Введение 1 страница

Методические указания

к выполнению практических работ по дисциплине

«Источники загрязнения среды обитания»

и дипломному проектированию для студентов, обучающихся по направлению 280700 «Техносферная безопасность» по профилю «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»

Йошкар-Ола

Содержание

Введение..................................................................................................................... 4

1. Характеристика источников загрязнения атмосферы в автотранспорте 6

2. Выбросы загрязняющих веществ. Общие положения............................... 8

3. Определение валовых выбросов и максимально разовых выбросов загрязняющих веществ от различных технологических процессов предприятий автосервиса............................. 10

3.1. Расчет выброса загрязняющих веществ от стоянок автомобилей 10

3.1.1. Расчетная схема 1............................................................................ 11

3.1.2. Расчетная схема 2............................................................................ 25

3.1.3. Расчетная схема 3............................................................................ 26

3.2. Расчет выброса загрязняющих веществ от участков технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей............................................................................................................................... 27

3.3. Расчет выброса загрязняющих веществ при мойке и очистке деталей, узлов и агрегатов 31

3.4. Расчет выброса загрязняющих веществ от участка испытания и ремонта топливной аппаратуры 33

3.5. Расчет выброса загрязняющих веществ от участка обкатки и испытания двигателей после ремонта 34

3.6. Расчет выброса загрязняющих веществ от шиноремонтного участка 39

3.7. Расчет выброса загрязняющих веществ от сварки, наплавки, пайки и резки металлов 40

3.7.1. Сварка металлов.............................................................................. 41

3.7.2. Медницкие работы.......................................................................... 43

3.7.3. Резка металлов.................................................................................. 44

3.8. Расчет выброса загрязняющих веществ от окрасочного участка 62

3.9. Расчет выброса загрязняющих веществ при мойке автомобилей 69

Список литературы............................................................................................... 71

Приложение 1 Расчет выбросов загрязняющих веществ от стоянок автомобилей 72

Приложение 2 Расчет выбросов загрязняющих веществ от шиноремонтного участка 77

Приложение 3 Расчет выбросов загрязняющих веществ при мойке и очистке деталей, узлов и агрегатов 84

Приложение 4 Расчет выбросов загрязняющих веществ от сварочного участка 88

Введение

Значительную роль в загрязнении среды обитания играет автомобильный транспорт.

Мировой парк автомобилей с каждым годом неуклонно увеличивается. В настоящее время с конвейеров автозаводов всего мира ежегодно сходит около 50 миллионов автомобилей. Сейчас в мире насчитывается порядка 600 млн. автомобилей. Уже два десятилетия назад доля автотранспорта в загрязнении атмосферы крупных городов достигала 50 %. На сегодня этот показатель существенно вырос. По некоторым оценкам выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания обеспечивают уже порядка 70–75 % всех выбросов вредных и токсичных веществ в атмосферный воздух современных мегаполисов. Ежегодно в России объемы вредных выбросов в атмосферу от автомобильного транспорта увеличиваются примерно на 3 %. Один автомобиль за год поглощает из атмосферы в среднем более четырех тонн кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. В целом общее количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых автомобилями в России, превышает 20 млн. тонн. Экологический ущерб специалисты оценивают примерно в 3,5 млрд. долларов в год.

Человечеству необходимо свести к минимуму вредные выбросы от автомобилей. Работы в этом направлении ведутся во всем мире и дают определенные результаты. Автомобили, выпускаемые в настоящее время в промышленно развитых странах, выбрасывают вредных веществ в 10–15 раз меньше, чем 10–15 лет тому назад. Во всех развитых странах происходит ужесточение нормативов на вредные выбросы при работе двигателя. Так, например, выбросы автомобилей класса ВАЗ ужесточены по оксиду углерода с 15 г/км в 1991 г. до 2,2 г/км в 1996 г., а по сумме углеводородов и оксидов азота с 5,1 г/км в 1991 г. до 0,5 г/км в 1996 г. В 2000 г. введены ещё более строгие нормы. Происходит не только количественное ужесточение норм, но и их качественное изменение. Так, вместо ограничений по дымности введено нормирование твердых частиц, на поверхности которых адсорбируются опасные для здоровья человека ароматические углеводороды и в частности, канцерогенный бенз(а)пирен. Постоянно расширяется список веществ, содержание которых должно находится под контролем.

Для России экологические проблемы автомобильного транспорта стали особенно актуальными. Эксплуатируемые в стране автомобили не соответствуют современным европейским ограничениям по токсичности и выбрасывают вредных веществ существенно больше чем зарубежные аналоги. Существует несколько наиболее важных причин отставания России в этой сфере:

– низкая культура эксплуатации автомобилей. Количество неисправных автомобилей, находящихся в эксплуатации до сих пор весьма велико даже в Москве;

– отсутствие жестких законодательных требований к экологическим качествам автомобилей. С начала 90-х годов стандарты, сохранившиеся в течение 10 лет почти без изменений, начали существенно отставать от европейских норм. В отсутствие достаточно жестких требований по токсичности выбросов, потребитель не заинтересован покупать экологически более чистые, но при этом более дорогие автомобили, а производитель не склонен их выпускать;

– неподготовленность инфраструктуры эксплуатации автомобилей, оборудованных в соответствии с современными экологическими требованиями;

– в отличие от европейских стран, у нас в стране до сих пор затруднено внедрение нейтрализаторов.

Реальная ситуация такова, что число автомобилей будет и далее возрастать. Поэтому актуальнейшей задачей становится минимизация негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду. Особое внимание уделяется снижению загрязнения атмосферного воздуха автомобилями при выполнении ими своей прямой функции – транспортной работы. Решение этой задачи осуществляется одновременно по трем стратегическим направлениям:

1. Улучшение экологических показателей отдельно взятого автомобиля (снижение токсичности отработавших газов, уровня шума и т.д.);

2. Оптимизация парка машин по количественному и качественному составам на региональном уровне (определение оптимального состава парка грузовых автомобилей, как по их количеству, так и по грузоподъёмности, снижение доли старых, изношенных автомобилей);

3. Оптимизация транспортных потоков (сокращение числа пересечений, проектирование и строительство современных многоуровневых транспортных развязок и т.д.).

Негативное воздействие автомобильного транспорта проявляется не только в загрязнении атмосферы. Эксплуатация, обслуживание, ремонт автотранспортных средств приводят к существенному загрязнению водного бассейна, образованию большого количества разнообразных твёрдых и жидких отходов, ландшафтным нарушениям.

Переход экономики нашей страны на рыночные отношения по-новому ставит вопросы развития службы автосервиса автомо­бильного транспорта. Наряду с крупными и средними предпри­ятиями по обслуживанию автомобилей увеличивается количество малых предприятий автосервиса. Они мо­гут быть максимально приближены к потребителю и организова­ны как в больших, так и в малых городах и поселках, вдоль авто­мобильных магистралей, где создание крупных предприятий ав­тосервиса экономически невыгодно. Технологические процессы технического ремонта и технического обслуживания транспорт­ных средств загрязняют окружающую среду выбросами, сброса­ми, твердыми отходами. Экологическая безопасность автосервисных комплексов яв­ляется одной из проблем экологической безопасности урбанизи­рованной территории.

Влияние конкретных производственных процессов на окру­жающую среду оценивается на основании расчетов выбросов (сбросов) по существующим методикам.

В данной работе приведены материалы по оценке за­грязнения окружающей среды транспортными средствами и различными производственными участками предприятий по ремонту автотранспорта.

1. Характеристика источников загрязнения атмосферы в автотранспорте

Состав отходящих газов автотранспорта зависит от ряда факторов: типа двигателя, режима работы и нагрузки, технического состояния и качества топлива.

Состав отходящих газов автомобилей, работающих на бензине. Выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) от двигателей внутреннего сгорания карбюраторного типа, работающих на бензине, содержат С_хН_у, СО и NO_х.

Основной причиной неполного сгорания углеводородов у хорошо отрегулированного двигателя карбюраторного типа является охлаждение топливной смеси стенками камеры сгорания. При этом в атмосферу поступают более 400 видов углеводородных соединений.

Поверхностный эффект переохлаждения на стенках камеры сгорания приводит к появлению продукта неполного сгорания топлива – СО. Оксид углерода в камере сгорания образуется в обогащенной смеси из-за недостатка кислорода, а в сильно обедненной – из-за неполного распространения пламени.

Окислы азота образуются в камере сгорания при газофазных реакциях, и их количество зависит от температуры, времени и соотношения топливо-воздух. Обедненные топливно-воздушные смеси дают наивысшие концентрации NO_х, поскольку в них имеется некоторое количество избыточного кислорода при относительно высоких значениях температуры горения.

При использовании этилированных сортов бензина в атмосферу попадают соединения свинца (тетраэтилсвинец и др.), являющиеся сильнодействующими токсичными веществами, обладающими кумулятивным действием.

Состав отходящих газов дизельных двигателей. Дизельные двигатели, как и карбюраторные, выбрасывают в атмосферу углеводороды, СО и NO_х, однако к этим веществам добавляется сажевый аэрозоль. Так как дизельные двигатели работают при больших коэффициентах избытка воздуха (a = 1,4...1,7), содержание СО и углеводородов в отходящих газах дизельных двигателей существенно меньше, чем карбюраторных.

Основной причиной образования углеводородов в дизельных двигателях является неравномерное смешивание топлива и воздуха во время впрыска и сгорания. Из-за низкой летучести дизельного топлива испарение углеводородов из топливной системы мало.

Оксид углерода формируется в обогащенных частях объема топливной смеси. С увеличением количества впрыскиваемого топлива увеличиваются концентрации СО и С_хН_у в отходящих газах дизельных двигателей.

Окислы азота в дизельных двигателях образуются в продуктах реакции после воспламенения смеси. Основным фактором, влияющим на образование NO_х, является температура внутри двигателя.

Сажевый аэрозоль состоит из частиц углерода и тяжелых (жидких) углеводородов. При больших нагрузках на двигатель сажевый аэрозоль в основном составляют частицы углерода, при малых – увеличивается количество тяжелых углеводородов. Токсичность выбросов дизельных двигателей обусловлена адсорбированными на поверхности частиц углерода полициклическими ароматическими углеводородами, из которых многие канцерогенны.

Работа дизельных двигателей сопровождается также выбросом SО₂, что обусловлено довольно высоким содержанием серы в топливе. Сера, содержащаяся в дизельном топливе, окисляется до SО₂ и сульфатов в процессе сгорания с дальнейшим образованием H₂SO₄ и солей металлов. Сульфаты занимают 5–10 % суммы твердых частиц в отработанных газах дизельных двигателей. Примерный состав отработанных газов карбюраторных и дизельных двигателей приведен в табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Состав отходящих газов двигателей

Вещество	Объемная доля, %
Бензиновый	Дизельный
Азот	74,0 - 77,0	76,0 - 78,0
Кислород	0,3 - 8,0	2,0 - 18,0
Пары воды	3,0 - 5,5	0,5 - 4,0
Диоксид углерода	5,0 - 12,0	1,0 - 10,0
Оксид углерода	0,5 - 12,0	0,01 - 0,5
Оксид азота	0,02 - 0,8	0,002 - 0,5
Углеводороды не канцерогенные	0,2 - 3,0	0,009 - 0,5
Альдегиды	До 0,2	0,001 - 0,009
Бенз(а)пирен	10 - 20 мкг/м^3	До 10 мкг/м^3
Сажевый аэрозоль	До 0,4 г/м^3	0,01 - 1,1 г/м^3

2. Выбросы загрязняющих веществ. Общие положения.

Валовый выброс – масса загрязняющего вещества, поступающего в атмосферу в течение года от источника или совокупности источников загрязнения атмосферы (т/год).

Массовый выброс – масса загрязняющего вещества, поступающего в атмосферу от источника загрязнения атмосферы в единицу времени (г/с).

Расчет валовых и максимально разовых выбросов загрязняющих веществ проводится с использованием удельных показателей, т.е. количества выделяемых загрязняющих веществ, приведенных к единицам используемого оборудования, времени работ автотранспортных средств или оборудования, пробега автотранспортных средств, массы расходуемых материалов.

Расчет валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, сброс загрязняющих веществ в сточные воды является основным материалом при проведении экологической экспертизы, разработке норм предельно допустимых выбросов (ПДВ) и сбросов (ПДС). Расчетные методы позволяют получать приближенные оценки величин выбросов (сбросов), т.к. предусматривают использование в формулах расчета некоторых удельных значений. Расчетное определение величин выбросов (сбросов) является временной мерой, существование которой обусловлено как несовершенством на данном этапе измерительных методов, так и недостаточной оснащенностью измерительной и лабораторной аппаратурой и приборами. Предложена единая методическая основа определения загрязнений окружающей среды предприятиями автосервиса, как самостоятельными и расположенными отдельно, так и входящими в состав других предприятий.

Валовые выбросы в целом по предприятию определяются путем суммирования их по отдельным подразделениям (участкам). Общая плата за загрязнения окружающей среды предприятиями автосервиса будет определяться суммированием платы за выбросы, сбросы и твердые отходы согласно базовым ценам с учетом коэффициента экологической ситуации.

В автотранспортных предприятиях наряду с передвижными источниками загрязнения атмосферного воздуха имеются и стационарные. Выбросы от стационарных источников загрязнения могут быть организованными и неорганизованными.

К организованным выбросам относятся те, которые поступают в атмосферу через специальные устройства: вытяжные трубы, газоходы, воздуховоды и др., что позволяет применять для их очистки специальные фильтры и другие устройства

К неорганизованным выбросам относятся те, которые в виде ненаправленных потоков поступают в атмосферу из-за отсутствия или неудовлетворительной работы вытяжной вентиляции, удаляющей загрязняющие вещества от мест их выделения.

Перед началом проведения инвентаризации выбросов необходимо:

- ознакомиться со всеми технологическими процессами, выполняемыми в предприятии;

- определить вид выделяющихся загрязняющих веществ и источники их выделения;

- определить наличие очистных устройств;

- ознакомиться с проектной документацией, имеющейся на предприятии, а также с паспортами очистных устройств и актами испытаний вентиляционных систем.

Если предприятие имеет две и более территории, то инвентаризацию следует проводить по каждой территории отдельно.

При инвентаризации, наряду с определением общего валового выброса загрязняющих веществ, необходимо определять и количество загрязняющих веществ, улавливаемых имеющимися установками очистки выбросов.

При наличии на производственном участке двух и более вытяжных вентиляционных труб общее количество валовых и максимально разовых выбросов загрязняющих веществ распределяется между ними следующим образом:

- при наличии вытяжных труб без принудительной вентиляции – пропорционально диаметрам этих труб;

- при наличии труб с принудительной вентиляцией – пропорционально производительности этих систем.

3. Определение валовых выбросов и максимально разовых выбросов загрязняющих веществ от различных технологических процессов предприятий автосервиса

3.1. Расчет выброса загрязняющих веществ от стоянок автомобилей

Под стоянкой автомобилей понимается территория или помещение, предназначенные для хранения автомобилей в течение определенного периода времени.

При хранении на открытых (за­крытых) стоянках может производиться заправка радиаторов во­дой, прогрев двигателя и других систем, работа двигателей на хо­лостом ходу и маневрирование автомобилей по территории сто­янки. Выбросы, вредных веществ при прогреве и маневрировании автотранспортных средств на территории транспортного предприятия, составляют более 95 % всех валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от данного объекта.

Автомобили могут размещаться:

- на обособленных открытых стоянках или в отдельно стоящих зданиях и сооружениях (закрытые стоянки), имеющих непосредственный въезд и выезд на дороги общего пользования (рис.1, расчетная схема 1);

- на открытых стоянках или в зданиях и сооружениях, не имеющих непосредственного въезда и выезда на дороги общего пользования и расположенных в границах объекта, для которого выполняется расчет (рис. 1, расчетная схема 2);

- на многоэтажных стоянках (расчетная схема 3).

