Курсовая работа: Аналіз викидів пересувних джерел в місті Черкаси і перспективи впровадження енергозберігаючих технологій

1.2 Проблеми контролю викидів автотранспорту

Відпрацьовані гази двигунів внутрішнього горіння має біля 200 складових. Період їх продовжується від кількох хвилин до 4-5 років. Автомобілі спалюють величезну кількість цінних нафтопродуктів, завдаючи одночасно відчутної шкоди навколишньому середовищу, головним чином атмосфері. Оскільки основна маса автомобілів сконцентрована в крупних і найбільших містах, повітря цих міст не тільки обідняється киснем, але і забруднюється шкідливими компонентами відпрацьованих газів. В автомобільних двигунах внутрішнього згорання у світі щорічно спалюється 2 млрд. тон нафтового палива. При цьому ККД складає 23% [6]. До головних токсичних викидів автомобіля відносяться: відпрацьовані гази, картерні гази і паливні випаровування.

Основна причина забруднення повітря полягає в неповному і нерівномірному згоранні палива. У відпрацьованих газах двигуна внутрішнього згорання міститься 170 шкідливих компонентів 160 - похідні вуглеводню - неповному згоранню палива у двигуні. Наявність у відпрацьованих газах шкідливих речовин обумовлена умовами згорання палива. Найбільш досліджуваними є викиди двигуна. До складу цих викидів входять оксид вуглецю, вуглеводні, оксиди азоту, сірки, тверді частки. В двигунах реакція горіння перетворює енергію палива в теплоту. В результаті реакції утворюється токсичні речовини. Вони викидаються двигунами в складі відпрацьованих газів. Відпрацьовані гази, які викидаються двигуном, містять оксид вуглецю СО, вуглеводні , оксиди азоту , бензапирен, альдегіди і кіптяву. Картерні гази - це суміш частини відпрацьованих газів, які проникають через нещільності поршневих кілець в картер двигуна, з парами моторного мастила. Паливні випаровування надходять в навколишнє середовище через систему живлення двигуна: стиків, шлангів і т.д. Розподіл головних компонентів викидів у карбюраторного двигуна наступне: відпрацьовані гази мають 95% СО, 55% і 98% , картерні гази по - 5% , 2% , а паливні випаровування - до 40% .

До токсичних відносяться оксид вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, альдегіди, оксид сірки, сажа, бензапирен.

Оксид азоту. Токсичний вплив оксиду азоту при його викидах проявляється в двох шарах атмосфери. Каталітичне руйнування озонового шару спричинює зростання біологічно активної радіації становить загрозу існування атмосфери. Азот потрапляє в стратосферу з тропосфери. Зберігається в оточуючій його атмосфері протягом 3 - 4 днів.

Вуглеводні. У відпрацьованих містяться кілька десятків різних вуглеводнів. Джерелом вуглеводневих сполук є шари паливної суміші, прилеглі до стінок камери згорання, де відбувається гасіння полумя, нерівномірний розподіл суміші виникає нестача кисню, а також циліндри що працюють з пропусками запалювання та згорання.

Альдегіди - органічні сполуки. Найхарактернішими для відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згорання є акромін, формальдегід та ацетальдегід. Альдегідам властива висока токсичність.

Кіптява - представляє собою безформене тіло без кристалічної решітки в дизельному двигуні кіптява складається з невизначених частин з розмірами 0,3...10. Причина утворення сажі полягає в тому, що енергетичні умови в циліндрі дизельного двигуна опиняються достатніми, щоб молекула палива руйнувалася повністю. Більш легкі атоми водню дифузують в багатий киснем шар, вступають з ним в реакцію. Утворюється при неповному згоранні палива з відпрацьованими газами викидається кіптява. Вона утворюється в камерах згорання двигунів внаслідок піролізу палива при високих температурах і тиску. Особливе багато сажі утворюється в дизелі. Вплів небезпечних речовин може викликати незворотні зміни загибель флори [1].

Вуглеводні з'єднання - етан, метан, бензол, ацетилен і інші токсичні речовини. У відпрацьованих газах містяться вуглеводні різних гомологічних рядів: парафінові алкани, нафтові циклани і ароматичні (бензолові), всього близько 160 компонентів. Вони утворюються в результаті неповного згорання палива в двигуні незгорілі вуглеводні є однією з причин появи білого або голубого диму. Це відбувається при запізнюванні запалювання робочої суміші в двигуні або при понижених температурах в камері згорання.

Сполуки свинцю. Наявність сполук свинцю у відпрацьованих газах є наслідком додавання тетераетилсвинцю в бензини для підвищення октанового числа. Свинець неповністю потрапляє в атмосферу після згорання палива від 70 - 75% загальної його кількості, що міститься у бензинах Певна кількість сполук свинцю потрапляє в повітря при безпосередньому випаровуванні бензинів з паливного баку. Сполуки можуть знаходитися протягом 1 - 4 тижнів.

Оксид вуглецю. Він утворюється переважно в бензинових двигунах при роботі багатьох паливо-повітряних сумішах. Причиною виникнення оксиду вуглецю в цьому випадку є нестача кисню для повного окислення вуглецю, який входить до складу палива. Незначна кількість оксиду вуглецю, утворюється підчас роботи на бідних сумішах на дизелях, є продуктом проміжного окислення вуглецю. Оксид вуглецю - високотоксична сполука. Оксид вуглецю інертний і зберігається в повітрі до 5 років.

Оксиди азоту NO і NO₂ - діоксид азоту. Ці гази, виникають в камері згорання двигуна при температурі 2800°С і тиску біля 1 МПа. Оксид азоту - безколірний газ, Легко окислюється киснем. При звичайних атмосферних умовах NO повністю перетворюється в NO₂ - газ бурого кольору з характерним запахом. Він важче за повітря і має потенційну небезпеку.

1.2.1 Методи контролю та нормування викидів забруднюючих речовин

Основні заходи, щодо зниження викидів автотранспорту добре відомі: це зниження викидів від кожного автотранспортного засобу і зниженні кількості автотранспортних засобів, робота яких супроводжується шкідливими викидами. Реалізація названих заходів може здійснюватися по наступних напрямах: припинення виробництва бензину із змістом свинцю, перехід на інші види палива, принципове поліпшення екологічних характеристик двигунів за рахунок переходу на більш жорсткі стандарти або навіть на нові види двигунів. Екологічні проблеми, зв'язані з використанням традиційного моторного палива в двигунах транспортних засобів, актуальні не тільки для України, але і для всіх країн світу. В багатьох країнах світу прийняті жорсткі вимоги по екологізації автотранспорту. В результаті з 2000 року по 2007 рік кількість шкідливих речовин у відпрацьованих газах автомобілів знизилася приблизно в 2 рази, а всього за останні 40 років зміст токсичних компонентів зменшився на 70%.

В даний час багато моторобудівних фірм узяли курс на рішення задачі досягнення нульової токсичності відпрацьованих газів. Їх багаторічний досвід показує, що добитися цього можна тільки у разі використовування альтернативних видів моторного палива. Саме тому, практично всі перспективні екологічно-чисті автомобілі, проектуються під альтернативні види палива. Безумовно, значні матеріальні витрати на створення екологічно чистих машин, пов'язані не з благородністю і альтруїзмом моторобудівних компаній, а визначаються тиском державних законів. Пріоритетність природного газу, як найперспективнішого екологічно чистого моторного палива, очевидна для багатьох країн світу. Розробка альтернативних енергоджерел спалювання і очищення органічного палива, створення (модифікація) двигунів, що використовують альтернативні палива, захист від шуму. Поліпшення містобудування і оптимізацію міського руху транспорту взаємно пов'язано і націлено на краще планування доріг і вулиць, будівлю транспортних розв'язок, поліпшення дорожнього покриття, контроль швидкісного руху.

