零排放動力循環(huán)

《零排放動力循環(huán)》傳播國際新技術成果，搭建電氣工程技術平臺！介紹了防止大氣污染的可選擇途徑。討論了用于零排放循環(huán)的離子傳輸膜反應器（1TMR）。描述了集成離子傳輸膜反應器的零排放活塞發(fā)動機。探討了通過太陽能轉換如海藻光合作用帶有零排放發(fā)電的系統(tǒng)。介紹了用于動力循環(huán)的帕累托（Pareto）優(yōu)化方法。

“國際電氣工程先進技術譯叢”是機械工業(yè)出版社集中優(yōu)勢資源精心打造的中高端產(chǎn)品，出版目的是傳播國際新技術成果，搭建電氣工程技術平臺。叢書中所有圖書都是精選的國外優(yōu)秀電氣工程著作，主要針對新能源、智能電網(wǎng)、電力電子、自動控制及新能源汽車等電氣工程熱點領域。這些圖書都是由經(jīng)驗豐富的業(yè)內人士編著，并由國內知名專家翻譯，具有很高的實用性。

“國際電氣工程先進技術譯叢”的出版目的主要是為廣大國內讀者提供一個展示國外先進技術成果的窗口，使國內讀者有一個可以更好地了解國外技術的平臺。“國際電氣工程先進技術譯叢”可供電氣工程及相關專業(yè)工程技術人員、科研人員及大專院校相關專業(yè)師生參考。

作者：(烏克蘭)楊托科夫斯基(E.Yantovsdy) (波蘭)J.Gorski (烏克蘭)M.Shokotov 譯者：段立強 等

E.Yantovsky博士于1929年出生在烏克蘭的哈爾科夫。他的主要研究領域為磁流體發(fā)電機和泵、熱泵、帶有膜分離氧用于富氧燃燒的零排放電廠、能量和炯流以及炯經(jīng)濟學。Yantovsky教授畢業(yè)于哈爾科夫航空學院，之后到Taganrog工作，致力于制造水上飛機。在1953年，他又回到哈一爾科夫并且在一個大型電子廠工作，他負責檢測電機中空氣和熱流。他作為大型同步電動機的設計者工作的時間并不長。1959～1971年，他成為哈爾科夫磁流體動力學實驗室的主任，在那里制造并檢測了磁流體液態(tài)金屬發(fā)電機，該發(fā)電機意圖為到火星的宇宙飛船提供動力。Yantovsky教授作為資深研究員于1971年加入了Krjjjanovski能源學會，并且在1974年開始為工業(yè)動力學學會工作。1986-1995年，Yantovsky教授是俄羅斯科學院能源研究所的主要研究人員。他也去歐洲和美國進行了多次訪問講學。作為作者，Yantovsky教授出版了6本書，并用英語發(fā)表了近40篇論文(包括1991年的“無廢氣排放的燃用化石燃料電廠熱力學分析”以及2000年的“可再生甲烷的定義”)。他目前住在德國的亞琛。

JanG6rski博士于1945年出生于波蘭的I,etownia。他是應用熱科學以及能量轉換系統(tǒng)的專家。他對熱力學和流量過程模擬中的濃密氣體現(xiàn)象問題尤其感興趣。在30多年的職業(yè)生涯中，他作為一名燃氣輪機設計工程師工作在航空工業(yè)。從1974.年開始，他成為RZeSZOW技術大學機械與航空系以及城市環(huán)境工程系的一名教師和副教授。他是.EUROMECH的一名會員，也是波蘭科學院兩個委員會的成員。Gorski博士在1982年作為一名訪問教授工作于墨西哥國立自治大學，并在歐盟許多國家做過講學交流。 2100433B

《零排放動力循環(huán)》包括幾乎所有零排放循環(huán)最全面的綜述。針對燃燒化石燃料、無污染的發(fā)電系統(tǒng)，《零排放動力循環(huán)》提出了解決電廠嚴重排放問題可選擇的解決方案。書中描述了新的熱力循環(huán)以及對這些循環(huán)的計算分析結果，提供了現(xiàn)代化的分析工具和評價的公式并且還引出了“流通學”。

作者探討了零排放電廠技術的各個方面，包括CO2封存、離子傳輸和富氧技術。結果表明這些零排放電廠技術可以提供經(jīng)濟上可承受的潔凈電力來滿足不斷增長的能源需求，解決關鍵的環(huán)境問題，通過支持多樣化化石燃料的利用解決能源安全問題，并且主要通過將產(chǎn)生的CO2用于增強石油回收來緩解可持續(xù)能源供應的經(jīng)濟成本。

討論了人類活動對全球變暖的極大影響，為了將由于化石燃料排放造成的污染降到最低，《零排放動力循環(huán)》提出了合理的并且有效的方法，展示了如何建立和運行零排放電廠，從而使我們未來的能源是潔凈的、安全的和經(jīng)濟的。

譯者序

前言

作者簡介

縮略語表

第1章 充滿爭議的未來

1.1 介紹和預測

1.2 氣候變化的原因

1.3 有爭議的觀點

1.4 在零排放電廠（ZEPP）中不可避免的CO2捕獲

1.5 碳氫燃料的起源

1.6 由CO2和正硅酸鐵形成甲烷的反應熱力學

1.7 緊迫的任務——捕獲

參考文獻

第2章 零CO2排放循環(huán)回顧

2.1 碳捕獲方法

2.2 早期的嘗試

2.3 工業(yè)界首次關注

2.4 后續(xù)的進展

2.5 集成氧離子傳輸膜的ZEPP循環(huán)

2.6 零排放機動車循環(huán)——主要的部分（見第7章 ）

2.7 走向零排放工業(yè)

2.8 一篇重要的論文

2.9 一些額外的評論

參考文獻

第3章 帶有外部供氧的CO2零排放準聯(lián)合循環(huán)

3.1 CO2——熱力學特性，純CO2及混合物

3.2 氣體混合物

3.3 實際氣體條件下壓縮機和透平效率

3.4 純CO2作為工質的零排放動力循環(huán)的詳細模擬

參考文獻

第4章 氧離子傳輸膜

4.1 能斯特效應

4.2 用于ZEPP的氧離子傳輸膜反應器

4.3 化學鏈燃燒

參考文獻

第5章 ZEITMOP循環(huán)及其變形

5.1 帶有獨立ITMR且燃燒煤粉的ZEITMOP循環(huán)

5.2 將ITMR與燃燒室集成到一起的燃氣的ZEITMOP循環(huán)

5.3 一座帶有供熱和制冷功能的零排放鍋爐房

5.4 一個采用透平的交通運輸動力單元

5.5 一個零排放航空發(fā)動機

5.6 一個無煙膜式加熱器

5.7 一個零排放朗肯循環(huán)

5.8 整合ITM燃燒室的鍋爐

參考文獻

第6章 ZEITMOP循環(huán)的詳細模擬

6.1 CO2作為工質的透平機械

6.2 ZEITMOP循環(huán)分析

6.3 將燃燒室和ITM反應器集成到一起的ZEITMOP循環(huán)

6.4 氧傳輸膜裝置的模擬

6.5 結果和討論

參考文獻

第7章 帶有富氧燃燒的零排放活塞發(fā)動機

7.1 罪魁禍首

7.2 零排放膜活塞發(fā)動機概述

7.3 帶有高氧氣濃度的ZEMPES

7.4 增加熱化學回熱器（TCR）

7.5 用于活塞發(fā)動機的膜反應器

7.6 零排放渦輪柴油機

7.7 用于渦輪柴油機的膜反應器

7.8 應用實例

7.9 用于渦輪柴油機的高溫熱交換器

7.10采用不同燃料ZEMPES的經(jīng)濟性

7.11帶有變壓吸附分離氧氣反應器的活塞式發(fā)動機

7.11.1 提出的流程圖

7.11.2 從空氣中分離氧

7.11.3 計算結果

7.12增強石油回收（EOR）的三聯(lián)供系統(tǒng)

參考文獻

第8章 利用光合作用的太陽能轉化和零排放的富氧燃燒

8.1 生物質燃燒——這是一種可持續(xù)的能源嗎？

8.2 藻類養(yǎng)殖和利用的短暫歷史

8.3 什么是石莼？

8.4 海藻用作一種可再生燃料

8.5 以色列和意大利的大海藻養(yǎng)殖

8.6 能量流密度

8.7 動力系統(tǒng)展望

8.8 汽化

8.9 海水淡化

8.10 與1991年的首個SOFT版本的對比

參考文獻

第9章 相關的計算工具

9.1 什么是〈火用〉？

9.1.1 自然的問題

9.1.2 山地自行車

9.1.3 瀑布

9.1.4 卡諾類比

9.1.5 熱摩擦

9.1.6 一個警告

9.1.7 橡膠氣球

9.1.8 〈火用〉是什么？

9.1.9 參考狀態(tài)

9.1.10 〈火用〉的單位

9.1.11 〈火用〉效率

9.1.12 〈火用〉損失在哪兒？

9.1.13 〈火用〉的流向

9.1.14 來自海洋的〈火用〉

9.1.15 熱量的歸宿

9.1.16 神奇的數(shù)字

……

第10章 給都柏林理工大學學生和老師的兩次講座

第11章 結束語

零排放污水零排放

從20世紀70年代個別工業(yè)部門就開始摸索“零排放”，那時主要指沒有廢水從工廠排出，所有廢水經(jīng)過二級或三級污水處理，除了回用就只剩下轉化為固體的廢渣。到1994年比利時的一位企業(yè)家Gunter Pauli 創(chuàng)辦“零排放研究創(chuàng)新基金會”ZERI(Zero Emissions Research Initiatives)，才把“零排放”從個別分散的活動上升到一種理論體系。1998年聯(lián)合國正式承認了“零排放”概念，并與ZERI基金會合作開始進行試點。1999年總部設立在日本的聯(lián)合國大學成立了“聯(lián)合國大學/零排放論壇”， 2007年這一論壇與我國發(fā)改委資源節(jié)約與環(huán)保司合作，在北京舉辦“發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,促進廢物零排放”論壇。

鑒于當前我國社會上談論的“零排放”主要還是原始意義上的“廢水排放為零”，簡稱ZLD(Zero Liquid Discharge)。

零排放零排放四合院

2011年8月底，北京首座“零排放”四合院在東城區(qū)大興社區(qū)居委會建成，作為北京文化的代表，四合院實現(xiàn)“零排放”，不僅是對四合院的保護和發(fā)展的有益實踐，也將為北京四合院的改造和保護提供一個范例。 四合院“零排放”要在承傳統(tǒng)文化、享受健康舒適現(xiàn)代生活方式、低碳節(jié)能等方面尋求最佳平衡點。之所以要打造“零排放”四合院，是因為四合院是北京文化的代表。四合院作為老北京特有的一種建筑形式，其布局設計歷經(jīng)了幾百年的淘煉，在適應北京特有氣候條件方面表現(xiàn)出色，但滿足現(xiàn)代“宜居”的要求可能尚有差距。如果在保留和傳承的基礎上，并仍堅持“小投入，大環(huán)?！钡睦砟?，通過合理應用低碳技術達到降低能量消耗并能實現(xiàn)現(xiàn)代人舒適的生活方式，那么老北京的四合院也完全可以煥發(fā)“新綠色”。

廢水零排放是指工業(yè)水經(jīng)過重復使用后，將這部分含鹽量和污染物高濃縮成廢水全部（99%以上）回收再利用，或者使用壓濾機過濾出不溶于水的物質后循環(huán)使用，無任何廢液排出工廠。水中的鹽類和污染物經(jīng)過濃縮結晶或壓濾廢渣以固體形式排出廠送垃圾處理廠填埋或將其回收作為有用的化工原料。

所謂零排放，是指無限地減少污染物和能源排放直至到零的活動。零排放，就其內容而言，一是要控制生產(chǎn)過程中不得已產(chǎn)生的能源和資源排放，將其減少到零；另一含義是將那些不得已排放出的能源、資源充分利用，最終消滅不可再生資源和能源的存在。 廢水“零排放”是指工業(yè)水經(jīng)過重復使用后，將這部分含鹽量和污染物高濃縮成廢水全部（99%以上）回收再利用，無任何廢液排出工廠。水中的鹽類和污染物經(jīng)過濃縮結晶以固體形式排出廠送垃圾處理廠填埋或將其回收作為有用的化工原料。2100433B

零排放化是指無限地減少污染物和能源排放直至為零的活動:即利用清潔生產(chǎn)，3R(Reduce,Reuse,Recycle) 及生態(tài)產(chǎn)業(yè)等技術，實現(xiàn)對自然資源的完全循環(huán)利用，從而不給大氣，水體和土壤遺留任何廢棄物。要控制生產(chǎn)過程中不得已產(chǎn)生的廢棄物排放，將其減少到零。

從技術角度講，在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中，能量、能源、資源的轉化都遵循一定的自然規(guī)律，資源轉化為各種能量、各種能量相互轉化、原材料轉化為產(chǎn)品，都不可能實現(xiàn)100%的轉化。根據(jù)能量守恒定律和物質不滅定律，其損失的部分最終以水、氣、聲、渣、熱等形式排入環(huán)境。2100433B