Боровков, Юрий Николаевич. Совершенствование методов оценки термодинамической эффективности и эмиссии парниковых газов энергетического комплекса железнодорожного транспорта

Краткое описание

Боровков, Юрий Николаевич. Совершенствование методов оценки термодинамической эффективности и эмиссии парниковых газов энергетического комплекса железнодорожного транспорта : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.01 / Боровков Юрий Николаевич; [Место защиты: Моск. гос. ун-т путей сообщ. (МИИТ) МПС РФ].- Москва, 2011.- 178 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/380

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ)
На правах рукописи
Q/,2.01 1 6 6 7 3 0 "
БОРОВКОВ ЮРИИ НИКОЛАЕВИЧ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭМИССИИ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
КОМПЛЕКСА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
05.14.1 - Энергетические системы и комплексы
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель: д.т.н., проф. Попов В.Г.
Москва —2011 
4
12
12
26
32
44
47
47
53
60
60
60
70
83
90
97
Содержание
Введение ‘
1 Теоретические подходы к оценке энерго-экологической эффективности энергетических систем и комплексов
1.1 Существующие подходы к оценке энергетической и экологической эффективности энергетических систем и комплексов
1.2 Основные сферы современного применения эксергетического метода
1.3 Потоки эксергии в технических системах. Структура эксергетических потерь и их практические аспекты
1.4 Целесообразность использования эксергетического
метода для оценки энерго-экологической эффективности, энергетического комплекса железнодорожного
транспорта
2 Энергетический комплекс железнодорожного транспорта как открытая термодинамическая система
2.1 Структура энергетического комплекса
железнодорожного транспорта
2.2 Потоки эксергии в энергетическом комплексе железнодорожного транспорта
3 Оценка термодинамической эффективности
энергетического комплекса железнодорожного
транспорта
3.1 Термодинамическая эффективность перевозочного процесса на железнодорожном транспорте
3.1.1 Перевозочный процесс с точки зрения термодинамики
3.1.2 Термодинамическая эффективность автономной (тепловозной)тяги
3.1.3 Термодинамическая эффективность электрической тяги
3.1.4 Оценка термодинамической эффективности
перевозочного процесса и основные направления ее повышения
3.2 Термодинамическая эффективность нетяговых потребителей железнодорожного транспорта 
3.3 Результаты оценки термодинамической эффективности 98
энергетического комплекса железнодорожного транспорта и основные направления ее повышения
4 Использование эксергетического метода в оценке. 108
выбросов парниковых газов и других видов негативного воздействия на окружающую среду
4.1 Эксергетические показатели негативного воздействия на 108
. окружающую среду
4.2 Оценка эмиссии парниковых газов на железнодорожном 120
транспорте
4.2.1 Структура источников эмиссии парниковых газов на 122
железнодорожном транспорте
4.2.2 Методика расчета прямой эмиссии парниковых газов 130
4.2.3 Методика расчета косвенной энергетической эмиссии 136
парниковых газов железнодорожного транспорта
4.2.4 Эмиссия парниковых газов энергетического комплекса 143
железнодорожного транспорта
4.3 Эксергия выбросов железнодорожного транспорта 147
4.3.1 Эксергия выбросов в автономной (тепловозной) тяге 147
4.3.2 Эксергия косвенных выбросов в электрической тяге 155
4.3.3 Эксергия удельных выбросов на единицу перевозочной 159 работы в автономной и электрической тяге
о 164
Выводы
Приложение А Коэффициенты выбросов’ парниковых газов при стационарном сжигании топлива Приложение Б Примеры плотности распределения вероятности значений коэффициентов выбросов С02 при сжигании основных видов топлива
Библиография

Список литературы

выводы
1. Обоснована целесообразность применения эксергетического метода термодинамического анализа для исследования и оценки эффективности использования энергии в энергетическом комплексе железнодорожного транспорта с учетом экологических аспектов его функционирования.
2. Предложена универсальная методика оценки эффективности использования энергии в энергетическом комплексе железнодорожного транспорта для качественно различных видов энергии и энергоносителей с учетом экологических аспектов функционирования. Методика может использоваться как для отдельно взятого структурного подразделения железнодорожного транспорта, так и для всего железнодорожного транспорта в целом.
3. Проведена обработка и анализ статистических данных по потреблению топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на железнодорожном транспорте.
4. Определены основные интегральные показатели, характеризующие энергетический комплекс железнодорожного транспорта как открытую термодинамическую систему на основе данных о потреблении ТЭР.
5. Составлены диаграммы потоков эксергии на основе данных о структуре потребления ТЭР в энергетическом комплексе железнодорожного транспорта.
6. Установлено, что эффективность использования ТЭР (эксергетический КПД) в энергетическом комплексе железнодорожного транспорта на 2008 г. составляет 33,4%. Причем основная доля потерь эксергии приходится на тягу поездов и составляет 45% от общих потерь эксергии в энергетическом комплексе железнодорожного транспорта.
7. Установлено, что значения эксергетического КПД составляют для: тепловозной тяги ijeJT= 32%; электрической тяги с учетом полного цикла
энергетических преобразований: rfe°^— 34,6% — для постоянного тока и 7]пе%т‘= 34,7% - для переменного тока.
8. Определен индекс эффективности вида тяги по расходу первичной эксергии. Он составляет 2,2-2,3 — во столько раз значение • удельного потребления первичной эксергии на единицу приведенной перевозочной работы в электрической тяге меньше по сравнению с автономной (тепловозной)тягой.
9. Сделан вывод о приоритетности повышения эффективности использования эксергии в перевозочном процессе (в соответствии со структурными коэффициентами) и о том, что наиболее значимыми являются организационно-технические мероприятия по уменьшению потерь эксергии для тягового подвижного состава (в соответствии с коэффициентами преобразования эксергии).
10. Сделан обоснованный вывод о целесообразности дальнейшего увеличения доли электротяги в общем объеме выполняемой перевозочной
164
работы с целью повышения энергетической эффективности и снижения негативного воздействия на окружающую среду.
11. Выполнен расчет суммарного сброса эксергии в окружающую среду, представляющий собой сумму трех составляющих — термической, химической и концентрационной эксергии соответственно. Этот показатель может использоваться для оценки потенциального негативного воздействия энергетического комплекса железнодорожного транспорта на окружающую среду.
2. Предложена универсальная методика оценки эмиссии парниковых газов, позволяющая получить на основе данных о потреблении ТЭР значения объемов выбросов парниковых газов (прямых и косвенных) как на уровне отдельно взятого структурного подразделения железнодорожного транспорта, так и для всего железнодорожного транспорта в целом.
13. Произведена оценка эмиссии парниковых газов (прямых и косвенных) энергетическим комплексом железнодорожного транспорта за период с 2003 г. по 2008 г. для всех структурных подразделений железнодорожного транспорта и для железнодорожного транспорта м целом.
14. Установлено, что удельный выброс диоксида, углерода на единицу
перевозочной работы в электрической тяге примерно в 3 раза ниже аналогичного показателя для автономной (тепловозной) тяги, поэтому дальнейшая электрификация тяги будет способствовать сокращению выбросов парниковых газов .
15. Определены следующие удельные показатели -"удельное потребление
эксергии на единицу перевозочной работы, удельный выброс парниковых газов на единицу перевозочной, работы, и показатель, интенсивности прямой эмиссии парниковых газов* [т СОг-экв./т у.т.]. Динамика изменения этих показателей позволяет определить основные тенденции в изменении эффективности использования энергии и сопряженного с этим негативного воздействия на окружающую среду. '
16. Установлено, что по характеру изменения удельных показателей в период с 2003 г. по 2008 г. происходит постоянное повышение эффективности использования: энергии в, энергетическом комплексе железнодорожного транспорта и снижение связанного с ним негативного воздействия на окружающую среду.
Сделан вывод, что сокращение эмиссии парниковых газов можно обеспечить через повышение энергетической эффективности и изменение структуры топливопотребления: замещение одних видов топлива другими, характеризующимися меньшими значениями коэффициентов эмиссии парниковых газов, а также увеличение доли источников альтернативной «безуглеродной» энергетики.