih plinovitih komponenti atmosfere, uključujući i stakleničke plinove. U atmosferi su se pojavili plinovi koji su prije praktički odsutni u njoj - hlorofluorougljici. Riječ je o globalnim zagađivačima koji imaju visok efekat staklene bašte i istovremeno učestvuju u uništavanju stratosferskog ozonskog zaslona.

Dakle, treba napomenuti da u sadašnjoj fazi termoelektrane emituju u atmosferu oko 20% ukupne količine cjelokupnog opasnog industrijskog otpada. Oni značajno utječu na okoliš područja svoje lokacije i stanje biosfere u cjelini. Najštetnije su kondenzacijske elektrane koje rade na niskokvalitetna goriva. Dakle, kada se na stanici sagoreva 1 sat 1060 tona donjeckog uglja, iz peći kotlova se ukloni 34,5 tona šljake, 193,5 tona pepela se uklanja iz bunkera elektrofiltera koji čiste gasove za 99%, a 10 miliona m 3 se emituju u atmosferu kroz cijevi dimnih plinova. Ovi gasovi, pored ostataka azota i kiseonika, sadrže 2350 tona ugljen-dioksida, 251 tonu vodene pare, 34 tone sumpor-dioksida, 9,34 tone azotnih oksida (u smislu dioksida) i 2 tone letećeg pepela koji nije „uhvaćen”. ” elektrostatičkim filterima.

Otpadne vode iz termoelektrana i atmosferske vode sa njihovog područja, kontaminirane otpadom iz tehnoloških ciklusa elektrana i koje sadrže vanadijum, nikl, fluor, fenole i naftne derivate, prilikom ispuštanja u vodna tijela mogu uticati na kvalitet vode i vodene organizme. Promjena kemijskog sastava određenih tvari dovodi do narušavanja stanišnih uvjeta uspostavljenih u akumulaciji i utiče na sastav vrsta i brojnost vodenih organizama i bakterija, te u konačnici može dovesti do kršenja procesa samopročišćavanja vodenih tijela. od zagađenja i do pogoršanja njihovog sanitarnog stanja.

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

Zona grijanja, formirana na ušću tople "rijeke", svojevrsni je dio rezervoara, u kojem je temperatura maksimalna na mjestu izlijevanja i opada s udaljenosti od njega. Grejne zone velikih termoelektrana zauzimaju površinu od nekoliko desetina kvadratnih kilometara. Zimi se polynyas formiraju u grijanoj zoni (u sjevernim i srednjim geografskim širinama). Tokom ljetnih mjeseci, temperature u grijanim zonama zavise od prirodne temperature ulazne vode. Ako je temperatura vode u rezervoaru 20 °C, onda u zoni grijanja može doseći 28-32 °C.

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

MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM I EKOLOGIJA.

1.3. Alternativna goriva

1.5. Neutralizacija

Bibliografija

MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM I EKOLOGIJA

1.1. Štetne emisije u sastavu izduvnih gasova i njihov uticaj na životinjski svet

Sa potpunim sagorijevanjem ugljikovodika, konačni proizvodi su ugljični dioksid i voda. Međutim, potpuno sagorevanje u klipnim motorima sa unutrašnjim sagorevanjem tehnički je nemoguće postići. Danas oko 60% ukupne količine štetnih materija koje se emituju u atmosferu velikih gradova otpada na drumski saobraćaj.

Sastav izduvnih gasova motora sa unutrašnjim sagorevanjem uključuje više od 200 različitih hemikalija. Među njima:

• proizvodi nepotpunog izgaranja u obliku ugljičnog monoksida, aldehida, ketona, ugljikovodika, vodika, peroksidnih spojeva, čađi;
• proizvodi termičkih reakcija dušika s kisikom - dušikovi oksidi;
• spojevi neorganskih tvari koje su dio goriva - olovo i drugi teški metali, sumpor-dioksid i dr.;
• višak kiseonika.

Količina i sastav izduvnih gasova određuju se dizajnerskim karakteristikama motora, njihovim načinom rada, tehničkim stanjem, kvalitetom putnih površina, vremenskim uslovima. Na sl. 1.1 prikazane su zavisnosti sadržaja osnovnih materija u sastavu izduvnih gasova.

U tabeli. 1.1 prikazuje karakteristike gradskog ritma automobila i prosječne vrijednosti emisija u procentima njihove ukupne vrijednosti za puni ciklus konvencionalnog gradskog saobraćaja.

Ugljen-monoksid (CO) nastaje u motorima tokom sagorevanja obogaćenih smeša vazduh-gorivo, kao i usled disocijacije ugljen-dioksida, na visokim temperaturama. U normalnim uslovima, CO je gas bez boje i mirisa. Toksičan učinak CO leži u njegovoj sposobnosti da dio hemoglobina u krvi pretvori u karboksihemoglobin, što uzrokuje kršenje tkivnog disanja. Uz to, CO ima direktan uticaj na biohemijske procese u tkivima, što dovodi do narušavanja metabolizma masti i ugljenih hidrata, ravnoteže vitamina itd. Toksičan efekat CO povezan je i sa njegovim direktnim dejstvom na ćelije centralnog nervnog sistema. Kada je izložen osobi, CO izaziva glavobolju, vrtoglavicu, umor, razdražljivost, pospanost i bol u predelu srca. Akutno trovanje se opaža kada se udahne zrak s koncentracijom CO većom od 2,5 mg/l tokom 1 sata.

Tabela 1.1

Karakteristike urbanog ritma automobila

Oksidi dušika u ispušnim plinovima nastaju kao rezultat reverzibilne oksidacije dušika atmosferskim kisikom pod utjecajem visokih temperatura i tlaka. Kako se izduvni plinovi hlade i razrjeđuju atmosferskim kisikom, dušikov oksid se pretvara u dioksid. Dušikov oksid (NO) je bezbojni gas, azot dioksid (NO 2) je crveno-smeđi gas karakterističnog mirisa. Dušikovi oksidi, kada se progutaju, spajaju se sa vodom. Istovremeno stvaraju spojeve dušične i dušične kiseline u respiratornom traktu. Dušikovi oksidi iritiraju sluzokožu očiju, nosa i usta. Izloženost NO 2 doprinosi razvoju plućnih bolesti. Simptomi trovanja se javljaju tek nakon 6 sati u vidu kašlja, gušenja, a moguć je i sve veći plućni edem. NOX je također uključen u stvaranje kiselih kiša.

Oksidi dušika i ugljovodonici su teži od zraka i mogu se akumulirati u blizini puteva i ulica. U njima se pod uticajem sunčeve svetlosti odvijaju različite hemijske reakcije. Razlaganje dušikovih oksida dovodi do stvaranja ozona (O 3). U normalnim uslovima ozon je nestabilan i brzo se razgrađuje, ali u prisustvu ugljovodonika proces njegovog razlaganja se usporava. Aktivno reagira s česticama vlage i drugim spojevima, stvarajući smog. Osim toga, ozon korodira oči i pluća.

Pojedinačni ugljovodonici CH (benzapiren) su najjači karcinogeni, čiji nosioci mogu biti čestice čađi.

Kada motor radi na olovnom benzinu, zbog razgradnje tetraetil olova nastaju čestice čvrstog olovnog oksida. U izduvnim gasovima nalaze se u obliku sitnih čestica veličine 1-5 mikrona, koje dugo ostaju u atmosferi. Prisustvo olova u vazduhu izaziva ozbiljna oštećenja organa za varenje, centralnog i perifernog nervnog sistema. Djelovanje olova na krv očituje se u smanjenju količine hemoglobina i uništavanju crvenih krvnih stanica.

Sastav izduvnih gasova dizel motora razlikuje se od benzinskih motora (tabela 10.2). Kod dizel motora sagorijevanje goriva je potpunije. Ovo proizvodi manje ugljičnog monoksida i nesagorjelih ugljikovodika. Ali, u isto vrijeme, zbog viška zraka u dizel motoru, stvara se veća količina dušikovih oksida.

Osim toga, rad dizel motora u određenim režimima karakterizira dim. Crni dim je proizvod nepotpunog sagorevanja i sastoji se od čestica ugljenika (čađi) veličine 0,1–0,3 µm. Bijeli dim, koji se uglavnom proizvodi kada motor radi u praznom hodu, sastoji se uglavnom od nadražujućih aldehida, isparenih čestica goriva i kapljica vode. Plavi dim nastaje kada se izduvni gasovi hlade na vazduhu. Sastoji se od kapljica tečnih ugljovodonika.

Karakteristika izduvnih gasova dizel motora je sadržaj kancerogenih policikličkih aromatičnih ugljikovodika, među kojima su najštetniji dioksin (ciklički eter) i benzapiren. Potonji, kao i olovo, pripada prvoj klasi opasnosti zagađivača. Dioksini i srodni spojevi su mnogo puta toksičniji od otrova kao što su kurare i kalijum cijanid.

Tabela 1.2

Količina toksičnih komponenti (u g),

nastaje tokom sagorevanja 1 kg goriva

Akreolin je takođe pronađen u izduvnim gasovima (posebno kada rade dizel motori). Ima miris sagorele masti i na nivoima iznad 0,004 mg/l izaziva iritaciju gornjih disajnih puteva, kao i upalu sluzokože očiju.

