4577

2

УДК 629.1

Прохорова, Н.Л. ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРЕДПРИЯТИЙ АВТОСЕРВИСА. Методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 23.03.03 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, профиль подготовки – автомобильный сервис/ Н.Л. Прохорова; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 41 с.

Рецензент: директор ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех», кандидат биологических наук, доцент Корчагин О.М.

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Экологическая безопасность предприятий автомобильного сервиса отличается от других видов безопасности тем, что в данном случае деятельность самого предприятия может представлять собой угрозу для объектов окружающей природной среды, имущества, здоровья и жизни людей.

Важность учета экологических аспектов деятельности предприятия подтверждается следующим примером. В атмосферу, водоемы и почву в мире ежегодно выбрасывается более 3 млрд. тонн твердых промышленных отходов, 500 км3 опасных сточных вод и около 1 млрд. т аэрозолей, разных по крупности частиц и химическому составу. Номенклатурный состав ядовитых загрязнений содержит более 800 веществ (в том числе мутагены, влияющие на наследственность, канцерогены – на зарождение и развитие злокачественных новообразований, нервные и кровяные яды – на функции нервной системы, состав крови и кроветворение, аллергены – на отдельные органы и организмы и др.). Содержание их в воздухе в ряде случаев в 3-10 раз превышает предельно допустимые концентрации.

Экологическая деятельность на предприятии, как правило, осуществляется в следующих сферах: охрана природной среды, рациональное природопользование, обеспечение экологической безопасности продуктов и процессов.

Данные методические указания для практических занятий составлены с учетом методик для расчета выбросов загрязняющих веществ, направлены на приобретение и развитие навыков самостоятельной работы по решению задач обеспечения экологической безопасности существующего, проектируемого или реконструируемого предприятия.

5

Практическая работа № 1 (2 час.)

Расчет выброса загрязняющих веществ от стационарных источников (при сжигании топлива в котлоагрегатах котельной)

Цель работы: ознакомление с методикой расчета выбросов газообразных загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлоагрегатах котельной. Котлоагрегаты котельных работают на различных видах топлива (твердом, жидком и газообразном), поэтому выбросы от них будут различными.

К учитываемым загрязняющим веществам, выделяющимся при сгорании топлива, относятся: твердые частицы, углерода оксид, азота оксиды (в пересчете на NO2), ангидрид сернистый, мазутная зола в пересчете на ванадий.

При наличии на базах дорожной техники собственной котельной, производительностью до 30 т/час, выбросы от нее (максимально разовые и валовые за год) рассчитываются в соответствии с действующей методикой по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/час. (М., Гидрометеоиздат, 1985).

При расчете максимально разового выброса берется расход топлива за самый холодный месяц года.

Настоящая методика предназначена для расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с газообразными продуктами сгорания при сжигании твердого топлива, мазута и газа в топках промышленных и коммунальных котлоагрегатов и теплогенераторов производительностью до 30 т/ч.

При сжигании твердого топлива наряду с основными продуктами сгорания (CO2, H2O) в атмосферу поступают твердые частицы (летучая зола с частицами несгоревшего топлива), оксиды серы, углерода и азота.

При сжигании мазутов с дымовыми газами выбрасываются оксиды углерода, серы, азота и мазутная зола (в пересчете на соединения ванадия).

При сжигании газа с дымовыми газами выбрасываются диоксид азота, оксид углерода.

Выбросы загрязняющих веществ зависят от количества, вида топлива и от типа котлоагрегата.

При расчете используются расходы топлива: годовой - тыс. м3/год (газообразное топливо), т/год - (жидкое и твердое топливо) и секундный – 10-3 м3/с (газообразное топливо) и кг/с - жидкое и твердое топливо.

Масса загрязняющих веществ определяется для двух временных промежутков – годовой (валовый) выброс, т/год и секундный (максимальный разовый) выброс, г/с. Годовой выброс, загрязняющих веществ необходим для

6

экономических расчетов, в том числе платы за загрязнение, а секундный – для расчетов рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.

