МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению раздела дипломного проекта "Экологические показатели локомотивов"
(для студентов специальности 1709)
Проректор по
учебной работе Э.Н.Никитин
протокол № 6
от 2.06.94
Составители В.А. Звонов
Л.С. Заиграев
А.В. Козлов
ЛУГАНСК ВУГУ 1994
.
УДК 621.43.01
Методические указания к выполнению раздела дипломного проекта "Экологические показатели локомотивов" (для студентов специальности 1709) / Сост.: В.А. Звонов, Л.С. Заиграев, А.В. Козлов - Луганск: ВУГУ, 1994. - 33 с.
Приведены материалы, необходимые для выполнения раздела дипломного проекта "Экологические показатели локомотивов". Дана качественная и количественная оценка вредного воздействия тепловоза на окружающую среду, приведены нормативы по выбросам токсичных веществ и дымности тепловозных дизелей. Приведена методика расчета экономического ущерба от выброса вредных веществ. Описаны способы снижения вредного воздействия тепловоза на атмосферу. Приведены возможные темы для индивидуальных заданий.
Составители: Василий Алексеевич Звонов, д.т.н., проф.
Леонид Степанович Заиграев, к.т.н., доц.
Андрей Викторович Козлов, асп.
Ответственный за выпуск В.А.Звонов
.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы охраны окружающей среды от загрязнения сегодня ни у кого не вызывает сомнения. Ясно, что без радикального сокращения количества вредных выбросов невозможно надеяться на преодоление назревающего экологического кризиса. В связи с этим в дипломный проект введен раздел "Экологические показатели локомотивов". В дипломном проекте возможно выполнение либо специальной части экологического направления, либо только названного выше раздела. Данные методические указания предназначены для студентов, выполняющих проекты неэкологического профиля.
Тяговый подвижной состав железнодорожного транспорта включает тепловозы и электровозы. Как одни, так и другие оказывают вредное воздействие на окружающую среду. Данные методические указания относятся только к тепловозам.
Целью раздела "Экологические показатели локомотивов" дипломного проекта является оценка экологических показателей тепловоза, разработка мероприятий, направленных на их улучшение, и расчет экономического ущерба от выброса токсичных веществ в атмосферу.
В данном разделе дипломного проекта должны быть рассмотрены следующие вопросы:
1. Вредное воздействие локомотива на окружающую среду:
• направления вредного воздействия;
• количественная оценка вредного влияния базового локомотива на атмосферу.
2. Разработка мероприятий по снижению вредного воздействия проектного локомотива на окружающую среду:
• выбор способа снижения вредного воздействия;
• количественная оценка вредного влияния проектного локомотива на атмосферу.
3. Расчет экономического ущерба от выброса вредных веществ в атмосферу базовым и проектным локомотивами и их сравнение.
4. Индивидуальное задание.
В конце раздела должны содержаться выводы, которые включают:
• оценку экономической эффективности примененного метода снижения вредных выбросов, т.е. относительное снижение количества выбросов и относительное изменение затрат на эксплуатацию (изменение расхода топлива) тепловоза;
• анализ данных, полученных при выполнении индивидуального задания.
1. ВРЕДНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕПЛОВОЗА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Железнодорожный транспорт оказывает неблагоприятное воздействие на все звенья биосферы. При этом имеются в виду воздействия на атмосферу, литосферу и гидросферу:
• выбросы в атмосферу токсичных веществ с отработавшими газами (ОГ) дизеля, картерными газами, котельными депо, испарения топлива;
• тепловое загрязнение атмосферы;
• выбросы диоксида углерода;
• электромагнитные поля;
• загрязнение окружающей среды при производстве, ремонте и обслуживании локомотивов и вагонов;
• шум и вибрация, создаваемые работающими двигателями, возникающие при качении колесных пар по рельсам, при колебаниях верхнего строения пути;
• загрязнение верхнего строения пути продуктами износа рельсов, бандажей, тормозных колодок;
• загрязнение железнодорожного полотна маслом, вытекающим из неплотностей соединений и смываемым поверхностными водами в водоемы;
• загрязнение железнодорожного пути перевозимыми грузами.