Supstance sadržane u izduvnim gasovima automobila mogu izazvati progresivno oštećenje centralnog nervnog sistema, jetre, bubrega, mozga, genitalnih organa, letargije, Parkinsonovog sindroma, upale pluća, endemske ataksije, gihta, raka bronhija, dermatitisa, intoksikacije, alergija, respiratornih i drugih bolesti . Vjerojatnost pojave bolesti raste kako se vrijeme izlaganja štetnim tvarima i njihova koncentracija povećava.

1.2. Zakonska ograničenja emisije štetnih materija

Prvi koraci za ograničavanje količine štetnih materija u izduvnim gasovima napravljeni su u Sjedinjenim Američkim Državama, gde je problem zagađenja gasom u velikim gradovima postao najaktuelniji nakon Drugog svetskog rata. Kasnih 60-ih, kada su se megagradovi Amerike i Japana počeli gušiti od smoga, vladine komisije ovih zemalja preuzele su inicijativu. Zakonski akti o obaveznom smanjenju toksičnih emisija iz novih automobila primorali su proizvođače da poboljšaju motore i razviju sisteme neutralizacije.

Godine 1970. u Sjedinjenim Državama usvojen je zakon prema kojem je nivo toksičnih komponenti u izduvnim gasovima automobila iz 1975. godine trebao biti manji od onog kod automobila iz 1960. godine: CH - za 87%, CO - za 82% i NOx - za 24%. Slični zahtjevi su legalizovani u Japanu i Evropi.

Razvoj panevropskih pravila, propisa i standarda u oblasti automobilske ekologije sprovodi Komitet za unutrašnji transport u okviru Ekonomske komisije Ujedinjenih nacija za Evropu (UNECE). Dokumenti koje izdaje zovu se Pravila UNECE i obavezni su za zemlje učesnice Ženevskog sporazuma iz 1958. godine, kojem se pridružila i Rusija.

Prema ovim pravilima, dozvoljene emisije štetnih materija su od 1993. godine ograničene: za ugljen monoksid sa 15 g/km 1991. na 2,2 g/km 1996. godine, a za zbir ugljovodonika i azotnih oksida sa 5,1 g/km 1991. godine. do 0,5 g/km 1996. 2000. godine uvedeni su još stroži standardi (slika 1.2). Oštro pooštravanje standarda predviđeno je i za dizel kamione (slika 1.3).

Rice. 1.2. Dinamika ograničenja emisije

za vozila do 3,5 tone (benzin)

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

Uz kvantitativno pooštravanje normi, dolazi i do njihove kvalitativne promjene. Umjesto ograničenja dima, uvedeno je racioniranje čvrstih čestica na čijoj se površini adsorbiraju aromatični ugljovodonici opasni po zdravlje ljudi, posebno benzapiren.

Regulacija emisije čestica ograničava količinu čestica u mnogo većoj mjeri nego ograničavanje dima, što omogućava da se procijeni samo ona količina čestica koja čini vidljivim izduvne plinove.

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

Kako bi se ograničila emisija toksičnih ugljovodonika, uvode se standardi za sadržaj grupe ugljovodonika bez metana u izduvnim gasovima. Planirano je uvođenje ograničenja na oslobađanje formaldehida. Predviđeno je ograničenje isparavanja goriva iz sistema napajanja automobila sa benzinskim motorima.

I u SAD-u i u UNECE pravilima regulirana je kilometraža automobila (80 hiljada i 160 hiljada km), pri čemu moraju biti u skladu sa utvrđenim standardima toksičnosti.

U Rusiji su standardi koji ograničavaju emisiju štetnih materija iz motornih vozila počeli da se uvode 70-ih godina: GOST 21393-75 „Automobili sa dizel motorima. Izduvni dim. Norme i metode mjerenja. Sigurnosni zahtjevi” i GOST 17.2.1.02-76 “Zaštita prirode. Atmosfera. Emisije iz motora automobila, traktora, samohodnih poljoprivrednih i cestogradnih mašina. Termini i definicije".

Osamdesetih godina GOST 17.2.2.03-87 „Zaštita prirode. Atmosfera. Norme i metode za mjerenje sadržaja ugljičnog monoksida i ugljovodonika u izduvnim gasovima vozila sa benzinskim motorima. Sigurnosni zahtjevi” i GOST 17.2.2.01-84 “Zaštita prirode. Atmosfera. Dizeli su automobilski. Izduvni dim. Norme i metode mjerenja”.

Norme su, u skladu sa rastom flote i orijentacijom na slične UNECE propise, postepeno pooštravane. Međutim, već od početka 90-ih, ruski standardi u pogledu krutosti počeli su biti značajno inferiorniji od standarda koje je uvela UNECE.

Razlozi zaostatka su nepripremljenost infrastrukture za rad automobilske i traktorske opreme. Za prevenciju, popravku i održavanje vozila opremljenih elektronikom i sistemima za neutralizaciju potrebna je razvijena mreža servisnih stanica sa kvalifikovanim osobljem, savremenom opremom za popravku i mjernom opremom, uključujući i na terenu.

Na snazi ​​je GOST 2084-77, koji predviđa proizvodnju u Rusiji benzina koji sadrže olovni tetraetilen. Transport i skladištenje goriva ne garantuju da olovni ostaci neće dospeti u bezolovni benzin. Ne postoje uslovi pod kojima bi vlasnicima automobila sa sistemima za neutralizaciju bila zagarantovana mogućnost dolivanja benzina sa olovnim aditivima.

Ipak, radi se na pooštravanju ekoloških zahtjeva. Uredbom Državnog standarda Ruske Federacije od 1. aprila 1998. br. 19 odobrena su „Pravila za obavljanje poslova u sistemu sertifikacije motornih vozila i prikolica“, koja određuju privremeni postupak za primjenu UNECE-a u Rusiji. Pravila br. 834 i br. 495.

1. januara 1999. GOST R 51105.97 „Goriva za motore sa unutrašnjim sagorevanjem. Bezolovni benzin. Specifikacije”. U maju 1999. godine, Gosstandart je usvojio rezoluciju o donošenju državnih standarda koji ograničavaju emisiju zagađujućih materija iz automobila. Standardi sadrže autentičan tekst sa UNECE Pravilnikom br. 49 i br. 83 i stupaju na snagu 1. jula 2000. Iste godine standard GOST R 51832-2001 „Motori sa unutrašnjim sagorevanjem na benzin na pogon i motorna vozila ” je usvojen. bruto težine veće od 3,5 tone, opremljen ovim motorima. Emisije štetnih materija. Tehnički zahtjevi i metode ispitivanja”. 1. januara 2004. GOST R 52033-2003 „Vozila sa benzinskim motorima. Emisije zagađujućih materija sa izduvnim gasovima. Norme i metode kontrole u ocjeni tehničkog stanja”.

Kako bi se uskladili sa sve strožim standardima za emisiju zagađujućih materija, proizvođači automobilske opreme unapređuju sisteme napajanja i paljenja, koriste alternativna goriva, neutrališu izduvne gasove i razvijaju kombinovane elektrane.

1.3. Alternativna goriva

U cijelom svijetu se velika pažnja poklanja zamjeni tečnih naftnih goriva tečnim ugljovodoničnim gasom (mešavina propan-butan) i komprimovanim prirodnim gasom (metan), kao i smešama koje sadrže alkohol. U tabeli. 1.3 prikazani su uporedni pokazatelji emisije štetnih materija pri radu motora sa unutrašnjim sagorevanjem na različita goriva.

Tabela 1.3

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

U zemljama sa toplom klimom, automobili sa motorima koji rade na alkoholna goriva (metanol i etanol) postali su široko rasprostranjeni. Upotreba alkohola smanjuje emisiju štetnih materija za 20-25%. Nedostaci alkoholnih goriva uključuju značajno pogoršanje startnih kvaliteta motora i visoku korozivnost i toksičnost samog metanola. U Rusiji se alkoholna goriva za automobile trenutno ne koriste.

Sve veća pažnja, kako kod nas, tako i u inostranstvu, poklanja se ideji korišćenja vodonika. Perspektive ovog goriva određuju njegova ekološka prihvatljivost (za automobile koji rade na ovo gorivo, emisija ugljičnog monoksida je smanjena za 30-50 puta, dušikovih oksida za 3-5 puta, a ugljikovodika za 2-2,5 puta), neograničenosti i obnovljivost sirovina. Međutim, uvođenje vodoničnog goriva je ograničeno stvaranjem energetski intenzivnih sistema za skladištenje vodonika u automobilu. Trenutno korišćene metal-hidridne baterije, reaktori za razlaganje metanola i drugi sistemi su veoma složeni i skupi. Uzimajući u obzir i poteškoće povezane sa zahtjevima kompaktne i bezbedne proizvodnje i skladištenja vodonika u automobilu, automobili sa vodoničnim motorom još uvek nemaju zapaženu praktičnu primenu.

