零排放动力循环作者简介

作者：(乌克兰)杨托科夫斯基(E.Yantovsdy) (波兰)J.Gorski (乌克兰)M.Shokotov 译者：段立强 等

E.Yantovsky博士于1929年出生在乌克兰的哈尔科夫。他的主要研究领域为磁流体发电机和泵、热泵、带有膜分离氧用于富氧燃烧的零排放电厂、能量和炯流以及炯经济学。Yantovsky教授毕业于哈尔科夫航空学院，之后到Taganrog工作，致力于制造水上飞机。在1953年，他又回到哈一尔科夫并且在一个大型电子厂工作，他负责检测电机中空气和热流。他作为大型同步电动机的设计者工作的时间并不长。1959～1971年，他成为哈尔科夫磁流体动力学实验室的主任，在那里制造并检测了磁流体液态金属发电机，该发电机意图为到火星的宇宙飞船提供动力。Yantovsky教授作为资深研究员于1971年加入了Krjjjanovski能源学会，并且在1974年开始为工业动力学学会工作。1986-1995年，Yantovsky教授是俄罗斯科学院能源研究所的主要研究人员。他也去欧洲和美国进行了多次访问讲学。作为作者，Yantovsky教授出版了6本书，并用英语发表了近40篇论文(包括1991年的“无废气排放的燃用化石燃料电厂热力学分析”以及2000年的“可再生甲烷的定义”)。他目前住在德国的亚琛。

JanG6rski博士于1945年出生于波兰的I,etownia。他是应用热科学以及能量转换系统的专家。他对热力学和流量过程模拟中的浓密气体现象问题尤其感兴趣。在30多年的职业生涯中，他作为一名燃气轮机设计工程师工作在航空工业。从1974.年开始，他成为RZeSZOW技术大学机械与航空系以及城市环境工程系的一名教师和副教授。他是.EUROMECH的一名会员，也是波兰科学院两个委员会的成员。Gorski博士在1982年作为一名访问教授工作于墨西哥国立自治大学，并在欧盟许多国家做过讲学交流。 2100433B

译者序

前言

作者简介

缩略语表

第1章 充满争议的未来

1.1 介绍和预测

1.2 气候变化的原因

1.3 有争议的观点

1.4 在零排放电厂（ZEPP）中不可避免的CO2捕获

1.5 碳氢燃料的起源

1.6 由CO2和正硅酸铁形成甲烷的反应热力学

1.7 紧迫的任务——捕获

参考文献

第2章 零CO2排放循环回顾

2.1 碳捕获方法

2.2 早期的尝试

2.3 工业界首次关注

2.4 后续的进展

2.5 集成氧离子传输膜的ZEPP循环

2.6 零排放机动车循环——主要的部分（见第7章 ）

2.7 走向零排放工业

2.8 一篇重要的论文

2.9 一些额外的评论

参考文献

第3章 带有外部供氧的CO2零排放准联合循环

3.1 CO2——热力学特性，纯CO2及混合物

3.2 气体混合物

3.3 实际气体条件下压缩机和透平效率

3.4 纯CO2作为工质的零排放动力循环的详细模拟

参考文献

第4章 氧离子传输膜

4.1 能斯特效应

4.2 用于ZEPP的氧离子传输膜反应器

4.3 化学链燃烧

参考文献

第5章 ZEITMOP循环及其变形

5.1 带有独立ITMR且燃烧煤粉的ZEITMOP循环

5.2 将ITMR与燃烧室集成到一起的燃气的ZEITMOP循环

5.3 一座带有供热和制冷功能的零排放锅炉房

5.4 一个采用透平的交通运输动力单元

5.5 一个零排放航空发动机

5.6 一个无烟膜式加热器

5.7 一个零排放朗肯循环

5.8 整合ITM燃烧室的锅炉

参考文献

第6章 ZEITMOP循环的详细模拟

6.1 CO2作为工质的透平机械

6.2 ZEITMOP循环分析

6.3 将燃烧室和ITM反应器集成到一起的ZEITMOP循环

6.4 氧传输膜装置的模拟

6.5 结果和讨论

参考文献

第7章 带有富氧燃烧的零排放活塞发动机

7.1 罪魁祸首

7.2 零排放膜活塞发动机概述

7.3 带有高氧气浓度的ZEMPES

7.4 增加热化学回热器（TCR）

7.5 用于活塞发动机的膜反应器

7.6 零排放涡轮柴油机

7.7 用于涡轮柴油机的膜反应器

7.8 应用实例

7.9 用于涡轮柴油机的高温热交换器

7.10采用不同燃料ZEMPES的经济性

7.11带有变压吸附分离氧气反应器的活塞式发动机

7.11.1 提出的流程图

7.11.2 从空气中分离氧

7.11.3 计算结果

7.12增强石油回收（EOR）的三联供系统

参考文献

第8章 利用光合作用的太阳能转化和零排放的富氧燃烧

8.1 生物质燃烧——这是一种可持续的能源吗？

8.2 藻类养殖和利用的短暂历史

8.3 什么是石莼？

8.4 海藻用作一种可再生燃料

8.5 以色列和意大利的大海藻养殖

8.6 能量流密度

8.7 动力系统展望

8.8 汽化

8.9 海水淡化

8.10 与1991年的首个SOFT版本的对比

参考文献

第9章 相关的计算工具

9.1 什么是〈火用〉？

9.1.1 自然的问题

9.1.2 山地自行车

9.1.3 瀑布

9.1.4 卡诺类比

9.1.5 热摩擦

9.1.6 一个警告

9.1.7 橡胶气球

9.1.8 〈火用〉是什么？

9.1.9 参考状态

9.1.10 〈火用〉的单位

9.1.11 〈火用〉效率

9.1.12 〈火用〉损失在哪儿？

9.1.13 〈火用〉的流向

9.1.14 来自海洋的〈火用〉

9.1.15 热量的归宿

9.1.16 神奇的数字

……

第10章 给都柏林理工大学学生和老师的两次讲座

第11章 结束语

《零排放动力循环》传播国际新技术成果，搭建电气工程技术平台！介绍了防止大气污染的可选择途径。讨论了用于零排放循环的离子传输膜反应器（1TMR）。描述了集成离子传输膜反应器的零排放活塞发动机。探讨了通过太阳能转换如海藻光合作用带有零排放发电的系统。介绍了用于动力循环的帕累托（Pareto）优化方法。

“国际电气工程先进技术译丛”是机械工业出版社集中优势资源精心打造的中高端产品，出版目的是传播国际新技术成果，搭建电气工程技术平台。丛书中所有图书都是精选的国外优秀电气工程著作，主要针对新能源、智能电网、电力电子、自动控制及新能源汽车等电气工程热点领域。这些图书都是由经验丰富的业内人士编著，并由国内知名专家翻译，具有很高的实用性。

“国际电气工程先进技术译丛”的出版目的主要是为广大国内读者提供一个展示国外先进技术成果的窗口，使国内读者有一个可以更好地了解国外技术的平台。“国际电气工程先进技术译丛”可供电气工程及相关专业工程技术人员、科研人员及大专院校相关专业师生参考。

《零排放动力循环》包括几乎所有零排放循环最全面的综述。针对燃烧化石燃料、无污染的发电系统，《零排放动力循环》提出了解决电厂严重排放问题可选择的解决方案。书中描述了新的热力循环以及对这些循环的计算分析结果，提供了现代化的分析工具和评价的公式并且还引出了“流通学”。

作者探讨了零排放电厂技术的各个方面，包括CO2封存、离子传输和富氧技术。结果表明这些零排放电厂技术可以提供经济上可承受的洁净电力来满足不断增长的能源需求，解决关键的环境问题，通过支持多样化化石燃料的利用解决能源安全问题，并且主要通过将产生的CO2用于增强石油回收来缓解可持续能源供应的经济成本。

讨论了人类活动对全球变暖的极大影响，为了将由于化石燃料排放造成的污染降到最低，《零排放动力循环》提出了合理的并且有效的方法，展示了如何建立和运行零排放电厂，从而使我们未来的能源是洁净的、安全的和经济的。

零排放污水零排放

从20世纪70年代个别工业部门就开始摸索“零排放”，那时主要指没有废水从工厂排出，所有废水经过二级或三级污水处理，除了回用就只剩下转化为固体的废渣。到1994年比利时的一位企业家Gunter Pauli 创办“零排放研究创新基金会”ZERI(Zero Emissions Research Initiatives)，才把“零排放”从个别分散的活动上升到一种理论体系。1998年联合国正式承认了“零排放”概念，并与ZERI基金会合作开始进行试点。1999年总部设立在日本的联合国大学成立了“联合国大学/零排放论坛”， 2007年这一论坛与我国发改委资源节约与环保司合作，在北京举办“发展循环经济,促进废物零排放”论坛。

鉴于当前我国社会上谈论的“零排放”主要还是原始意义上的“废水排放为零”，简称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”四合院在东城区大兴社区居委会建成，作为北京文化的代表，四合院实现“零排放”，不仅是对四合院的保护和发展的有益实践，也将为北京四合院的改造和保护提供一个范例。 四合院“零排放”要在承传统文化、享受健康舒适现代生活方式、低碳节能等方面寻求最佳平衡点。之所以要打造“零排放”四合院，是因为四合院是北京文化的代表。四合院作为老北京特有的一种建筑形式，其布局设计历经了几百年的淘炼，在适应北京特有气候条件方面表现出色，但满足现代“宜居”的要求可能尚有差距。如果在保留和传承的基础上，并仍坚持“小投入，大环保”的理念，通过合理应用低碳技术达到降低能量消耗并能实现现代人舒适的生活方式，那么老北京的四合院也完全可以焕发“新绿色”。

废水零排放是指工业水经过重复使用后，将这部分含盐量和污染物高浓缩成废水全部（99%以上）回收再利用，或者使用压滤机过滤出不溶于水的物质后循环使用，无任何废液排出工厂。水中的盐类和污染物经过浓缩结晶或压滤废渣以固体形式排出厂送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。

所谓零排放，是指无限地减少污染物和能源排放直至到零的活动。零排放，就其内容而言，一是要控制生产过程中不得已产生的能源和资源排放，将其减少到零；另一含义是将那些不得已排放出的能源、资源充分利用，最终消灭不可再生资源和能源的存在。 废水“零排放”是指工业水经过重复使用后，将这部分含盐量和污染物高浓缩成废水全部（99%以上）回收再利用，无任何废液排出工厂。水中的盐类和污染物经过浓缩结晶以固体形式排出厂送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。2100433B

零排放化是指无限地减少污染物和能源排放直至为零的活动:即利用清洁生产，3R(Reduce,Reuse,Recycle) 及生态产业等技术，实现对自然资源的完全循环利用，从而不给大气，水体和土壤遗留任何废弃物。要控制生产过程中不得已产生的废弃物排放，将其减少到零。

从技术角度讲，在产业生产过程中，能量、能源、资源的转化都遵循一定的自然规律，资源转化为各种能量、各种能量相互转化、原材料转化为产品，都不可能实现100%的转化。根据能量守恒定律和物质不灭定律，其损失的部分最终以水、气、声、渣、热等形式排入环境。2100433B