
- •Федеральное агенство по образованию
- •Подготовлено к печати на кафедре
- •Подписано в печать 12.11.04 Сдано в производство 10.11.04
- •Часть 1 Проблемы современного производства
- •Раздел 1.1. Энергетические ресурсы и динамика их
- •Раздел 2.2. Необратимое преобразование химической энергии
- •Раздел 2.3. Энергосбережение в энергосиловых установках…………..63
- •Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
- •Раздел 2.5. Энергосбережение в системах производства
- •Часть 1 Проблемы современного производства
- •Раздел 1.1. Энергетические ресурсы и динамика их
- •1.1.1. Источники энергии, мера их измерения
- •1.1.2. Топливно-энергетический потенциал Земли
- •Доказанные извлекаемые запасы органических топлив
- •1.1.3. Производство и потребление топливно - энергетических
- •1.1.4. Структура топливно – энергетических ресурсов.
- •1.1.5. Динамика потребления энергетических ресурсов.
- •1.1.6. Возобновляемые источники энергии.
- •Отсутствие дешевых преобразователей, низкие плотности потоков и неравномерность освещения сильно сдерживают использование этого вида энергии.
- •1.1.7. Новые источники энергии.
- •Раздел 1.2. Энергетический анализ технологий производства энергетической продукции
- •1.2.1 Топливные циклы.
- •Годовая потребность q в органическом топливе в натуральном
- •Приведем результаты расчетов по формулам (2.1) и (2.2) в виде
- •Количество отпущенной тэц в сеть за год электроэнергии
- •Раздел 1.3. Энергетика и экология
- •1.3.1. Место энергетики в антропогенных загрязнениях
- •До 80% антропогенных загрязнений окружающей среды
- •Выбросы вредных веществ в атмосферу являются наиболее важным
- •Выбросы загрязняющих веществ от предприятий энергетики
- •Тэк обеспечивает около 70% ежегодного нарушения земель
- •1.3.2. Структура вредных выбросов и их влияние на
- •1.3.3. Экологические требования к объектам энергетики
- •Поэтому при строительстве каждого энергообъекта обязательно
- •Невыполнение любого из приведенных ограничений делает
- •Все, рассмотренные выше, факторы негативного воздействия тэк
- •Раздел 1.4. Энергетика и экономика
- •1.4.1. Математические модели экономики
- •Модель обладает рядом недостатков. Например, считается, что
- •1.4.2. Модель экономики, включающая энергетику
- •Роль научно-технического прогресса и
- •Часть 2. Термодинамические основы энергосбережения
- •Раздел 2.1. Основы теории преобразования тепловой
- •2.1.1. Теорема Карно.
- •Энтропия как физическая характеристика преобразования тепла в работу. Неравенство Клаузиуса.
- •2.1.5. Химический потенциал
- •2.1.6. Эксергия
- •Подставляя (2.1.31) в (2.1.30), получим что
- •Раздел 2.2. Горение топлив и преобразование выделяющейся
- •Современное производство энергетической продукции и
- •2.2.2. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса.
- •Рассмотрим произвольную химическую реакцию
- •2.2.3. Тепловые эффекты образования веществ.
- •2.2.4. Изменение тепловых эффектов химических реакций
- •Тепловой эффект химической реакции
- •2.2.6. Преобразование энергии, выделяющейся при горении
- •2.2.6. Основные направления совершенствования
- •Раздел 2.3. Энергосбережение в энергосиловых установках
- •2.3.1. Регенерация тепла
- •Рассмотрим в качестве примера следующую задачу: как изменится
- •2.3.2. Изотермический подвод и отвод теплоты.
- •2.3.2. Бинарные циклы. Температуры горения органических топлив достаточно велики, и
- •2.3.3. Парогазовые установки.
- •При работе в базовом режиме используется пту, газотурбинная
- •Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
- •Константы равновесия химических реакций.
- •Максимальная работа при обратимых процессах.
- •2.4.3. Коэффициент использования топлива при
- •Идеальная машина для обратимого окисления
- •Раздел 2.5. Энергосбережение в системах производства
- •2.5.1. Обратимое преобразование работы в теплоту. Цикл
- •Обратимое преобразование теплоты.
- •Из рисунка видно, что при преобразовании тепла от источника с
- •Для холодильной машины
- •2.5.3. Тепловые насосы.
- •2.5.4. Энергосбережение при теплофикации
- •Количество отработанной теплоты, полезно использованной для
- •Сравнительный анализ теплофикации и тепловых
- •Р ис.2.5.7. Схемы двух исследуемых вариантов теплоснабжения
- •2.5.6. Основные направления энергосбережения при
- •Приложение 1. Зависимости средних теплоемкостей газов от температуры.
1.3.2. Структура вредных выбросов и их влияние на
здоровье людей
Пыль, выбрасываемая ТЭС, под микроскопом выглядит как
стекло. Попадая в верхние дыхательные пути, она производит
механико-повреждающее воздействие.
Оксиды серы и азота способствуют образованию в атмосфере
кислотной среды, что является причиной кислотных дождей, весьма
вредных как для здоровья человека, так для растительного и
животного мира.
При ранжировании городов по уровням заболеваемости
населения, установлена четкая взаимосвязь между показателями
загрязнения атмосферного воздуха и заболеваемости. В некоторых
городах, из-за высокой степени загрязнения атмосферы, показатели
заболеваемости превосходят наивысшие по стране уровни в 2-3, а
иногда и в 4-6 раз. Среди развивающихся болезней заболевания верхних дыхательных путей, мочевого пузыря, почек, печени. Экспериментально доказана способность некоторых компонентов атмосферных загрязнений, получаемых вследствие сжигания угля на ТЭС (углеводородов, мышьяка, никеля и др.), вызывать многие виды рака, включая рак легких.
Одним из компонентов выбросов ТЭС является сильнейший
канцероген бен(а)пирен (БП). По данным Института биофизики
Министерства здравоохранения РФ , наиболее характерная для воздуха городов страны концентрация БП - 0,01 мкг/100 куб.м. теоретически может вызывать около 100 дополнительных случаев рака легких на 1 млн. жителей в год (действующая ПДК бенз(а)пирена для атмосферного воздуха в 10 раз больше и составляет 0,1 мкг/100 куб.м., в реальных условиях в воздухе многих городов БП содержится на уровне этой ПДК, а во многих случаях – существенно выше).
Уже отмечалось, что выбросы ТЭС в атмосферу оказывают
негативное воздействие на растительность. В ряде случаев установленные для растений нормы ПДК оказываются более жесткими, чем для человека. Например, максимально-разовая ПДК по сернистому ангидриду для человека установлена на уровне 0,5 мг/куб.м, а для растений - 0,2 мг/куб.м.. При концентрации SO 0,4 мг/куб.м., урожайность овса снижается на 11%, ячменя и люцерны на 16-20%.
Еще одно отрицательное последствие выбросов SO2 - коррозия
металлов, которая причиняет значительный ущерб промышленным,
транспортным и жилищно-коммунальным предприятиям.
1.3.3. Экологические требования к объектам энергетики
Влияние ТЭКа на окружающую среду многообразно и не всегда поддается количественной оценке. Оно может приводить к различным последствиям в зависимости от климатических, географических и др. условий места расположения объекта. Таким образом, экологические ограничения на строительство новых энергетических объектов носят региональный характер.
Поэтому при строительстве каждого энергообъекта обязательно
должна проводиться экологическая экспертиза, которая учитывает все особенности воздействия на среду данного объекта и особенности данной местности.
Рассмотрим основные ограничения, которые являются общими для всех энергообъектов и для всех областей, при нормальной эксплуатации энергообъектов. Среди этих ограничений можно назвать следующие:
1. Выбросы вредных веществ в атмосферу должны быть такими,
чтобы в регионе не превышались предельно допустимые концентрации
(ПДК) этих веществ, т.е. выбросы энергообъекта не должны быть
выше назначенных ему предельно допустимых выбросов (ПДВ).
2. Сбросы вредных веществ в водоемы также не должны
приводить к превышению установленных ПДК. Считается, что к 2000
году во всех отраслях промышленности должны быть прекращены
сбросы загрязненных стоков в водные объекты. В электроэнергетике
это произойдет за счет совершенствования установок водоподготовки
и широкого внедрения оборотных систем водоснабжения ,в добывающих
отраслях - за счет утилизации шахтных вод и совершенствования
очистных устройств. В настоящее время на действующих энергопредприятиях пока существуют загрязненные стоки.
3. Водопотребление энергообъекта не должно превышать
возможностей региона, что особенно актуально для засушливых
районов.
4. Отвод земель под размещение энергообъекта и проведение горнодобывающих работ не должен превышать наличия свободных земельных ресурсов несельскохозяйственного назначения.