Цель данной работы - провести сравнительный анализ качественного и количественного состава выбросов загрязняющих веществ путевой техникой (ТГМ-4, АРВ, УК-25/9, ДГКу) в зависимости от её типа и режимов работы двигателей. Расчет выбросов загрязняющих веществ производили для следующих видов передвижных источников МПС, работающих на дизельном топливе:
а) маневровый (ТГМ-4) и рефрижераторный (АРВ) поезда;
б) путевая строительная (УК-25/9) и эксплуатационная (ДГКу) техника.
Расчет проводили с учетом сменности работы техники и количества рабочих дней в году [2]. Расчет валовых выбросов для промышленного маневрового и рефрижераторного тепловозов проводили по формуле:
Mi = ΣqinAnTkckк,
где kс - коэффициент технического состояния дизелей со сроком эксплуатации более двух лет равный 1,2; kк - климатический коэффициент (для районов расположенных южнее 44º Северной широты равный 1,2); qin - удельный выброс (г/с) i-загрязняющего вещества при работе двигателя на n-ом режиме; Аn - относительное время работы на n-ом режиме.
Расчет валовых выбросов для путевой и эксплуатационной техники МПС производился по формуле:
Mi = (0.7qix+0.3qiMNkp)Tkckк10-6 ,
где qxi - удельный выброс (г/час) i-загрязняющего вещества при работе двигателя на холостом ходу; qiM - удельный выброс (г/кВт-час) i-загрязняющего вещества при нагрузке на двигатель в течение часа; N - мощность двигателя (кВт); kр - коэффициент использования мощности двигателя; Т - суммарное годовое время работы (час).
По своей природе отработавшие газы дизелей представляют собой сложную многокомпонентную смесь газов, паров, капель жидкостей и дисперсных твердых частиц. 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 [1].
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.
Как показали расчеты, наибольшее количество окиси углерода, диоксида азота и сажи выбрасывается в атмосферный воздух при максимальной мощности работы двигателя (рис.1).
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. 2).
Таблица 2 Валовые выбросы ТГМ-4
Загрязняющее вещество |
Валовой выброс, т/год |
Оксид углерода |
6,29 |
Диоксид азота |
19,88 |
Сажа |
0,35 |
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).
Результаты, полученные при расчете валовых выбросов окиси углерода, двуокиси азота и сажи от работы двигателя строительной техники
УК-25/9 показали, что преобладающим компонентом в выбросах является диоксид азота (табл.4).
Таблица 4 Валовые выбросы загрязняющих веществ при работе крана УК-25/9
Загрязняющие вещества |
Удельный выброс на холостом ходу, г/час |
Удельный выброс на единицу мощности, г/кВт-час |
Валовой выброс, т/год |
Окись углерода |
120 |
2,09 |
0,93 |
Двуокись азота |
300 |
11,33 |
2,85 |
Сажа |
1,5 |
0,36 |
0,03 |
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.4). Результаты расчетов валовых выбросов в окружающую среду окиси углерода, двуокиси азота и сажи, поступающих от работы дизельных двигателей моторизованной дрезины (ДГКу) выявили наибольшее содержание в них двуокиси азота (4,77 т/год) при минимальном поступлении в атмосферу сажи (0,77 т/год) (табл. 5).
Таблица 5 Валовые выбросы загрязняющих веществ от работы дрезины ДГКу
Загрязняющие вещества |
Удельный выброс на холостом ходу, г/час |
Удельный выброс на единицу мощности, г/кВт-час |
Валовый выброс, т/год |
Окись углерода |
200 |
3,01 |
1,68 |
Двуокись азота |
500 |
11,45 |
4,77 |
Сажа |
2,5 |
0,4 |
0,77 |
Проведено сравнение валовых выбросов загрязняющих веществ по массе между разными видами подвижного состава (по техническим характеристикам и цели применения). 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).
Таким образом, установлено, что наибольшее количество выбросов диоксида углерода, двуокиси азота и сажи отмечено в отработавших газах дизельных двигателей (не зависимо от видов путевой техники) 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 количество всех исследуемых компонентов загрязняющих веществ в выбросах от работы дизельных двигателей тепловозов и путевой техники отмечено при эксплуатации маневрового тепловоза ТГМ-4.
Литература
1. Гарин В.М., Кленова И.А., Колесников В.И. Промышленная экология/ Учебн. пособие, - М.: - Маршрут, 2005. - С. 119-120.
2. Крупенио Н.Н., Расчет валовых выбросов в атмосферу от передвижных установок железнодорожного транспорта.: Метод. указание. - М.: - МИИТ, 2006. - С. 6, 18.
3. Павлова Е.И., Буралев Ю.В. Экология транспорта: Учеб. для вузов. - М.: Транспорт, 1998. - С. 124-125.