Системы управления природоохранной деятельностью на автомобильном транспорте

фильтр-нейтрализатор для  автомобиля с дизельным двигателем.....12 000 руб.

Срок службы каталитического  нейтрализатора ………………….…….3 года

Срок службы комбинированной  системы фильтр-нейтрализатор……………………………………………………...………3 года

Стоимость многофункциональной  присадки:

- для бензинов……………………………………………….………..…...2 коп/л

- для дизельных топлив…………………………………………...………6 коп/л

 

Природоохранные  мероприятия  для  предприятия,  в  автопарке  которого  имеются автомобили с бензиновыми и дизельными двигателями, предлагаются с учетом того, что автомобили  с  бензиновыми  двигателями  оборудованы  системой  впрыска  топлива  и используют  только  неэтилированный  бензин.  Применение каталитических нейтрализаторов и системы фильтр-нейтрализатор увеличивает расход топлива на 10 %. Для  снижения  токсичных  выбросов,  производимых  автомобилями  предприятия, предложены 2 альтернативных природоохранных мероприятия:

- применение  трехкомпонентных  каталитических  нейтрализаторов   для  автомобилей  с бензиновыми  двигателями  и  комбинированной  системы  фильтр-нейтрализатор  для автомобилей с дизельными двигателями (природоохранное мероприятие 1);

-  применение  многофункциональной   присадки  к  бензинам  и   дизельным  топливам (природоохранное  мероприятие 2).

Данные  о  выбросах  загрязняющих  веществ  одним  автомобилем  на  единицу  пробега представлены в табл. 3.

  Загрязнение  воздуха  городов  токсичными  веществами,  выбрасываемыми автотранспортом, обусловливает во многих случаях концентрации токсичных веществ в воздухе в зоне дыхания, во много раз превышающие безвредные для здоровья человека. Выбросы  токсичных  веществ  автомобилями  зависят  как  от  технического  совершенства автомобилей и их двигателей, так и от экологических свойств моторных топлив.

При  сгорании  моторных  топлив  в  бензиновых  и  дизельных  двигателях  при стехиометрическом (.=1) или  сверхстехиометрическом (.>1) соотношении  кислород воздуха/топливо  помимо  основных  продуктов  полного  окисления – воды  и  диоксида углерода – образуются  и  выбрасываются  с  отработавшими  газами  в  воздух  токсичные вещества:  оксиды  углерода,  азота,  органические  кислородосодержащие  соединения, несгоревшие  углеводороды,  сажа,  а  при  использовании  свинцовых  антидетонаторов (этилированных бензинов) свинец (в виде бромидов и хлоридов). Образование токсичных веществ в бензиновых и дизельных двигателях имеет свои особенности и отличия, ввиду этого  и  состав  отработавших  газов  отличается.  Основные  токсичные  продукты

отработавших  газов  бензиновых  двигателей (в  современных  бензиновых  двигателях соотношение  воздух/топливо  автоматически  поддерживается  в  пределах 1,00 . 1,02 относительно  стехиометрического) – продукты  неполного  горения  топлива:  оксид углерода (CO) и недогоревшие углеводороды (CmHn). Дизельный двигатель работает  со  значительным  избытком  воздуха,  и микродиффузионный  режим сгорания  топлива создает условия образования токсичных веществ,  значительно отличающиеся от условий в бензиновых двигателях.

Таблица 3

Исходные данные для решения

Номер варианта	Выбросы токсичных веществ автомобилем с бензиновым двигателем , г/км										Выбросы токсичных веществ автомобилем  с дизельным  двигателем , г/км
10	CO			NO2			CmHn			CO				NO2			CmHn			Сажа
	0*	1**	2***	0	1	2	0	1	2	0		1	2	0	1	2	0	1	2	0	1	2
	2	0,2	1,4	0,19	0, 08	0, 14	0, 23	0, 02	0, 13	0,9		0	0, 77	0, 49	0, 49	0, 36	0, 16	0	0,1	0,08	0,04	0, 04

*    -  Выбросы  до проведения природоохранного  мероприятия. 