Исходные данные для выполнения заданий:

Астраханская область. Блочно-модульная водогрейная котельная «КоМБАТ-В-2,5» с двумя водогрейными котлами марки REX-120 (оба рабочих) с общим часовым расходом газа Q = 275,5 м3/час (0,07653 м3/сек).

Режим работы котельной – 173 дн/год, по 24 ч/сут. (4152 час/год) – отопительный период. Топливо – природный газ. Аварийное топливо – дизельное топливо. С дымовыми газами с температурой 185о С через металлическую дымовую трубу диаметром 0,515 м на высоту Н = 17,0 м будут выбрасываться: оксид углерода, диоксид серы (сернистый ангидрид), диоксид азота, оксид азота, бенз(а)пирен.

Задание 1. Рассчитать выбросы окислов серы в пересчете на SO2 (т/год, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами по формуле:

M = 0,02 m S (1− η′SO2) ( 1− η′′SO2 ),

Максимально разовый выброс оксида серы, г/с

GSO2 = 0,02 m S (1− η′SO2) ( 1− η′′SO2 ),

где S – содержание серы в топливе, % (табл. 1.); m – количество израсходованного топлива, т/год, (тыс.м3/год) (твердого и жидкого топлива); η′SO2 – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива, (эстонских и ленинградских сланцев принимается равной - 0,8; остальных сланцев – 0,5; углей Канско-Ачинского бассейна – 0,2 (Березовских - 0,5); торфа - 0,15; Экибастузский - 0,02; прочих углей - 0,1; мазута - 0,02; газа – 0); η″SO2 - доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе. Для сухих золоуловителей принимается равной 0.

* Расход натурального топлива за рассматриваемый период, (г/с, т/г), 54,7 г/с; b = 275,5нм3/ч , р - плотность газа, 0,702 кг/нм3 (согласно паспорту); содержание серы в топливе

на рабочую массу, S= 0,002% для газа (по паспорту); доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле; η′SO2 = 0 для газа;

Задание 2. Рассчитать выбросы оксида углерода в единицу времени по соотношению:

MСO = 10-3 m Q` КСО (1 − q4 /100) 10-3

Максимально разовый выброс оксида углерода, г/с,

где m - расход топлива, принимается по предыдущему расчету, (790 т/год), Q`, низшая теплота сгорания натурального топлива, 34,2 МДж/нм3 =

34,2/0,702= 48,7 МДж/кг;

7

CCO = q3 R Qн ,

где q3 - потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, %; КСО – количество оксида углерода, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, кг/ГДж, принимается по таблице Ксо= 0,1 для газа;

Задание 3. Рассчитать выбросы твердых частиц летучей золы и недогоревшего топлива (т/год, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени при сжигании твердого топлива:

Валовый выброс твердых частиц в дымовых газах, т/год

M = A m χ (1 − η/100) (т/г),

Максимально разовый выброс твердых частиц в дымовых газах, г/с

G = A m` χ (1 − η/100), г/с

где m – расход топлива, т/год; m` – расход топлива в самый напряженный месяц, г/с, (например, январь для отопительных котлов); A - зольность топлива на рабочую массу, %; χ - безразмерный коэффициент, характеризующий долю уносимой с дымовыми газами летучей золы, зависит от типа топки и топлива

(табл. 2); η - эффективность золоуловителей, % (при отсутствии золоуловителя

η=0.)

Максимальный расход топлива (г/с, л/с) определяется по формуле:

m′ = П 106 / Qн КПД 3,6 ,

где П – суммарная теплопроизводительность котлов, Гкал/час, Qн – низшая теплота сгорания топлива, Ккал/кг, Ккал/м

8

Практическая работа № 2 (4 часа)

Расчет массы выбросов загрязняющих веществ от автотранспортных средств на территории автопредприятия

Цель работы: ознакомление с методикой расчета выбросов загрязняющих веществ от подвижных источников загрязнения.

Методика оценки выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух может быть использована при проведении расчетов выброса загрязняющих веществ автомобильным транспортом и разработки мероприятий по их снижению на всех уровнях планирования, учета и контроля за исключением инвентаризации выбросов загрязняющих веществ на территории автотранспортных и других предприятий. На территории предприятий автосервиса к передвижным источникам относятся легковые.

