Классификация и основные характеристики атмосферных выбросов при сжигании топлива, их влияние на окружающую среду и человека. Парниковый эффект.

Токсичные компоненты, содержащиеся в отработанных газах, разделяют на две группы:

· продукты неполного сгорания топлива (СО; С_nH_m; C; альдегиды RCHO)

· продукты окисления элементов, входящих в состав топлива (NOx, SOx)

1) бенз(а)пирен – наиболее токсичный компонент, обладающий канцерогенными свойствами (С₂₀Н₁₂). Образуется в результате пиролиза тяжелых фракций моторных топлив и смазочного масла при сравнительно умеренных температурах (400–700^оС) в условиях сильного недостатка кислорода. При температурах св. 1000^оС БП разлагается на водород и сажу. Образование и сохранение происходит в относительно холодных пристеночных слоях, на поверхности гильз цилиндров, покрытых масляной пленкой.

БП хорошо адсорбируется и прочно удерживается в сажевых частицах. Концентрация БП может колебаться в широких пределах в зависимости от типа двигателя и режима работы. Сажа бензиновых ДВС содержит значительно больше БП (в 18,5 раз), однако от дизельных двигателей количество сажи выбрасывается больше (в 25 раз).

2) диоксид азота – основной вредный ингредиент отработавших газов ДВС. Образование NOx не связано напрямую с реакциями горения, а имеет термическую природу. В результате диссоциации молекул кислорода и азота на атомы образование оксида азота может происходить по следующим реакциям:

O + N₂ → NO +N;

N + O₂→ NO +O.

3) сажа (твердые частицы) – черный дым. В отличие от белого/синеватого дыма 2-х тактных /изношенных 4-х тактных дизелей – несгоревших углеводородов смазочного масла. Образование происходит в результате пиролиза или окислительного крекинга углеводородных молекул в зонах сильно обогащенной смеси и достаточно высокой температуре. Такие условия создаются в дизелях при горении капелек жидкого топлива. Обильное образование сажи происходит в фазе замедленного диффузного горения. Большая часть сажи успевает сгореть в такте расширения, догорание происходит в выпускном тракте.

4) диоксид серы. Образуется за счет окисления серы, содержащейся в топливе.

S + O₂ → SO₂

В дизельном топливе: 0,2; 0,035 и 0,005 %. Для сравнения – Кs = 0,02 //макс = 0,004.

5) оксид углерода (СО, угарный газ). Образование происходит при недостатке окислителя, либо при избытке воздуха и высокой температуре (св. 2000 К) за счет диссоциации молекул СО₂.

6) углеводороды (С_nH_m). Разделяют предельные С₁–С₁₀ {алканы}; непредельные (алкены}; алициклические {нафтены}; ароматические. Несгоревшие, но частично разложившиеся углеводороды в основном сохраняются в пристеночных, относительно холодных слоях смеси.

Парниковый эффект

Глобальное потепление является твердо установленным научным фак­том. Основной причиной глобальных процессов, изменение климата на нашей планете являются существующие технологии, оказывающие негативное воз­действие не только на климат, но и на здоровье людей, выбрасывая в атмо­сферу парниковые газы, которые обуславливают парниковый эффект.

Парниковый эффект- это свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и, тем самым, способствовать аккумуляции тепла Землей.

В приложении к климатической Конвенции ООН названы технологиче­ские процессы, приводящие к эмиссии парниковых газов:

-в энергетике - сжигание топлива, энергетическая, обрабаты­вающая и строительная промышленности;

-при добыче и транспортировке топлива - твердое топливо, нефть и природный газ;

-промышленные технологии - горнодобывающая, химиче­ская, металлургическая, производство и использование галогенизированных углеродных соединений;

-в сельском хозяйстве - интенсивная ферментация, хранение и использование навоза, производство риса, управляемый пал, сжигание сельскохозяйственных отходов;

-отходы - хранение и сжигание отходов,

-обработка сточных вод.

Основным загрязнителем атмосферы является С02, образующийся при выработке электроэнергии в основном огневым способом, то есть путем сжигания добываемого органического топлива.

Страны, производящие % электро­энергии на АЭС, предотвращают эмиссию С0₂. Поэтому на конференции в Киото подчеркивалось, что только страны, имеющие ядерно-энергетические программы и поддерживающие их, располагают большими возможностями сокращения выброса парниковых газов.

Одним из самых загрязненных городов-столиц государств является Пе­кин с его 12-милионным населением. Основной причиной его загрязнения являются промышленные предприятия, густо разбросанные по городу. Во многом способствует загрязнению Пекина и отопление домов углем.

 

Энергосберегающие мероприятия и их экономическая эффективность.

 

Промышленность

Основными направлениями энергосбережения в промышленности являются:

- структурная перестройка предприятий, направленная на выпуск менее энергоемкой, конкурентоспособной продукции;

- специализация и концентрация отдельных энергоемких производств (литейных, термических, гальванических и др.) по регионам;

- модернизация и техническое перевооружение производств на базе нау­коемких ресурсо- и энергосберегающих и экологически чистых технологий;

- совершенствование существующих схем энергоснабжения предприятий;

- повышение эффективности работы котельных и компрессорных установок;

- использование вторичных энергоресурсов и альтернативных видов то­плива, в т. ч. горючих отходов производств;

- применение источников энергии с высокоэффективными термодина­мическими циклами (ПТУ, ГТУ и т. п.);

- применение эффективных систем теплоснабжения, освещения, венти­ляции, горячего водоснабжения;

- расширение сети демонстрационных объектов;

- реализация крупных комплексных проектов, влияющих на уровень энергопотребления в республике, ее энергообеспеченность и эффективность использования энергии.

Первоочередными мероприятиями являются:

- модернизация термического оборудования (печей, подогревателей, утилизаторов тепла, сушильных камер и т. п.);

- утилизации тепла уходящих газов;

- повышение эффективности работы котельных путём автоматизации основных и вспомогательных процессов, оптимизации процессов горения, установки в промышленных котельных турбогенераторов малой мощности;

- снижение затрат на теплоснабжение зданий и сооружений, вентиля­цию, освещение, горячее теплоснабжение.

 

Сельское хозяйство

В сельском хозяйстве основными направлениями повышения эффектив­ности использования ТЭР на период до 2005 года являются:

- внедрение энергоэффективных систем микроклимата, кормления, по­ения, содержания молодняка;

- внедрение эффективных сушильных установок для зерна, в т. ч. на ме­стных видах топлива;

- внедрение систем обогрева производственных помещений инфракрас­ными излучателями;

- использование гелиоколлекторов для нагрева воды, используемой на технологические нужды;

- внедрение частотно-регулируемого привода для технологических уста­новок, вспомогательного оборудования котельных;

- перевод котельных в водогрейный режим;

- децентрализация схем теплоснабжения с внедрением газогенератор­ных установок;

- замена электрокотлов и неэкономичных чугунных котлов на котельные установки, работающие на местных видах топлива;

- внедрение газогенераторных установок с применением эффективных технологий преобразования низкосортных топлив в высококалорийные;

- создание мини-ТЭЦ на базе двигателей внутреннего сгорания, установка турбогенераторов малой мощности в котельных, строительство малых ГЭС;

- термореновация производственных помещений;

- внедрение энергоэффективных систем освещения производственных помещений, уличного освещения населённых пунктов;

- установка современной аппаратуры для технического обслуживания, регулирования двигателей внутреннего сгорания.

Первоочередные мероприятия:

- внедрение обогреваемых полов и ковриков на животноводческих фер­мах и комплексах;

- перевод содержания животных на глубокую подстилку;

- внедрение эффективных систем микроклимата;

- внедрение энергоэффективных систем поения, кормления, улучшенного содержания птицы, замена проточных поилок на ниппельные;

- термореновация производственных помещений;

- внедрение экономичных теплогенераторов, воздухоподогревателей для сушки зерна;

- замена низкоэффективных котлов на более экономичные, перевод кот­лов на местные виды топлива;

- ликвидация длинных тепло- и паротрасс с внедрением установок ло­кального обогрева помещений на местных видах топлива;

- внедрение систем зонного обогрева инфракрасными излучателями, ге-лиоколлекторных установок;

- внедрение приборов контроля и регулирования ТЭР.

 

Строительный комплекс

Основными направлениями повышения эффективности использования ТЭР и реализации потенциала энергосбережения в строительстве являются:

- внедрение новых и совершенствование существующих технологий в производстве энергоёмких строительных материалов, изделий и конструкций;

- разработка и внедрение энергоэффективных технологий производства строительно-монтажных работ;

- автоматизация технологических процессов, внедрение регулируемых электроприводов;

- увеличение термосопротивления ограждающих конструкций жилого фонда;

- внедрение энергоэффективных систем освещения жилых и общест­венных зданий;

- повышение эффективности работы котельных;

- установка в котельных турбогенераторов малой мощности;

- оснащение приборами учёта и регулирования расхода основных энергоносителей;

- использование отходов деревообработки и местных видов топлива, утилизация вторичных энергоресурсов.

Первоочередные меры:

- монтаж газотурбинных установок на Белорусском цементном заводе;

- внедрение новых энергоэкономичных технологий в производстве кера­мических стеновых материалов, цемента, извести, листового стекла;

- повышение качества теплоизоляционных материалов, внедрение энер­гоэкономичных технологий получения плитного и монолитного полистерол-бетона и других теплоизоляционных материалов;

- утилизация тепла уходящих дымовых газов технологических печей различного назначения (стекловарочных печей, обжига извести);

- снижение энергозатрат в производстве сборного железобетона до науч­но обоснованных нормативов;

- организация производства топливных брикетов из лигнина на Речиц-ком комбинате стройматериалов;

- термореновация жилого фонда в части разработки нормативно-техни-ческой документации, инструментальная приемка объектов;

- замена низкоэффективных котлов на котельные установки с высоким КПД. Необходимые инвестиции на 2001-2005 годы - 20-25 млрд руб., из них собственные - до 30 %.