|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Краткая техническая характеристика подвижного состава ⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 10
По своей природе отработавшие газы дизелей представляют собой сложную многокомпонентную смесь газов, паров, капель жидкостей и дисперсных твердых частиц. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат около 280 компонентов разной степени токсичности. Токсичность газов, выделяемых дизелем, определяется оставшимся одним процентом объема отработавших газов, в который входят: оксиды азота, оксид углерода, несгоревшие углеводороды, дисперсные твердые частицы (основным компонентом которых является сажа), а также оксиды серы, альдегиды, продукты конденсации и полимеризации. Среди всех потребителей топлива в локомотивном депо, тепловозные дизели, в силу специфики своей работы, - главные источники вредных выбросов в окружающую среду. На их долю приходится 30% выбросов оксида углерода, 41, 5% выбросов оксидов азота, около 16% выбросов диоксида серы и 21% сажи. Из оксидов азота, содержащихся в отработавших газах дизелей, 80-90% приходится на оксид азота и 10-20% - на диоксид азота. Эмиссия даже небольшого количества NО2 из дизеля представляет серьезную проблему из-за высокой токсичности этого вещества и его активного участия в фотохимических реакциях в атмосфере. Оксид углерода присутствует в атмосфере в очень малых количествах, а в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания его содержание может достигать очень значительных величин (до 12% в бензиновых двигателях, работающих на режимах холостого хода). Частицы сажипредставляют собой пористые формирования углерода, имеют неправильную форму и линейные размеры 0, 1-100 мкм (преимущественно от 0, 2 до 1, 0 мкм). Расчет выбросов от работы дизельного двигателя тепловоза марки ТГМ-4. производили в зависимости от режимов работы двигателя по мощности и по относительному времени его эксплуатации (табл. 2).
Таблица 2 Относительное время работы промышленного тепловоза ТГМ-4 на разных режимах
Как показали расчеты (рис. 1), наибольшее количество окиси углерода выбрасывается в атмосферный воздух при максимальной мощности работы двигателя (0, 731 г/с), а наименьшее - на холостом ходу (0, 177 г/с).
Рис.1. Максимально-разовый выброс окиси углерода, двуокиси азота и сажи от ТГМ-4 при разных режимах работы двигателя, г/с
Сравнительный анализ этих выбросов по видам загрязняющих веществ показал, что при любом режиме работы двигателя тепловоза ТГМ-4 преобладающим компонентом в выбросах является диоксид азота (табл. 3).
Таблица 3 Валовые выбросы ТГМ-4
Параметры воздействия отработавших газов и частиц сажи в атмосферу от работы двигателя автономного рефрижераторного вагона при разных режимах и относительном времени работы двигателя на конкретном режиме представлены в таблице 4.
Таблица 4 Относительное время работы АРВ на разных режимах
Количество выбросов этих веществ максимально при 100 %-ой нагрузке работы дизельного двигателя рефрижераторного вагона. Отличительной особенностью максимально-разовых выбросов загрязняющих веществ от работы дизеля АРВ является преобладание выбросов сажи, а не окиси углерода, как это было выявлено при работе двигателя маневрового тепловоза ТГМ–4 (рис. 2).
Рис.2. Максимально-разовый выброс окиси углерода, двуокиси азота и сажи от работы двигателя АРВ при разных режимах нагрузки, г/с Результаты, полученные при расчете валовых выбросов окиси углерода, двуокиси азота и сажи от работы двигателя путевой техники УК-25/9 показали, что преобладающим компонентом в выбросах является диоксид азота (табл.5). Таблица 5 Валовые выбросы загрязняющих веществ при работе укладочного крана УК-25/9
Прежде всего, это связано с высоким содержанием двуокиси азота по сравнению с оксидом углерода и сажей в удельных выбросах загрязняющих веществ на холостом ходу, и расчете этих выбросов на единицу мощности двигателя (табл.5). В таблице 6 представлены результаты расчетов валовых выбросов в окружающую среду окиси углерода, двуокиси азота и сажи, поступающих от работы дизельных двигателей моторизованной дрезины (ДГКу). Таблица 6 Валовые выбросы загрязняющих веществ от работы дизельного двигателя ДГКу
Сравнительный анализ выбросов отработавших газов установил наибольшее содержание в них двуокиси азота (4, 77 т/год) при минимальном поступлении в атмосферу сажи (0, 77 т/год). При анализе полученных данных по промышленному тепловозу ТГМ-4 и автономному рефрижераторному вагону (АРВ) отмечен наибольший выброс всех исследуемых компонентов при работе двигателя в максимальном режиме и наименьшее загрязнение воздуха – при холостом. Сравнительный анализ компонентов в выбросах по массе показал, что преобладают максимально-разовые и валовые выбросы двуокиси азота при работе двигателя с максимальной нагрузкой. Тогда как в режиме «холостого хода» отмечено существенное различие в составе выбросов. Также целью моей работы была необходимость сравнить валовые выбросы загрязняющих веществ по массе между разными видами (по техническим характеристикам и цели применения) подвижного состава. Специфика работы промышленного маневрового тепловоза ТГМ-4 заключается в том, что он имеет более мощную дизельную установку, а также значительно чаще эксплуатируется. Следует учитывать, что маневровые тепловозы работают в переменных режимах с частыми троганиями, ускорениями и торможениями. В этом случае объем выбросов отработавших газов значительно возрастает, что отражено в сравнительных графиках по валовым выбросам, где лидирует ТГМ-4 (рис. 3, 4, 5).
Рис.4. Валовой выброс двуокиси азота разными типами подвижного состава, т/год
Рис.5. Валовой выброс сажи при эксплуатации разных типов подвижного состава, т/год
Таким образом, установлено, что наибольшее количество выбросов диоксида углерода, двуокиси азота и сажи в отработавших газах дизельных двигателей разных видов путевой техники отмечено при максимальном режиме работы дизеля по его мощности. При любом режиме работы дизеля больше всего в выбросах содержится двуокись азота (за исключением работы двигателя рефрижераторного вагона). Наибольшее +7количество всех исследуемых компонентов загрязняющих веществ в выъбибросах от работы дизельных двигателей тепловозов и путевой техники отмечено при эксплуатации маневрового тепловоза ТГМ-4.
ПРИМЕР РАСЧЕТА ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ ОТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
А. Выбросы парниковых газов тепловозами.
Пусть имеется предприятие, у которого имеется один тепловоз, при эксплуатации которого за год сожжено 62000 т дизтоплива. Оценим выбросы парниковых газов. А.1. Ориентируясь по схеме принятия решений (рис. 1.), можно видеть, что выбросы СО2 можно оценить на уровне 1, поскольку имеется только данные о содержании топлива. По формуле 1, используя соответствующие коэффициенты из таблицы 1 и 2, найдем выбросы СО2:
М СО2 = 62, 0 ´ 42, 5 ´ 74, 1 = 195253, 5 т
Примечание. Для удобства расчетов топливо переведено в тыс.т, а удельный коэффициент выбросов в т/ТДж. А.2. Найдем величину выбросов СН4, используя ту же формулу (1).
М СН4 = 62, 0 ´ 42, 5 ´ 0, 00415 = 10, 9 т
Примечание. Удельный коэффициент выбросов взят из таблицы 2 по умолчанию и переведен в т/ТДж. А.3. Найдем величину выбросов N2O: М N2O = 62, 0 ´ 42, 5 ´ 0, 00286 = 75, 36 т
Выбросы ПГ от тепловозного парка равны:
СО2 – 195 253, 5 т. СН4 – 10, 9 т. N2O – 75, 36 т.
Примечание. При наличии международных рейсов топливо следует разделить и выполнить расчеты раздельно.
Б. Выбросы парниковых газов от отопления вагонов. Отопление осуществляется углем и его израсходовано 1400 т.
Б.1. Оценим выбросы СО2 по формуле 2:
М СО2 = 1, 4 ´ 17, 62 ´ 25, 58 ´ 0, 99 ´
Б.2. Выбросы СН4:
М СН4 = 1, 40 ´ 17, 62 ´ 25, 58 ´ 0, 99 ´ 0, 18 = 112, 45 т
Б.3. Выбросы N2O:
М N2O = 1, 40 ´ 17, 62 ´ 25, 58 ´ 0, 99 ´ 0, 024 = 14, 99 т
Выбросы ПГ от сжигания угля для отопления составили:
СО2 – 2281, 5 т. СН4 – 112, 4 т. N2O – 15, 0 т.
В. Найдем суммарные выбросы ПГ по предприятию.
ОЦЕНКА НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ Выбросы ПГ тепловозами зависят от режима работы двигателя, а режим работы зависит от нагрузки и уклона пути. К сожалению, эти факторы учесть пока невозможно, как невозможно учесть время холостого хода двигателей во время стоянок. Перечисленные факторы – источники неопределенностей. Правда, для СО2 – основного парникового газа, они достаточно хорошо учитываются через количество сожженного топлива. Только при крайних нагрузках на двигатель полнота сгорания топлива уменьшается, что должно приводить к уменьшению выбросов ПГ (но увеличению выбросов загрязняющих веществ, которые здесь не учитываются). Выполненные рядом авторов оценки показывают, однако, что неопределенности в выбросах СО2 не выходят за 2-3%. Неопределенности в оценке выбросов СН4 и N2O из-за неучета режима работы двигателя примерно такого же порядка. В методике расчетов для всех типов двигателей тепловозов приняты один и тот же удельные коэффициенты выбросов СН4 и N2O, хотя они должны несколько различаться. Пока нет достаточных научных исследований, на основе которых можно было бы взять разные коэффициенты для разных типов двигателей. Неопределенности за счет этого находятся в пределах 1-3 %. Суммарная неопределенность, возникающая при расчете выбросов ПГ по данной методике не превышает 7%. Неопределенности в выбросах ПГ отопительными устройствами сильно зависят от полноты сгорания угля, которая может изменяться по разным причинам от 0, 99 до 0, 80. Это повышает общую неопределенность в выбросах СО2 до 15-20 %, а СН4 и N2O еще выше. Правда, доля выбросов этих газов по сравнению с СО2 очень невелика.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-13; Просмотров: 1841; Нарушение авторского права страницы
Рис. 3.Валовой выброс окиси углерода разными типами подвижного состава, т/год
= 2281, 5 т