Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Соснина Е.Н. 1 Маслеева О.В. 1 Пачурин Г.В. 1 Филатов Д.А. 1

---

1 ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»

Одной из проблем устойчивого развития человечества является вопрос эмиссии парниковых газов, постоянный рост которых может привести к необратимым последствиям на планете. Основным источником парниковых газов является энергетика, а конкретно, процесс сжигания топлива. Для внедрения мероприятий по энергосбережению и экологической безопасности предусматривается использование мини-ТЭЦ с различными видами двигателей. Основными достоинствами мини-ТЭЦ являются низкая стоимость вырабатываемой электроэнергии, тепла и холода, возможность быстрого строительства, быстрая окупаемость, низкий расход топлива, длительный ресурс эксплуатации оборудования, экологическая безопасность. В работе рассмотрены мини-ТЭЦ с дизельными, газопоршневыми и газотурбинными двигателями. В качестве топлива используются дизельное топливо, природный газ и биогаз. Установлено, что эмиссии парниковых газов дизельных, газопоршневых и газотурбинных двигателей практически прямо пропорциональна их мощности. Газотурбинные двигатели при одинаковой мощности выбрасывают парниковых газов больше, чем остальные двигатели. Газопоршневые установки на биогазе выбрасывают парниковых газов больше, чем при работе на природном газе.

Статья в формате PDF

358 KB

энергетика

дизельные двигатели

газопоршневые двигатели

газотурбинные двигатели

мини-ТЭЦ

парниковые газы

биогаз

природный газ

1. Маслеева О.В., Пачурин Г.В., Соснина Е.Н., Шалухо А.В. Оценка эмиссии парниковых газов при использовании биотоплива // Экология и промышленность России. – 2012. – № 9. – С. 36–40.

2. Маслеева О.В., Петров А.А., Пачурин Г.В. Оценка парникового эффекта мини-ТЭЦ с различными двигателями // Современные проблемы науки и образования. – 2009. – № 6 (Ч. 2). – С. 60–61.

3. Изменение климата, 2007 г. Обобщающий доклад. Доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата.

4. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации (Росгидромет, 2008).

5. Ефимов К.Л., Кащенко О.В., Косарикова Т.А. Меры по сокращению выбросов парниковых газов: опыт, возможности и проблемы на региональном уровне http://www.nice.nnov.ru/Ru/literat/J1_99/efim.htm (Дата обращения 02.13. 2013 г.).

Современный климат на нашей планете формировался в течение многих миллионов лет. Однако за последние десятилетия человечество в результате своей деятельности серьезнейшим образом повлияло на условия своего собственного существования на планете. Техническая революция, увеличение объемов добычи и сжигания угля, нефти и газа привели к резкому увеличению выбросов в атмосферу углекислого газа и других парниковых газов, которые накапливались в ее верхних слоях, поглощая инфракрасное излучение, постепенно увеличивали температуру в отдельных частях земного шара. Поэтому одной из проблем устойчивого развития человечества является вопрос эмиссии парниковых газов, постоянный рост которых может привести к необратимым последствиям на планете.

Основным источником парниковых газов является энергетика, а конкретно, процесс сжигания топлива.

Комбинированное производство тепла и электроэнергии (когенерация) рассматривается, как важнейшее мероприятие климатической политики. Для внедрения мероприятий по энергосбережению и экологической безопасности предусматривается использование мини-ТЭЦ с различными видами двигателей.

Основными достоинствами мини-ТЭЦ являются низкая стоимость вырабатываемой электроэнергии, тепла и холода, возможность быстрого строительства, быстрая окупаемость, низкий расход топлива, длительный ресурс эксплуатации оборудования, экологическая безопасность.

В данной работе были рассмотрены мини-ТЭЦ с дизельными, газопоршневыми и газотурбинными двигателями. В качестве топлива используется дизельное топливо, природный газ и биогаз.

Расчет парниковых газов был выполнен в соответствии с методикой «Пересмотренные Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК», которые включают методологии по сжиганию топлива, индустриальным процессам, сельскохозяйственным почвам, изменению землепользования и лесному хозяйству, отходам. При расчете учитывались следующие парниковые газы: углекислый газ, закись азота и метан.