При использовании в качестве тяговых единиц тепловозов деятельность железнодорожного транспорта в наибольшей степени отражается на атмосфере. Содержание оксидов азота в отработавших газах дизелей тепловозов составляет 50…90 г/кг топлива, оксида углерода – 10…20 г/кг, несгоревших углеводородов около 10 г/кг, сернистого ангидрида около 4 г/кг, сажи 0,3…2 г/кг. В состав отработавших газов дизеля входит около 200 компонентов, большинство из которых токсичны.
Выбрасываемые в атмосферу вредные вещества оказывают вредное воздействие на природу и человека. Действие токсичных компонентов отработавших газов на человеческий организм разнообразно, от инициации незначительных неприятных ощущений до раковых заболеваний. Степень их воздействия зависит от их концентрации в атмосфере, состояния человека и его индивидуальных особенностей. Ниже приведена краткая характеристика некоторых токсичных компонентов, входящих в состав отработавших газов дизеля, по воздействию на организм человека.
Оксид углерода – снижает функцию кислородного питания, выполняемую кровью. В результате кислородного голодания нарушаются функции центральной нервной системы, возможна потеря сознания и летальный исход.
Оксиды азота – раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, остаются в легких в виде азотной и азотистой кислот. Опасность воздействия заключается в том, что отравление организма проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.
Углеводородные соединения – вызывают раздражение глаз, горла, носа и заболевание этих органов человека. Наносят ущерб растительному и животному миру.
Альдегиды – раздражают глаза и верхние дыхательные пути, поражают центральную нервную систему, печень, почки.
Сажа – вызывает негативные изменения в системе дыхательных органов человека. Мелкие частицы сажи размером 0,5-2 мкм задерживаются в легких, дыхательных путях, вызывают аллергию. Сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость, но самое опасное в том, что на саже адсорбируются тяжелые ароматические углеводороды, в том числе канцерогенный бенз(а)пирен.
Сернистый ангидрид – нарушает белковый обмен и ферментативные процессы, вызывает раздражение глаз, кашель.
Оценку значимости отдельных токсичных компонентов ОГ производят по относительной агрессивности (табл.1), ПДКсут – среднесуточная предельно допустимая концентрация токсичного вещества, ПДКр.з – предельно допустимая концентрация токсичного вещества в воздухе рабочей зоны.
Таблица 1
Предельно допустимые концентрации и показатели относительной агрессивности для различных токсичных веществ, содержащихся в отработавших газах дизелей
| Вещество | ПДКсут, мг/м3 | ПДКр.з, мг/м3 | а | λ | α | β | δ | А, усл.т/т |
| Оксид углерода | 3 | 20 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Сернистый ангидрид | 0,05 | 10 | 11 | 1 | 1 | 1 | 2 | 22 |
| Оксиды азота в пересчете по массе на NO2 | 0,04 | 2 | 27,4 | 1 | 1 | 1 | 1,5 | 41,1 |
| Летучие низкомолекулярные углеводороды (пары жидких топлив) по С | 1,5 | 100 | 0,63 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1,26 |
| 3,4-бензпирен | 0,000001 | 0,00015 | 630000 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1260000 |
| Твердые частицы ОГ дизелей | – | – | – | – | – | – | – | 200 |
Показатель относительной агрессивности рассчитывается по формуле, усл. т/т:
A = a·α·δ·λ·β, (1)
где α – поправка, учитывающая вероятность накопления исходной примеси или вероятных загрязнений в компонентах окружающей среды и в цепях питания, а также поступление примеси в организм человека неингаляционным путем;
δ – поправка, учитывающая действие на различные реципиенты, помимо человека;
λ – поправка на вероятность вторичного заброса примесей в атмосферу после их оседания на поверхностях (вводится для пылей);
β – поправка на вероятность образования при участии исходных примесей, выброшенных в атмосферу, других (вторичных) загрязнителей, более опасных, чем исходные (вводится для легких углеводородов);
a – показатель относительной опасности присутствия примеси в воздухе, вдыхаемом человеком, рассчитывается по формуле: