Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ ОТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 14
Тепловые электростанции На долю тепловых электростанций России приходится примерно три четверти производства электроэнергии в стране. В. перспективе (100-150 лет) основным источником энергии будет ископаемое топливо. Современная ТЭС мощностью 2, 4 млн. кВт расходует 20 тыс. т угля в cутки и выбрасывает в атмосферу 680 т окислов серы (SO2 + SO3) при содержании серы в топливе 1, 7 %; 200 т окислов азота (NOX); 120 - 240 т золы, пыли, сажи при эффективности пылеулавливания 94 - 98 %. Тепловые электростанции потребляют газ, уголь, мазут. Вся масса сжигаемого топлива превращается в отходы, причем продукты сгорания в несколько раз превышают массу топлива за счет включения кислорода и азота воздуха. Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива: нетоксичный газ (СО2), водяные пары (H2О) и вредные вещества (зола и сажа, окись углерода (СО), окислы серы (SО2 + SO3), окислы азота (NOX). Если выброс всех вредных веществ принять за 100 %, то на долю окислов серы приходится до 50 %, окислов азота - 30-35 %. Топливо состоит из трех горючих элементов: углерода (С), водорода (Н) и серы (S). При горении происходит соединение кислорода с этими горючими элементами, сопровождающееся выделением тепла. Сера заметного вклада в выделение тепла не вносит, но с точки зрения загрязнения атмосферы первое место по массе принадлежит окислам серы. Большинство энергетических углей и мазутов имеют невысокое качество. Практически все жидкое топливо - это мазут с высоким содержанием серы. Твердое топливо разнообразно по составу, но в целом отличается высоким содержанием серы (до 3, 5 % и выше). Отсутствует сера только в, газообразном топливе. По современным оценкам в мире запасов угля хватит на 250 лет, газа - на 60, нефти - на 40 лет. Таким образом, при решении проблем экологии наибольшее внимание должно уделяться ТЭС, работающим на угле. Характетика вредных выбросов Наибольшую опасность для окружающей среды представляют окислы азота (NOX), серы (SO2, SO3), углерода (СО). Окислы азота. Под NОX понимают смесь окислов азота (NG, NO2, N2O4, Окислы серы. Содержание серы в угле и мазуте достигает 3, 5 % и выше. Основным окислом, образующимся при сжигании топлива, является SO2 и только 5 - 7 % - приходится на SO3. Сера, содержащаяся в углях, представлена в виде неорганических (сульфиды металлов, сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов) и органических соединений. Часть серы органических соединений можно, отделять в процессе обогащения сырья. Окислы углерода. Двуокись углерода (СО2) попадает в атмосферу при сжигании всех видов топлива. Ежегодно в атмосферу сбрасывается не менее 1· 1010 т СО2, в т. ч. в % для промышленно развитых стран в 1986 г: США -25 %, стран СНГ - 19 %, ЕЭС - 14 %, Китай - 10 %, остальной мир - 32 %. Повышение концентрации СО2 в атмосфере препятствует охлаждению Земли вследствие парникового эффекта [11]. Окись углерода (СО) попадает в атмосферу в количестве десятков миллионов тонн. Специальными исследованиями установлено, что постоянное воздействие даже небольших концентраций этого газа вызывает сердечнососудистые заболевания. Методы борьбы за снижение поступления в атмосферу вредных выбросов, образующихся при сжигании топлива, сводятся к первичным и вторичным мероприятиям. Первичные мероприятия: • очистка топлива от загрязняющих примесей (обогащение исходного • подавление образования вредных веществ при горении путем совершенствования топочных процессов сжигания органического топлива. Вторичные мероприятия: технология улавливания вредных примесей из отходящих газов. Уменьшить выброс двуокиси углерода (СО2) в атмосферу можно, если ограничить использование углеродосодержащих топлив за счет: • развития атомной энергетики; • преобразования: солнечного излучения в электроэнергию и химическую энергию (сельское хозяйство, искусственный фотосинтез); • малой энергетики (геотермальные и ветровые электростанции, мини- Тепловые выбросы ТЭС КПД существующих тепловых электростанций находится в пределах 30 - 40 % и поэтому большая часть энергии теряется с теплом. Тепло сбрасывается в атмосферу, озера, пруды, реки, изменяя естественный термический баланс и оказывая отрицательное воздействие на окружающую среду. Какие пути уменьшения такого воздействия? Это: • увеличение КПД энергоустановок; • бессточные технологические системы и водооборотные циклы на базе • использование тепла в создании энергобиологических комплексов при • использование тепла для нужд теплофикации, сельского хозяйства. В монографии [10] описывается опыт стран, являющихся передовыми в области охраны окружающей среды, имеющих национальные программы по снижению вредных выбросов работающими электростанциями, дается подборка патентов по методам очистки дымовых газов, по методам утилизации SO2, по методам получения полезных продуктов (серы, серной кислоты, удобрений) из отработавших дымовых газов. Транспортные двигатели Источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с Автотранспорт непрерывно растет, увеличивается выброс вредных продуктов в жилых районах, местах отдыха. В отработавших газах ДВС содержится несколько десятков компонентов: N2, О2, Н2О, СО2, Н2, СО, NOX, СnНm, альдегиды, сажа, бензапирен и т, д. Наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большего выброса СО, NOX, CnHm. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде нетоксична, однако обладает высокой адсорбционной способностью и несет на своей поверхности частицы токсичных веществ, в том числе и концерогенных. Состав отработавших газов ДВС зависит от технического состояния и режима работы двигателя, от коэффициента избытка воздуха, от вида топлива (этилированный или неэтилированный бензин и т. д.). Мировым парком автомобилей с ДВС ежегодно в атмосферу К способам уменьшения вредных выбросов автомобильным транспортом можно отнести: • улучшение характетик топлива, • создание экологически чистых двигателей. Газотурбинные двигатели используются в гражданской и военной авиации, на судах морфлота. Выхлопные газы газотурбинных двигателей содержат токсичные компоненты: СО, N0х, углеводороды, сажу, альдегиды и др. Выброс вредных веществ зависит от вида и сорта сжигаемого горючего, способа его подачи, от тонкости распыления горючего форсуночным устройством, от коэффициента избытка воздуха на выходе из камеры сгорания. Продукты сгорания ракетных двигателей космических кораблей содержат компоненты: Н2О, СО2, HC1, СО, NO, C1, твердые частицы А12О3. После запуска космического корабля высокотемпературное облако продуктов сгорания может стать причиной кислотных дождей. Ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на околоземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Атомная энергетика Развитие атомной энергетики предопределено прогнозируемым истощением органического топлива. Только атомная энергетика способна обеспечить возрастающие потребности в электроэнергии. Очевидные преимущества атомных электростанций по сравнению с тепловыми следующие: · отсутствие вредных выбросов в атмосферу; · в 3 - 4 раза меньшая площадь отторгаемых земель, необходимая для размещения АЭС; • независимость от источников энергоресурсов. • захоронения и хранения радиоактивных отходов; • к, связанный с крупными авариями на ядерных реакторах. Проблема захоронения и хранения радиоактивных отходов существует и решается специалистами всего мира. С технической точки зрения ядерная энергетика может быть безопасной в любой степени, т. е. это вопрос стоимости, экономичности и конкурентоспособности. Мировой опыт эксплуатации АЭС свидетельствует, что их радиоактивные выбросы при нормальной работе создают дозу облучения, составляющую доли процента от облучения естественным радиоактивным фоном. Это влияние практически не обнаруживается на фоне загрязнения биосферы в результате испытания ядерного оружия. Более подробные сведения о развитии мировой атомной энергетики, об экономических, экологических, социальных аспектах, связанных с атомной энергетикой, можно получить из [14]. Холодильная техника Используемые в холодильной технике фреоны вносят определенный вклад в разрушение озонового слоя Земли. Чтобы отказаться от фреонов, необходимо измерить технологию производства искусственного холода. Однако, несмотря на эти меры, решить проблему разрушения озонового слоя (а это экологическая катастрофа) не удастся, т. к. вещества, разрушающие озоновый слой (окислы азота, хлор, фреоны), образуются: • при ядерных взрывах; • в камерах сгорания турбореактивных двигателей (гражданская и военная авиация); •при производстве электроэнергии на ТЭС; • при производстве сельскохозяйственной продукции (минеральные • при запусках космической техники;. •при использовании фреонов в холодильной технике, при производстве пенопласта, при изготовлении бытовых аэрозолей и аэрозольных упаковок и т. д. Вклад в разрушение озонового слоя по всем перечисленным позициям, механизм разрушения и возможности уменьшения наносимого вреда обстоятельно и доступно изложены в [12]. ЛИТЕРАТУРА 1.Теплотехника /Под ред. А.П. Баскакова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. – 224 с. 2.Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. - 3.Андрющенко А.А. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок. – M.: Высш. шк, 1985.-319 с. 4.Бродянский В. М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его 5.Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. -М.: Машиностроение, 1973. - 344 с. 6.Сборник задач по технической термодинамике: Учеб. пособие для вузов/ 7.Ривкин С.Л. Термодинамические свойства газов: Справочник. - М: Энергоатомиздат, 1987. - 288 с. 8.Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергия, 1980. - 424 с. 9.Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник. Кн. 2. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 559 с. 10.Носков Н.С., Пай З.Л. Технологические методы зашиты атмосферы от 11.Ребане К. К. Энергия, энтропия, среда обитания. - Таллин: Валгус, 1984. -159 с. 12.Мизун Ю. Г. Озонные дыры: мифы и реальность. - М.: Мысль, 1993. -287 с. 13.Охрана окружающей среды /Под ред. С. В. Белова. - М.: Высш. шк., 1991.-319с. 14.Маленченко А. Ф. и др. Ядерная энергетика. Общество и природа. - М.: ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица 1 Теплоемкость воздуха [5]
