- •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.
Раздел 1.3. Энергетика и экология
1.3.1. Место энергетики в антропогенных загрязнениях
окружающей среды.
До 80% антропогенных загрязнений окружающей среды
обусловлено энергетическими процессами, включая добычу,
переработку, использование топлива и удаление отходов. Энергетика воздействует практически на все сферы окружающей среды: атмосферу, гидросферу, литосферу и криосферу. Наибольшую нагрузку со стороны топливно-энергетического комплекса (ТЭК) испытывает, пожалуй, атмосфера. С ТЭКом связано более 70% ежегодных выбросов в атмосферу от всего народного хозяйства. При этом только на долю ТЭС приходится около 1/4 выбросов золы, 1/3 выбросов оксидов азота, 1/2 - сернистого ангидрида от выбросов всех промышленных предприятий.
Выбросы вредных веществ в атмосферу являются наиболее важным
экологическим показателем энергетики. ТЭС и котельные на органическом топливе - источники не только выбросов золы, сернистого ангидрида (SO2 ) и оксидов азота (NOx), но и пятиокиси ванадия (V2O5 ), бенз(а)пирена (БП), угарного и углекислого газов (CO и CO2 ). В настоящее время наибольшую обеспокоенность вызывают первые три вещества.
В целом по России выбросы в атмосферу достигают миллионов тонн
в год. Представление о их структуре и состоянии систем защиты
окружающей среды от функционирования предприятий ТЭК дает таблица 1.3.1, приведенная ниже.
Таблица 1.3.1
Выбросы загрязняющих веществ от предприятий энергетики
России в 2001 году, млн. т.
Вид выброса |
образуется |
улавливается |
выбрасывается |
Твердые вещества |
40,9 |
38,6 |
2,3 |
Сернистый ангидрид |
3,15 |
0,06 |
3,1 |
Окислы азота |
1,6 |
0,005 |
1,6 |
С ТЭКом связано более 20% потребления воды от всего народного хозяйства и около 40% поступающих в водоемы загрязненных сточных вод. При этом свыше 78% отведения сточных вод и 38% сброса загрязненных вод ТЭК приходится на электроэнергетику. Сточные воды ТЭК содержат ванадий, никель, фтор, фенолы, нефтепродукты. Эти вредные вещества способствуют уничтожению речной флоры и фауны, отрицательно влияют на здоровье людей.
Неблагоприятное воздействие на речных обитателей способно оказывать тепловое загрязнение ТЭС и АЭС. Крупные ТЭС сбрасывают до 90 куб.м/сек подогретой воды. Тепловые выбросы АЭС еще более значительны.
Тэк обеспечивает около 70% ежегодного нарушения земель
горными работами и 25% выхода твердых отходов по стране. Около 6%
твердых отходов вызвано деятельностью ТЭС. Золоотвалы тепловых
электростанций часто являются источниками загрязнения почв. Так, золоотвал Экибастузской ГРЭС-1 вызывает значительное загрязнение золой пастбищ и посевов на территории между Экибастузом и Павлодаром. Загрязнения почв, связанные с деятельностью ТЭК, приводят к снижению урожайности и ухудшению качества сельскохозяйственной продукции.
Размещение энергетических объектов изменяет ландшафт
местности, ухудшает ее эстетические особенности. Это обстоятельство особенно необходимо учитывать если объект располагается недалеко от заповедников или исторических памятников.