Дизельные электростанции

В данной работе были проведены исследования влияния мини-ТЭЦ с дизельными двигателями мощностью от 10 до 1000 кВт различных российских заводов-производителей (Челябинский тракторный завод, Алтайский моторный завод, Уральский дизель-моторный завод) на парниковый эффект.

Исходными данными для расчета являлись паспортные данные двигателя, расход дизельного топлива. Паспортные данные дизельных двигателей приведены в табл. 1. Результаты расчета эмиссии парниковых газов представлены в табл. 2 и на рисунке.

Таблица 1

Паспортные данные дизельного двигателя

Таблица 2

Сводная таблица по эмиссии парниковых газов

Валовые выбросы парниковых газов в СО2-экв в зависимости от мощности дизельных, газопоршневых и газотурбинных двигателей

Газопоршневые электростанции

Расчеты выбросов парниковых газов были выполнены для мини-ТЭЦ с газопоршневыми двигателями Caterpillar мощностью от 70 до 1350 кВт.

Исходными данными для расчета являлись объем сжигаемого топлива, который указан в паспортных данных двигателей. Исходные данные для расчета приведены в табл. 3.

Результаты расчета эмиссии парниковых газов от мини-ТЭЦ с газопоршневыми двигателями представлены в табл. 4. На рисунке показаны графические зависимости выбросов парниковых газов от мощности двигателя.

Таблица 3

Паспортные данные мини-ТЭЦ с газопоршневыми двигателями Caterpillar

Таблица 4

Сводная таблица по выбросам парниковых газов для мини-ТЭЦ

Газотурбинные электростанции

Расчеты выбросов парниковых газов были выполнены для мини-ТЭЦ с газотурбинными двигателями Kawasaki Heavy Industries Ltd. мощностью от 200 до 1600 кВт. Исходными данными для расчета являлся объем сжигаемого топлива, который указан в паспортных данных двигателей.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 5.

Таблица 5

Паспортные данные мини-ТЭЦ с газотурбинными двигателями Kawasaki

Результаты расчета эмиссии парниковых газов от мини-ТЭЦ с газотурбинными двигателями представлены в табл. 6. На рисунке показаны графические зависимости выбросов парниковых газов от мощности двигателя.

Биогазовые установки

Расчеты выбросов парниковых газов были выполнены для мини-ТЭЦ с газопоршневыми двигателями Caterpillar, работающими на биотопливе, которое получают из навоза. Исходными данными для расчета являлся объем сжигаемого топлива, который указан в паспортных данных двигателей.

Был выполнен расчет следующих парниковых газов:

• СО2, N2O, СН4, которые образуются в процессе сжигания биотоплива,

• СО2, который является составной частью биогаза и без превращений выбрасывается в атмосферу.

Результаты расчета приведены в табл. 7 и на рисунке.

Таблица 6

Сводная таблица по выбросам парниковых газов для мини-ТЭЦ с газотурбинными двигателями Kawasaki

Таблица 7

Эмиссия парниковых газов при сжигании биогаза на мини-ТЭЦ с газопоршневыми двигателями

Проведенные исследования показали:

• дизельные, газопоршневые и газотурбинные установки являются источником парниковых газов;

• эмиссия парниковых газов дизельных, газопоршневых и газотурбинных двигателей практически прямо пропорциональна их мощности;

• газотурбинные двигатели при одинаковой мощности выбрасывают парниковых газов больше, чем остальные двигатели;

• газопоршневые установки на биогазе выбрасывают парниковых газов больше, чем при работе на природном газе из-за различного состава газа.

Рецензенты:

Михаленко М.Г., д.т.н., профессор, декан ИФХФ, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ), г. Нижний Новгород;

Лоскутов А.Б., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Электроснабжение и электроэнергетика» (ЭСиЭ), Волжская государственная академия водного транспорта (ВГАВТ), г. Нижний Новгород.

Работа поступила в редакцию 18.03.2012

Библиографическая ссылка