Kao alternativu motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, veliki su interes elektrane koje koriste elektrohemijske izvore energije, baterije i elektrohemijske generatore. Električna vozila odlikuju se dobrom prilagodljivošću promjenjivim načinima gradskog saobraćaja, lakoćom održavanja i ekološkom prihvatljivošću. Međutim, njihova praktična primjena ostaje problematična. Prvo, ne postoje pouzdani, lagani i dovoljno energetski intenzivni izvori elektrohemijske struje. Drugo, prelazak voznog parka na napajanje elektrohemijskih baterija dovest će do trošenja ogromne količine energije na njihovo punjenje. Većina ove energije se proizvodi u termoelektranama. Istovremeno, zbog višestruke konverzije energije (hemijske - termičke - električne - hemijske - električne - mehaničke), ukupna efikasnost sistema je veoma niska, a zagađenje životne sredine područja oko elektrana višestruko će premašiti trenutne vrijednosti.

1.4. Poboljšanje sistema napajanja i paljenja

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

Kao što je gore pomenuto, tokom gradskog ciklusa do 40% vremena, automobil radi u režimu prisilnog praznog hoda (PHX) - kočenje motorom. Istovremeno, ispod prigušne zaklopke, vakuum je mnogo veći nego u XX režimu, što uzrokuje ponovno obogaćivanje mješavine zraka i goriva i prestanak njenog sagorijevanja u cilindrima motora, te količinu štetnih emisija povećava. Da bi se smanjile emisije u PHH režimima, razvijeni su sistemi za prigušivanje gasa (otvarači) i EPHH ekonomajzeri za prinudni prazan hod. Prvi sistemi, blagim otvaranjem gasa, smanjuju vakuum ispod njega, čime se sprečava prekomerno obogaćivanje smeše. Potonji blokiraju protok goriva u cilindre motora u PXC režimima. PECH sistemi mogu smanjiti količinu štetnih emisija do 20% i povećati efikasnost goriva do 5% u gradskom radu.

Emisije dušikovih oksida NOx suzbijane su snižavanjem temperature sagorijevanja zapaljive smjese. Za to su energetski sistemi i benzinskih i dizel motora opremljeni uređajima za recirkulaciju izduvnih gasova. Sistem je, pri određenim režimima rada motora, propuštao deo izduvnih gasova iz izduvnog u usisni cevovod.

Inercija sistema za doziranje goriva ne dozvoljava stvaranje dizajna karburatora koji u potpunosti ispunjava sve zahtjeve za tačnost doziranja za sve režime rada motora, posebno one prolazne. Da bi se prevazišli nedostaci karburatora, razvijeni su takozvani sistemi napajanja "ubrizgavanjem".

U početku su to bili mehanički sistemi sa stalnim dovodom goriva u područje usisnog ventila. Ovi sistemi su omogućili ispunjavanje početnih ekoloških zahtjeva. Trenutno su to elektronsko-mehanički sistemi sa fraziranim ubrizgavanjem i povratnom spregom.

Sedamdesetih godina prošlog stoljeća, glavni način smanjenja štetnih emisija bio je korištenje sve siromašnijih mješavina zraka i goriva. Za njihovo nesmetano paljenje bilo je potrebno poboljšati sisteme paljenja kako bi se povećala snaga iskre. Sputavajući fakir u tome bio je mehanički prekid primarnog kola i mehanička distribucija energije visokog napona. Da bi se prevazišao ovaj nedostatak, razvijeni su kontaktno-tranzistorski i beskontaktni sistemi.

Danas su sve češći beskontaktni sistemi paljenja sa statičkom distribucijom visokonaponske energije pod kontrolom elektronske jedinice, koja istovremeno optimizuje dovod goriva i vreme paljenja.

Kod dizel motora, glavni pravac poboljšanja elektroenergetskog sistema bio je povećanje pritiska ubrizgavanja. Danas je norma pritisak ubrizgavanja od oko 120 MPa, za perspektivne motore do 250 MPa. Ovo omogućava potpunije sagorevanje goriva, smanjujući sadržaj CH i čestica u izduvnim gasovima. Kao i za benzin, za sisteme za napajanje dizel motora razvijeni su elektronski sistemi upravljanja motorom koji ne dozvoljavaju motorima da uđu u dimne režime.

Razvijaju se različiti sistemi za naknadnu obradu izduvnih gasova. Na primjer, razvijen je sistem sa filterom u izduvnom traktu, koji zadržava čestice. Nakon određenog vremena rada, elektronska jedinica daje komandu za povećanje dovoda goriva. To dovodi do povećanja temperature izduvnih plinova, što zauzvrat dovodi do sagorijevanja čađi i regeneracije filtera.

1.5. Neutralizacija

Istih 70-ih postalo je jasno da je nemoguće postići značajno poboljšanje situacije s toksičnošću bez upotrebe dodatnih uređaja, jer smanjenje jednog parametra podrazumijeva povećanje drugih. Stoga su se aktivno uključili u poboljšanje sistema za naknadnu obradu izduvnih gasova.