**    - Выбросы после  природоохранного мероприятия 1.

*** -  Выбросы после природоохранного  мероприятия 2.

 

В результате в дизельных  двигателях образование оксидов  азота значительно выше, чем в бензиновых двигателях, а образование оксида углерода – много меньше. В то же время значительно  выше  степень  полного  и  неполного  окисления  углеводородов,  и, следовательно,  значительно  меньше  выбросы  суммы  углеводородов  и  их оксипроизводных  (но доля выбросов альдегидов в 1,5 . 4 раза выше), чем в бензиновых  двигателях. Кроме того, в выбросах дизельных двигателей всегда содержится сажа, ввиду особенностей диффузионного горения.

Для  оценки  суммарной  токсичности  отработавших  газов  необходимо  знание  ПДК токсичных  компонентов  выбросов.  Обычно  при  оценке  токсичности  веществ, выбрасываемых в воздух автотранспортом, исходили из значений максимальной разовой ПДК. Однако,  в настоящее время города  настолько  насыщены  автомобилями,  что правильнее  пользоваться  среднесуточными  ПДК.  При  этом  существует  большая  неопределенность  в  величине  ПДК  для  группы  токсичных  веществ CmHn, так как определяется сумма горючих, кроме СО, включающая в себя как малотоксичные, так и чрезвычайно токсичные вещества (табл. 4).

 

Таблица 4

Предельно допустимые концентрации некоторых веществ, входящих в группу CmHn отработавших газов АТС

 

Вещество	Предельно допустимая концентрация мг/
	максимальная разовая	среднесуточная
Бутан	200	-
Гексан	60	-
Бутен	3	3
Гексен	0,4	0,085
Бензол	1,5	0,1
Формальдегид	0,035	0,003
Бенз(а)пирен	-

 

Поскольку усреднение ПДК  в данном случае проблематично, мы принимаем для группы CmHn  ПДК,  равным  ПДК NO2 (в нормах  ПДВ стран ЕС  до 2000 г. CmHn и NO2,

определяемые в виде NO2, лимитировались суммарно). Ниже приведены среднесуточные  ПДК основных токсичных компонентов отработавших газов:

Вещество ПДКСС, мг/м3

NO2……………………………0,04

CO……………………………...3

CmHn ……………………..…..0,04

Твердые частицы 

(сажа)…………………..……...0,05

 Если  при  сжигании 1 кг  топлива  выделяется  GA  г  токсичного  вещества  А  и  предельно допустимая среднесуточная концентрация его равна ПДКА, то концентрация А в воздухе  будет  равна  ПДК А. Тогда  объем  воздуха,  в  котором  разбавлены  продукты  сгорания (коэффициент разбавления – Кр(А), м3,  равен

 
 
 Такая же степень загрязнения воздуха веществом В: Кр(В) = Кр(А). Отсюда загрязнение воздуха веществом В можно выразить через вес ,г:

 

Рассчитываем Кр с учетом выбросов токсичных веществ автомобилем с бензиновым двигателем, г/см:

Вычисляем коэффициент разбавления  вещества А (СО):

 

 

 

 

2

 

Вычисляем коэффициент разбавления  вещества В (NO2):

 

 

 

 
  2

 

Вычисляем коэффициент разбавления  вещества С  (CmHn):

,75

 

 

 

2

 

Рассчитываем Кр с учетом выбросов токсичных веществ автомобилем с дизельным двигателем, г/см:

Вычисляем коэффициент разбавления  вещества А(СО):

 

 

 

 

 

Вычисляем коэффициент разбавления  вещества В(NO2):

 

 

 

 
 

 

Вычисляем коэффициент разбавления  вещества С(CmHn):

 

 

 

 

 

 

 

Вычисляем коэффициент разбавления  вещества D (сажа):

 

 

 

 

 

 

Суммирование ведется  по видам токсичных веществ.

Примем  за  эталон  оксид  углерода.  Тогда  суммарное  загрязнение  воздуха  токсичными веществами, образующимися при сжигании 1 кг моторного топлива, будет определяться формулой:

ПДКсо ,

где - вес оксида углерода, дающий такое же загрязнение, как все токсичные вещества в сумме, г.