Впровадження альтернативного транспорту - це електромобілі, застосування альтернативного палива, будування ліній для швидкого трамвая, метро.

1.2.2 Законодавча база, щодо регламентування впливу пересувних джерел

Згідно закону України “Про охорону атмосферного повітря” Нормативи гранично допустимих викидів забруднюючих речовин стаціонарних джерел стаття 7). Нормативи гранично допустимих викидів забруднюючих речовин та їх сукупності, які містяться у складі пилогазоповітряних сумішей, що відводяться від окремих типів обладнання, споруд і надходять в атмосферне повітря від стаціонарних джерел, встановлюються з метою забезпечення дотримання нормативів екологічної безпеки атмосферного повітря з урахуванням економічної доцільності, рівня технологічних процесів, технічного стану обладнання, газоочисних установок.

Для діючих і тих, що проектуються, окремих типів обладнання і споруд залежно від часу розроблення та введення у дію, наявності наукових і технічних розробок, економічної доцільності встановлюються:

норматив гранично допустимого викиду забруднюючої речовини стаціонарного джерела;

технологічні нормативи допустимих викидів забруднюючих речовин або їх суміші, які визначаються у місці їх виходу з устаткування.

До технологічних нормативів допустимих викидів забруднюючих речовин належать:

поточні технологічні нормативи - для діючих окремих типів обладнання, споруд на рівні підприємств з найкращою існуючою технологією виробництва аналогічних за потужністю технологічних процесів;

перспективні технологічні нормативи - для нових і таких, що проектуються, будуються або модернізуються, окремих типів обладнання, споруд з урахуванням досягнень на рівні передових вітчизняних і світових технологій та обладнання. Статтею 8 цього закону Нормативи гранично допустимого впливу фізичних та біологічних факторів стаціонарних джерел.

Нормативи гранично допустимих рівнів впливу на атмосферне повітря встановлюються для кожного стаціонарного джерела по всіх створюваних ним видах фізичних і біологічних факторів.

Нормативи гранично допустимого впливу фізичних та біологічних факторів встановлюються на рівні, за якого фізичний та біологічний вплив усіх джерел у цьому районі, з урахуванням перспектив його розвитку, в період терміну дії встановленого нормативу не призведе до перевищення нормативів екологічної безпеки атмосферного повітря (за найбільш суворим нормативом).

Статтею 9Нормативи вмісту забруднюючих речовин у відпрацьованих газах та впливу фізичних факторів пересувних джерел.Для кожного типу пересувних джерел, що експлуатуються на території України, встановлюються нормативи вмісту забруднюючих речовин у відпрацьованих газах та впливу фізичних факторів цих джерел, які розробляються з урахуванням сучасних технічних рішень щодо зменшення утворення забруднюючих речовин, зниження рівнів впливу фізичних факторів, очищення відпрацьованих газів та економічної доцільності.

1.2.3 Проблеми екологізації автомобільного транспорту України

Екологічні проблеми, зв'язані з використанням традиційного моторного палива в двигунах транспортних засобів, актуальні не тільки для України, але і для всіх країн світу. В багатьох країнах світу прийняті жорсткі вимоги по екологізації автотранспорту. В результаті з 2000 року по 2007 рік кількість шкідливих речовин у відпрацьованих газах автомобілів за рубежем знизилася приблизно в 2 рази, а всього за останні 40 років зміст токсичних компонентів зменшився на 70%. В даний час багато моторобудівних фірм узяли курс на рішення задачі досягнення нульової токсичності відпрацьованих газів. Їх багаторічний досвід показує, що добитися цього можна тільки у разі використовування альтернативних видів моторного палива. Саме тому, практично всі перспективні екологічно чисті автомобілі, проектуються під альтернативні види палива.