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

Postoje dva osnovna principa za konstruisanje pretvarača - termički i katalitički.

Termalni pretvarač je komora za sagorevanje, koja se nalazi u izduvnom traktu motora za naknadno sagorevanje produkata nepotpunog sagorevanja goriva - CH i CO. Može se ugraditi umjesto ispušnog cjevovoda i obavljati svoje funkcije. Reakcije oksidacije CO i CH odvijaju se prilično brzo na temperaturama iznad 830 °C i u prisustvu nevezanog kisika u zoni reakcije. Termalni pretvarači se koriste na motorima sa pozitivnim paljenjem, u kojima se obezbjeđuje temperatura potrebna za efektivno odvijanje reakcija termalne oksidacije bez dovoda dodatnog goriva. Ionako visoka temperatura izduvnih gasova ovih motora raste u reakcionoj zoni kao rezultat sagorevanja dela CH i CO, čija je koncentracija mnogo veća nego kod dizel motora.

Termalni neutralizator (slika 1.4) sastoji se od kućišta sa ulaznim (izlaznim) cijevima i jednim ili dva umetka plamene cijevi od čeličnog lima otpornog na toplinu. Dobro miješanje dodatnog zraka potrebnog za oksidaciju CH i CO sa izduvnim plinovima postiže se intenzivnim stvaranjem vrtloga i turbulencije plinova pri strujanju kroz rupe u cijevima i kao rezultat promjene smjera njihovog kretanja od sistem pregrada. Za efikasno naknadno sagorevanje CO i CH potrebno je dovoljno dugo vreme, pa je brzina gasova u konvertoru podešena na nisku, usled čega je njegova zapremina relativno velika.

Rice. 1.4. Termalni pretvarač

Da bi se sprečio pad temperature izduvnih gasova kao posledica prenosa toplote na zidove, izduvni cevovod i konvertor su pokriveni toplotnom izolacijom, u izduvnim kanalima se postavljaju toplotni štitovi, a pretvarač se postavlja što bliže moguće za motor. Unatoč tome, potrebno je značajno vrijeme za zagrijavanje termalnog pretvarača nakon pokretanja motora. Da bi se ovo vrijeme smanjilo, povećava se temperatura izduvnih plinova, što se postiže obogaćivanjem zapaljive smjese i smanjenjem vremena paljenja, iako i jedno i drugo povećava potrošnju goriva. Ovakvim mjerama se pribjegava kako bi se održao stabilan plamen tokom prolaznog rada motora. Umetak plamena takođe doprinosi smanjenju vremena do početka efektivne oksidacije CH i CO.

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

Jednokomponentni i dvokomponentni neutralizatori oksidacionog tipa naknadno sagorevaju (reoksidiraju) CO (jednokomponentni) i CH (dvokomponentni).

2CO + O 2 \u003d 2CO 2(na 250–300°S).

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

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

Rice. 1.5. Uređaj za katalizator

Kao aktivne supstance korišćene su: aluminijum, bakar, hrom, nikal. Glavni nedostaci neutralizatora prve generacije bili su niska efikasnost i kratak vijek trajanja. Katalizatori na bazi plemenitih metala - platine i paladija - pokazali su se najotpornijim na "otrovne" efekte sumpora, organosilicijuma i drugih spojeva nastalih kao rezultat sagorijevanja goriva i ulja sadržanih u cilindru motora.

Nosač aktivne tvari u takvim neutralizatorima je posebna keramika - monolit s mnogo uzdužnih saća. Na površinu saća nanosi se posebna gruba podloga. Ovo omogućava povećanje efektivne kontaktne površine premaza sa izduvnim gasovima do ~20 hiljada m 2 . Količina plemenitih metala taloženih na podlozi u ovom području je 2-3 grama, što omogućava organiziranje masovne proizvodnje relativno jeftinih proizvoda.

Keramika može izdržati temperature do 800–850 °C. Neispravnosti sistema napajanja (otežano pokretanje) i produženi rad na ponovno obogaćenoj radnoj smjesi dovode do činjenice da će višak goriva izgorjeti u pretvaraču. To dovodi do topljenja ćelija i kvara pretvarača. Danas se metalno saće koristi kao nosilac katalitičkog sloja. To omogućava povećanje površine radne površine, smanjenje povratnog pritiska, ubrzanje zagrijavanja pretvarača na radnu temperaturu i proširenje temperaturnog raspona na 1000–1050 °C.

Redukcioni medijski katalizatori, ili trosmjerni neutralizatori, se koriste u izduvnim sistemima, kako za smanjenje emisije CO i CH, tako i za smanjenje emisije dušikovih oksida. Katalitički sloj konvertera sadrži, pored platine i paladija, i element retkih zemalja rodijum. Kao rezultat hemijskih reakcija na površini katalizatora zagrijanog na 600-800 °C, CO, CH, NOx sadržani u ispušnim plinovima pretvaraju se u H 2 O, CO 2, N 2:

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

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

Efikasnost trosmernog katalizatora dostiže 90% u realnim uslovima rada, ali samo pod uslovom da se sastav zapaljive smeše razlikuje od stehiometrijskog za najviše 1%.

Zbog promjena parametara motora zbog njegovog istrošenosti, rada u nestacionarnim režimima, pomjeranja postavki elektroenergetskog sistema, nije moguće održati stehiometrijski sastav zapaljive mješavine samo zbog dizajna karburatora ili injektora. Potrebna je povratna informacija koja bi procijenila sastav mješavine zraka i goriva koja ulazi u cilindre motora.

Do danas je najviše korišten sistem povratne sprege koji koristi tzv senzor kiseonika(lambda sonda) na bazi cirkonijumske keramike ZrO 2 (sl. 1.6).

Osetljivi element lambda sonde je cirkonijumski poklopac 2 . Unutrašnja i vanjska površina kapice prekrivene su tankim slojevima legure platine i rodija, koji djeluju kao vanjski 3 i interni 4 elektrode. Sa navojem 1 senzor je ugrađen u izduvni trakt. U ovom slučaju, vanjska elektroda se pere obrađenim plinovima, a unutrašnja - atmosferskim zrakom.

Rice. 1.6. Dizajn senzora kiseonika

Cirkonijum dioksid na temperaturama iznad 350°C poprima svojstvo elektrolita, a senzor postaje galvanska ćelija. Vrijednost EMF-a na elektrodama senzora određena je omjerom parcijalnih pritisaka kisika na unutrašnjoj i vanjskoj strani senzorskog elementa. U prisustvu slobodnog kiseonika u izduvnim gasovima, senzor generiše EMF reda veličine 0,1 V. U nedostatku slobodnog kiseonika u izduvnim gasovima, EMF raste skoro naglo na 0,9 V.

Sastav smjese se kontrolira nakon što se senzor zagrije do radne temperature. Sastav smjese se održava promjenom količine goriva koja se dovodi u cilindre motora na granici EMF prijelaza sonde sa niskog na visokonaponski nivo. Da bi se smanjilo vrijeme za postizanje radnog načina, koriste se senzori s električnim grijanjem.

Glavni nedostaci sistema sa povratnom spregom i trosmjernim katalizatorom su: nemogućnost rada motora na olovno gorivo, prilično nizak resurs pretvarača i lambda sonde (oko 80.000 km) i povećanje otpora izduvnih gasova. sistem.

Bibliografija

1. Vyrubov D.N. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem: teorija klipnih i kombinovanih motora / D.N. Vyrubov i dr. M.: Mashinostroenie, 1983.
2. Motori za automobile i traktore. (Teorija, elektroenergetski sistemi, projektovanje i proračun) / Ed. I. M. Lenjin. M.: Više. škola, 1969.
3. Automobilski i traktorski motori: Za 2 sata Projektovanje i proračun motora / Ed. I. M. Lenjin. 2. izd., dop. i prerađeno. M.: Više. škola, 1976.
4. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem: Projektovanje i rad klipnih i kombinovanih motora / Ed. A. S. Orlin, M. G. Kruglov. 3. izdanje, revidirano. i dodatne M.: Mašinostroenie, 1980.
5. Arkhangelsky V. M. Automobilski motori / V. M. Arkhangelsky. M.: Mašinostroenie, 1973.
6. Kolčin A.I. Proračun automobilskih i traktorskih motora / A.I. Kolčin, V.P. Demidov. M.: Više. škola, 1971.
7. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem / Ed. Dr. tech. nauka prof. V. N. Lukanin. M.: Više. škola, 1985.
8. Khachiyan A.S. Motori s unutrašnjim sagorijevanjem / A.S. Khachiyan et al. M.: Vyssh. škola, 1985.
9. Ross Tweg. Sistemi za ubrizgavanje benzina. Uređaj, održavanje, popravka: Prakt. dodatak / Ross Tweg. M.: Izdavačka kuća "Za volanom", 1998.

Među ostalim društvenim opasnostima, jedno od prvih mjesta zauzimaju one povezane s upotrebom toplinskih motora.

Šta su za nas toplotni motori

Svakodnevno se bavimo motorima koji pokreću automobile, brodove, industrijske mašine, željezničke lokomotive i avione. Upravo je pojava i široka upotreba toplotnih motora brzo napredovala u industriji.