Расчет валовых и максимально разовых выбросов от всех групп автомобилей проводится в соответствии с действующей методикой по расчету выбросов загрязняющих веществ от подвижных источников загрязнений.

Расчет выбросов загрязняющих веществ при работе и движении автомобилей по территории.

Выброс загрязняющих веществ одним автомобилем данной группы в день при движении и работе на территории предприятия рассчитывается по формуле:

M1 = Ml ´ L1 + 1,3 ´ Ml ´ L1n + Mxx ´ Txs , г

где: Ml – пробеговый выброс вещества автомобилем при движении по территории авто предприятия, г/км;

L1 – пробег автомобиля без нагрузки по территории предприятия, км/день;

1,3 – коэффициент увеличения выбросов при движении с нагрузкой;

L1n – пробег автомобиля c нагрузкой по территории предприятия, км/день;

Mxx – удельный выброс вещества при работе двигателя на холостом ходу, г/мин;

Txs – суммарное время работы двигателя на холостом ходу в день, мин. Максимальный разовый выброс от 1 автомобиля данной группы

рассчитывается по формуле:

M2 = Ml ´ L2 + 1.3 ´ Ml ´ L2n + Mxx ´ Txm , г/30 мин где: L2 – максимальный пробег автомобиля без нагрузки за 30 мин, км; L2n – максимальный пробег автомобиля с нагрузкой за 30 мин, км;

9

Txm - максимальное время работы на холостом ходу за 30 мин, мин. Валовый выброс вещества автомобилями (дорожными машинами) данной

группы рассчитывается раздельно для каждого периода по формуле:

M = A ´ M1 ´ Nk ´ Dn ´ 10-6, т/год где: A - коэффициент выпуска (выезда);

Nk - общее количество автомобилей данной группы;

Dn - количество рабочих дней в расчетном периоде (теплый, переходный, холодный).

Для определения общего валового выброса валовые выбросы одноименных веществ от разных групп автомобилей и разных расчетных периодов года суммируются

Максимальный разовый выброс от автомобилей данной группы рассчитывается по формуле:

G = M2 ´ Nk1 / 1800, г/cек

где Nk1 - наибольшее количество машин данной группы, двигающихся (работающих) в течение получаса.

Из полученных значений G для разных групп автомобилей и расчетных периодов выбирается максимальное.

Если одновременно двигаются (работают) автомобили разных групп, то их разовые выбросы суммируются.

Таблица 1 – Пробеговые выбросы легковых автомобилей

Пр и м е ч а н и е 1 - В весенне-осенний период значения выбросов CO, CH и SО2 должны умножаться на коэффициент 0.9 от значений холодного периода. Выбросы NOX, равны выбросам в холодный период.

Пр и м е ч а н и е 2 - Пробеговые выбросы загрязняющих веществ для современных легковых автомобилей с улучшенными экологическими характеристиками принимаются по таблице 3.5.

10

Таблица 2 – Пробеговые выбросы современных легковых автомобилей, с улучшенными экологическими характеристиками

Пр и м е ч а н и е 1 - В числителе приведены данные для автомобилей, оснащенных двигателями с карбюраторами, в знаменателе - с системой впрыска топлива.

Пр и м е ч а н и е 2 - В весенне-осенний период значения выбросов CO, CH, C и SO2 должны умножаться на коэффициент 0.9 от значений холодного периода. Выбросы NOX, равны выбросам в холодный период.

Пр и м е ч а н и е 3 - Для автомобилей, оборудованных сертифицированными каталитическими нейтрализаторами и работающих на неэтилированном бензине, значения выбросов должны умножаться на коэффициенты:

- для СО - на 0.2, СН и NOX - на 0.3 при установке 3-х компонентных нейтрализаторов;

- для СО - на 0.2, СН - на 0.3 при установке 2-х компонентных нейтрализаторов с дополнительной подачей воздуха (окислительного типа).

Таблица 3 – Варианты заданий