Таблица 2 Термодинамические свойства воздуха [7]
Продолжение таблицы 2
Таблица 3 Свойства насыщенного пара аммиака (NH3)
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ 1.1.Предмет термодинамики 1.2.Термодинамическая система 1.3.Термические параметры состояния 1.4.Уравнение состояния 1.5.Расчет термических параметров газовых смесей 1.6.Термодинамический процесс 1.7.Методические указания. Вопросы и задачи 1.8.Ответы 2. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 2.1. Внутренняя энергия 2.2.Работа изменения объема 2.3.Внешняя работа 2.4. Математическое выражение первого закона термодинамики 2.5.Теплоемкость газов 2.6.Методические указания. Вопросы и задачи 2.7.Ответы 3. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 3.1.Формулировки и математическое выражение второго закона 3.1.T-s-диаграмма 3.2.Круговые процессы (циклы). 3.4.Понятия средних термодинамических температур подвода и отвода тепла 3.6.Эксергия потока рабочего тела 3.7.Связь работы обратимого процесса с эксергией. Потеря эксергии 3.8.Эксергетический КПД 3.9. Методические указания 3.11.Ответы 4.ПАРАМЕТРЫ И ПРОЦЕССЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ И ИХ СМЕСЕЙ 4.1.Расчет калорических параметров 4.2.Расчет процессов идеального газа 4.2.2.Изохорный процесс 4.2.3.Изотермический процесс 4.2.4.Адиабатный процесс 4.2.5. Политропные процессы 4.3.Методические указания 4.4.Задачи 4.5. Ответы 5. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ПАРЫ 5.1.Фазовая p-v-T-диаграмма воды и водяного пара 5.2.Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара 5.3.Расчет параметров мокрого пара 5.4.Диаграммы p-v, T-s, h-s воды и водяного пара 5.5.Процессы воды и водяного пара 5.5.1. Изохорный процесс 5.5.2. Изобарный процесс 5.5.3.Изотермический процесс 5.5.4.Адиабатный процесс 5.6. Методические указания 5 7 Вопросы и задачи 5.8. Ответы 6. ТЕРМОДИНАМИКА ПОТОКА
6.1. Первый закон термодинамики для потока 6.2. Связь изменения скорости и параметров состояния в потоке 6.3. Параметры торможения 6.4. Скорость звука 6.5. Закон изменения сечения адиабатного потока 6.6. Расчет сопел 6.7. Выбор формы сопла 6.8. Необратимое истечение 6.9. Дросселирование газов и паров 6.10. Методические указания и вопросы 6.11. Задачи 6.12. Ответы 7. ВЛАЖНЫЙ ВОЗДУХ 7.1. Характетики влажного воздуха 7.2.Расчет параметров влажного воздуха 7.3.h-d- диаграмма влажного воздуха 7.4.Процессы во влажном воздухе 7.4.1.Нагрев воздуха 7.4.2.Охлаждение воздуха 7.4.3.Сушка материалов 7.4.4.Смешение потоков влажного воздуха 7.5. Методические указания 7.6. Задачи 8.ПРОЦЕССЫ КОМПРЕССОРОВ 8.1.Одноступенчатое сжатие 8.2.Многоступенчатое сжатие 8.3.Оценка эффективности работы компрессоров 8.4.Методические указания 8.5.Задачи 8.6.Ответы 9.ЦИКЛЫ ГАЗОТУРБИННЫХ И ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК 9.1.Методы термодинамического анализа циклов 9.2.Циклы газотурбинных двигателей и установок 9.2.1.Схема и цикл ГТД со сгоранием топлива при постоянном давлении 9.2.2.Действительный цикл газотурбинного двигателя. Метод КПД 9.2.3.Схема и цикл энергетической газотурбинной установки 9.3.Циклы паротурбинных установок 9.3.1. Схема паротурбинной установки (ПТУ) и цикл Ренкина 9.3.2. Система коэффициентов полезного действия для оценки эффективности ПТУ. Тепловой баланс ПТУ 9.3.3.Эксергетический анализ ПТУ 9.3.4.Цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара 9.3.5.Регенеративный цикл паротурбинной установки 9.3.6.Теплофикационные паротурбинные установки 9.4. Атомные паротурбинные установки 9.5. Методические указания 9.6. Задачи 9.7. Ответы 10. ЦИКЛЫ ТЕПЛОТРАНСФОРМАТОРОВ 10.1. Идеальные циклы теплотрансформаторов 10.2. Схема и цикл газовой (воздушной) холодильной установки 10.3. Схема и цикл парокомпрессионной холодильной установки 10.4. Методические указания 10.5. Задачи 10.6. Ответы 11. ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ ОТ ВРЕДНЫХ ВЫБОРОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК 11.1. Тепловые электростанции 11.2. Характетика вредных выбросов 11.3. Тепловые выбросы ТЭС 11.4. Транспортные двигатели 11.5. Атомная энергетика 11.6. Холодильная техника ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица 1 Теплоемкость воздуха [5]
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-05-30; Просмотров: 1601; Нарушение авторского права страницы