Ekološki problem upotrebe toplotnih motora je taj što emisije toplotne energije neizbežno dovode do zagrevanja okolnih objekata, uključujući i atmosferu. Naučnici se dugo bore s problemom porasta nivoa Svjetskog okeana, smatrajući glavnim faktorom koji utiče na ljudsku aktivnost. Promjene u prirodi dovest će do promjene uslova našeg života, ali uprkos tome, potrošnja energije se povećava svake godine.

Gdje se koriste toplinski motori?

Milioni vozila na motore sa unutrašnjim sagorevanjem bave se prevozom putnika i robe. Snažne dizel lokomotive idu prugom, motorni brodovi idu vodenim putanjama. Avioni i helikopteri opremljeni su klipnim, turbomlaznim i turboelisnim motorima. Raketni motori "guraju" stanice, brodove i Zemljine satelite u svemir. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem u poljoprivredi se ugrađuju na kombajne, pumpne stanice, traktore i druge objekte.

Ekološki problem upotrebe toplotnih motora

Mašine koje koristi čovjek, toplotni motori, proizvodnja automobila, upotreba plinskih turbinskih pogonskih sistema, nosači aviona i raketa, zagađenje vodenog okoliša brodovima - sve to ima katastrofalan destruktivan učinak na okoliš.

Prvo, kada se sagorevaju ugalj i nafta, u atmosferu se oslobađaju jedinjenja dušika i sumpora, koja su štetna za ljude. Drugo, procesi koriste atmosferski kisik, čiji sadržaj u zraku zbog toga opada.

Emisije u zrak nisu jedini faktor u utjecaju toplinskih motora na prirodu. Proizvodnja mehaničke i električne energije ne može se odvijati bez odvođenja značajnih količina topline u okolinu, što ne može a da ne dovede do povećanja prosječne temperature na planeti.

Pogoršava ga činjenica da goruće tvari povećavaju koncentraciju ugljičnog dioksida u atmosferi. To, pak, dovodi do pojave "efekta staklene bašte". Globalno zagrijavanje postaje stvarna opasnost.

Ekološki problem korištenja toplotnih motora je taj što sagorijevanje goriva ne može biti potpuno, a to dovodi do oslobađanja pepela i pahuljica čađi u zrak koji udišemo. Prema statistikama, elektrane širom svijeta godišnje ispuštaju u zrak više od 200 miliona tona pepela i više od 60 miliona tona sumpor-oksida.

Sve civilizirane zemlje pokušavaju riješiti ekološke probleme povezane s upotrebom toplinskih motora. Uvode se najnovije tehnologije za uštedu energije kako bi se poboljšali termalni motori. Kao rezultat toga, potrošnja energije za proizvodnju istog proizvoda je značajno smanjena, čime se smanjuje štetan utjecaj na okoliš.

Termoelektrane, motori sa unutrašnjim sagorevanjem automobila i drugih mašina u velikim količinama se ispuštaju u atmosferu, a zatim u zemljište, otpad štetan za sva živa bića, na primer, hlor, jedinjenja sumpora (prilikom sagorevanja uglja), ugljik monoksid CO, dušikovi oksidi itd. Motori automobila svake godine ispuštaju u atmosferu oko tri tone olova.

U nuklearnim elektranama, drugi ekološki problem u korištenju termičkih motora je sigurnost i odlaganje radioaktivnog otpada.

Zbog nevjerovatno velike potrošnje energije, neke regije su izgubile sposobnost samopročišćavanja vlastitog zračnog prostora. Rad nuklearnih elektrana je pomogao da se značajno smanje štetne emisije, ali za rad su potrebne ogromne količine vode i veliki prostor ispod ribnjaka za hlađenje izduvne pare.

Rješenja

Nažalost, čovječanstvo nije u mogućnosti da napusti korištenje toplinskih motora. Gdje je izlaz? Da bi se potrošilo za red veličine manje goriva, odnosno da bi se smanjila potrošnja energije, potrebno je povećati efikasnost motora za obavljanje istog posla. Borba protiv negativnih posledica upotrebe toplotnih motora je samo povećanje efikasnosti korišćenja energije i prelazak na tehnologije koje štede energiju.

Općenito, pogrešno bi bilo reći da se globalni ekološki problem korištenja toplinskih motora ne rješava. Sve veći broj električnih lokomotiva zamjenjuje konvencionalne vozove; automobili na baterije postaju popularni; tehnologije za uštedu energije uvode se u industriju. Postoji nada da će se pojaviti ekološki prihvatljivi avioni i raketni motori. Vlade mnogih zemalja sprovode međunarodne programe zaštite životne sredine od zagađenja Zemlje.