Валовый и максимально разовый выброс загрязняющих веществ при выбранной расчетной схеме 1 определяются только для территории или помещения стоянки, а при схеме 2 – определяются для каждой стоянки автомобилей и для каждого внутреннего проезда.

Расчет выбросов загрязняющих веществ выполняется для шести загрязняющих веществ: оксида углерода – СО, углеводородов – СН, оксидов азота – NО_x, в пересчете на диоксид азота NО₂, твердых частиц (сажи) – С, соединений серы, в пересчете на диоксид серы SO₂ и соединений свинца – Рb. Для автомобилей с бензиновыми двигателями рассчитывается выброс СО, СН, NO_x, SO₂ и Pb (Pb – только для регионов, где используется этилированный бензин); с газовыми двигателями – СО, СН, NО_x, SO₂; с дизелями – СО, СН, NО_x, С, SO₂.

Массовый выброс продуктов неполного сгорания при прогреве двигателя – величина непостоянная, по мере прогрева выбросы СО, СxНy и сажи (С) уменьшаются, а выбросы NOx незначительны. Удельные нормативные выбросы отражают интегральную оценку выбросов за это время.

Для проведения расчетов все автомобили разделяют на три группы: легковые, гру­зовые и автобусы. По месту производства различают автомобили стран СНГ и зару­бежные.

Рисунок 1 – Варианты размещения стоянок:

1 – территория или помещение стоянки; 2 – дороги общего пользования; 3 – въезд на дороги общего пользования; 4 – выезд на дороги общего пользования; 5 – внутренние проезды; 6 – здания и сооружения, не предназначенные для стоянки автомобилей

3.1.1. Расчетная схема 1

Выбросы i -го вещества одним автомобилем к -й группы в день при выезде с территории или помещения стоянки и возврате рассчитываются по формулам

г (1)

г (2)

где – удельный выброс i -го вещества при прогреве двигателя автомобиля к -й группы, г/мин;

– пробеговый выброс i -го вещества, автомобилем к -й группы при движении со скоростью 10–20 км/час, г/км;

– удельный выброс i -го вещества при работе двигателя автомобиля к -й группы на холостом ходу, г/мин;

– время прогрева двигателя, мин;

L ₁, L ₂ – пробег автомобиля по территории стоянки, км:

– время работы двигателя на холостом ходу при выезде с территории стоянки и возврате на неё (мин).

Значения удельных выбросов загрязняющих веществ , , и для различных типов автомобилей представлены в табл. 3.1 – 3.3.

В таблицах применяются следующие обозначения:

¨ Тип двигателя: Б – бензиновый, Д – дизель, Г – газовый (сжатый природный газ). При использовании сжиженного нефтяного газа удельные выбросы загрязняющих веществ равны выбросам при использовании бензина, выброс Рb отсутствует. При использовании на автотранспортных средствах двигателей, работающих по газодизельному циклу, удельные выбросы принимаются равными выбросам при работе на дизельном топливе.

¨ Период года: Т – теплый, Х – холодный, П – переходный.

¨ Условия хранения автомобилей: БП – открытая или закрытая не отапливаемая стоянка без средств подогрева; СП – открытая стоянка, оборудованная средствами подогрева. Для теплых закрытых стоянок удельные выбросы загрязняющих веществ в холодный и переходный период года принимаются равными удельным выбросам в теплый период.

При установке на автомобилях каталитических нейтрализаторов к данным удельных выбросов, приведённых в таблицах 3.1–3.3, применяются понижающие коэффициенты, указанные в примечаниях к таблицам. Введение понижающих коэффициентов к удельным выбросам может осуществляться только по согласованию с региональными органами Росприроднадзора. При этом обязательным условием является наличие официального заключения независимой экспертизы, подтверждающего эффективность применения этих устройств на соответствующих моделях автомобилей в условиях, характерных для движения по территории стоянок.

Таблица 3.1 – Удельные выбросы загрязняющих веществ при прогреве двигателей

Рабочий, объем двигателя, л	Тип двигате- ля	Удельные выбросы загрязняющих веществ (), г/мин
СО	СН	NOх	С	SO2	Рb
Т	X	Т	X	Т	X	Т	X	Т	X	АИ-93	А-92; А-76
Т	X	Т	X
БП	СП	БП	СП	БП	СП	БП	СП	БП	СП	БП	СП	БП	СП
Легковые автомобили
до 1,2	Б	2,6	5,1	3,4	0,26	0,40	0,32	0,02	0,03	0,02	-	-	-	0,008	0,010	0,009	0,005	0,006	0,005	0,003	0,003	0,003
свыше 1,2 до 1,8	Б	4,0	7,1	4,8	0,38	0,60	0,48	0,03	0,04	0,03	-	-	-	0,010	0,013	0,011	0,006	0,008	0,007	0,003	0,004	0,004
свыше 1,8 до 3,5	Б	5,0	9,1	6,2	0,65	1,00	0,80	0,05	0,07	0,05	-	-	-	0,013	0,016	0,014	0,007	0,009	0,008	0,003	0,004	0,004
свыше 3,5	Б	9,5	19,0	12,4	1,15	1,73	1,38	0,07	0,09	0,07	-	-	-	0,018	0,021	0,019	0,010	0,012	0,011	0,004	0,005	0,005
Современные легковые автомобили с улучшенными экологическими характеристиками
до 1,2	Б	2,3 1,2	4,5 2,4	2,9 1,6	0,18 0,08	0,27 0,12	0,22 0,10	0,01 0,01	0,02 0,02	0,01 0,01	-	-	-	0,008 0,007	0,009 0,008	0,008 0,007	0,004 0,004	0,005 0,005	0,005 0,005	0,002 0,002	0,003 0,003	0,003 0,003
Д	0,14	0,21	0,17	0,06	0,07	0,06	0,06	0,09	0,07	0,002	0,004	0,003	0,032	0,038	0,034	-	-	-	-	-	-
свыше 1,2 до 1,8	Б	3,0 1,7	6,0 3,4	3,9 2,2	0,31 0,14	0,47 0,21	0,38 0,17	0,02 0,02	0,03 0,03	0,02 0,02	-	-	-	0,010 0,009	0,012 0,010	0,011 0,009	0,006 0,005	0,007 0,006	0,006 0,005	0,002 0,002	0,003 0,003	0,003 0,003
Д	0,19	0,29	0,23	0,08	0,10	0,09	0,08	0,12	0,09	0,003	0,006	0,004	0,040	0,048	0,043	-	-	-	-	-	-
свыше 1,8 до 3,5	Б	4,5 2,9	8,8 5,7	5,7 3,7	0,44 0,18	0,66 0,27	0,53 0,22	0,03 0,03	0,04 0,04	0,03 0,03	-	-	-	0,012 0,011	0,014 0,013	0,013 0,012	0,007 0,006	0,009 0,008	0,008 0,007	0,003 0,003	0,004 0,004	0,004 0,004
Д	0,35	0,53	0,42	0,14	0,17	0,15	0,13	0,20	0,16	0,005	0,010	0,007	0,048	0,058	0,052	-	-	-	-	-	-
свыше 3,5	Б	9,0 4,8	18,0 9,6	11,7 6,3	0,88 0,39	1,30 0,58	1,04 0,46	0,05 0,05	0,06 0,06	0,05 0,05	-	-	-	0,016 0,014	0,019 0,017	0,017 0,015	0,009 0,008	0,011 0,010	0,010 0,009	0,004 0,004	0,005 0,005	0,005 0,005
Д	0,60	0,75	0,49	0,24	0,29	0,26	0,23	0,35	0,28	0,009	0,018	0,012	0,065	0,078	0,070	-	-	-	-	-	-
Грузоподъ­емность, т	Грузовые автомобили, произведенные в странах СНГ
до 2	Б	5,0	9,1	6,2	0,65	1,00	0,80	0,05	0,07	0,05	-	-	-	0,013	0,016	0,014	0,007	0,009	0,008	0,003	0,004	0,004
Д	1,5	2,4	1,9	0,20	0,50	0,30	0,40	0,60	0,40	0,01	0,040	0,026	0,054	0,065	0,059	-	-	-	-	-	-

Продолжение таблицы 3.1

Дата добавления: 2015-07-20