Таким образом, вес суммарного загрязнения воздуха выбросами  токсичных веществ (с бензиновым двигателем, г/км) для вещества А(СО):

ПДКсо3,58

 

Для вещества В():

 

ПДКсо30,75

 

Для вещества C(CmHn):

 

ПДКсо29,5

 

Тогда вес суммарного загрязнения  воздуха выбросами токсичных  веществ (с дизельным двигателем, г/км) для вещества А(СО) будет равен:

ПДКсо

 

Для вещества В(NO2):

 

ПДКсо33,5

 

Для вещества C(CmHn):

 

ПДКсо6,5

 

Для вещества D(сажа):

 

ПДКсо9,6

Для оценки суммарной токсичности  выбросов автомобилями фирмы за год  необходимо учитывать  среднегодовой  пробег  L.  Суммарная  токсичность  годовых  выбросов  i-го токсичного вещества одним автомобилем Gco, кг, определяется по формуле:

 
        

где – выбросы i-го токсичного вещества автомобилем на километр пробега, г;

– вес оксида углерода, дающий такое же загрязнение, как сумма токсичных выбросов на километр пробега автомобиля, г;

 – коэффициент  перевода годовых выбросов в  килограммы;

 – вес   оксида  углерода,  дающий  такое   же  загрязнение,  как  сумма   токсичных  выбросов автомобилем за год, кг.

Учитывая,  что  в  автопарке  фирмы  есть  автомобили,  как  с  бензиновыми,  так  и  с дизельными двигателями, формула принимает вид:

 

где j – тип двигателя (бензиновый или дизельный);

 – выбросы  i-го токсичного вещества автомобилем  j-го типа на километр пробега, г;

j – эквивалентный по токсичности этим выбросам вес оксида углерода, кг.

В  работе  расчет  суммарной  токсичности  производится  отдельно  для  автомобилей  с бензиновыми  и дизельными двигателями.

 

 

 

 

 

 
г

 

4.2. Определение  экономичности природоохранных  мероприятий

 

  Экономичность  природоохранных   мероприятий  определяют  по  соотношению  снижения суммарной токсичности отработавших газов и текущих расходов.

Экономичность природоохранного мероприятия, направленного на снижение токсичных выбросов автомобилями, Э, кг/руб.:

 

 

 

  суммарная  токсичность   годовых  выбросов  автомобилем   до  проведения природоохранного  мероприятия, кг;

 суммарная  токсичность   годовых  выбросов  автомобилем   после  проведения природоохранного  мероприятия, кг;

C – текущие расходы  при проведении природоохранного  мероприятия, руб.

Экономичность природоохранного мероприятия 1 (автомобиль с бензиновым двигателем):

 

Экономичность природоохранного мероприятия 2 (автомобиль с бензиновым двигателем):

 

Экономичность природоохранного мероприятия 1 (автомобиль с дизельным  двигателем):

 

Экономичность природоохранного мероприятия 2 (автомобиль с дизельным  двигателем):

 

Для  природоохранного  мероприятия 1, считая  каталитические нейтрализаторы приспособлениями  целевого  назначения  и  учитывая  увеличение  расхода  топлива, рассчитаем текущие расходы при внедрении мероприятия для автомобилей с двигателями j-го типа, получаем:

 

где Ц – стоимость каталитического нейтрализатора для бензиновых или комбинированной системы фильтр-нейтрализатор для дизельных двигателей, руб;

t – срок службы нейтрализатора, лет; 

Ц/t – сумма годового износа, руб.;

Pi – стоимость j-го вида топлива, руб/л;

vj – расход j-го вида топлива, л/км;

L – средний пробег  автомобиля за год, км;

увеличение  расхода  топлива  автомобилем  после  применения  каталитической нейтрализации отработавших газов, %.

Текущие расходы при внедрении  мероприятия для автомобилей  с бензиновым двигателем: 

 

 

Текущие расходы при внедрении  мероприятия для автомобилей  с дизельным двигателем: 

 

Для природоохранного мероприятия 2 текущие расходы рассчитываются по формуле: