Пример 1.4.

Условие. Рассчитать валовые и пробеговые выбросы вредных веществ от транспортных потоков вблизи заданного объекта на пути в 1 км по условию примера 1.3.

Решение. Расход топлива, определенный по формуле (1.6), берем из решения примера 1.3. Далее определяем коэффициент пропорциональности Y по формуле (1.13):

Для автотранспортных средств с карбюраторным двигателем:

,

,

,

,

,

,

.

Для автотранспортных средств с дизельным двигателем:

,

,

,

,

,

,

.

Рассчитываем удельные пробеговые выбросы вредных веществ по формуле (1.11):

Легковые карбюраторные:

Автобусы карбюраторные:

Автобусы дизельные:

Суммарные удельные выбросы вредных веществ для потока машин на данном участке подсчитываются по формуле (1.9) аналогично примеру 1.3 с использованием определенных выше пробеговых выбросов

,

,

,

,

,

Определяем годовые выбросы каждого вредного вещества по зависимости (1.5):

Общий валовой годовой выброс на данном участке (в 1 км) составит:

1.6. Особенности определения выбросов от дизелей железнодорожного транспорта

На железнодорожном транспорте дизельные двигатели применяются при грузовых и пассажирских перевозках, а также на рефрижераторных подвижных составах и путевой технике. Они создают, прежде всего, локальную область загрязнения в районе расположения железнодорожных узлов.

Доля выбросов от дизелей железнодорожного транспорта в общем балансе выбросов вредных веществ в России в настоящее время невелика и составляет около 0,5 % (от выбросов всех передвижных источников транспортного комплекса это немногим более 1 %). И это несмотря на то, что один тепловоз при прочих равных условиях по количеству валовых выбросов вредных веществ эквивалентен десятку грузовых автомобилей (по составу выбросы не отличаются от данных табл. 1.1). Кроме того, в отличие от автотранспорта, абсолютная и относительная масса выбросов которого постоянно увеличивается, выбросы дизелей железнодорожного транспорта сокращаются за счет перехода на более экономичные модели со сниженными удельными расходами топлива, применения новых нейтрализаторов и продолжающегося перевода подвижного состава на электротягу.

Способы расчетов выбросов от железнодорожных дизелей принципиально не отличаются от описанных выше методик для автотранспортной техники. Основная особенность этих расчетов – подробный учет удельных выбросов вредных веществ, расхода топлива и времени работы на различных режимах функционирования дизеля: от холостого хода до максимальной мощности Ре (обычно через каждые 25 %). Все существующие методики расчета массы загрязняющих веществ тепловозов сводятся к двум разновидностям: 1) по удельным выбросам и времени работы на каждом из режимов работы; 2) по расходу топлива и по удельным выбросам.

1.6.1. Методика расчета массы загрязняющих веществ тепловозов по удельным выбросам и времени работы на каждом из режимов работы основана на обширном экспериментальном материале. Применяется к дизелям рефрижераторным, путевой техники и маневровым тепловозам и позволяет использовать расчетные формулы, аналогичные известным зависимостям для технологического оборудования:

(1.15)

где – выбросы i-того вещества на всех j-тых режимах от данного дизеля;

– удельные выбросы i-го загрязняющего вещества, выброшенного тепловозом k-го типа при работе на j-ом режиме, кг/ч (определяются по табл. 1.7);

_j,k – распределение времени работы по режимам для каждого типа тепловоза, % (таблица 1.8);

Т – суммарное время работы тепловоза за отчетный период ( ), ч/год;

k_f – коэффициент влияния технического состояния тепловоза. Принимается равным

• для тепловозов со сроком эксплуатации менее двух лет – 1,0;

• для тепловозов со сроком эксплуатации более двух лет – 1,2.

k_t – коэффициент влияния климатических условий работы тепловоза (в зависимости от месторасположения города, в котором находится депо; определяется по [26]). Принимается равным

• для районов, расположенных южнее 44^о северной широты – 1,2;

• для районов севернее 60^о северной широты – 0,8;

• для остальных районов – 1,0.

При этом для дизелей путевой техники удельные выбросы в справочных данных приводятся не только в зависимости от режима (и времени работы), но и на единицу произведенной работы за час (на 1 кВтч).

Таблица 1.7

Удельные выбросы загрязняющих веществ в отработавших газах

маневровых тепловозов (расчет сделан на одну секцию)

Тип тепловоза	Номинальная мощность одного двигателя, кВт	Загрязняющие вещества	Удельные выбросы загрязняющих веществ по режимам работы тепловоза , кг/ч
			хх	0,25 Ре	0,5 Ре	0,75 Ре	Ре
1	2	3	4	5	6	7	8
ТЭМ1 1 секция	735		0,80	0,99	1,24	1,75	3,51
			2,00	3,98	6,98	8,00	9,36
			0,01	0,08	0,23	0,29	0,31
			0,17	0,84	1,96	1,87	1,74
ТЭМ2 1 секция	880		0,86	1,89	2,23	7,75	15,19
			4,27	10,01	15,53	27,1	41,63
			0,02	0,09	0,28	0,33	0,43
			0,18	0,99	2,26	2,14	1,87

Окончание табл. 1.7

1	2	3	4	5	6	7	8
ЧМЭ3 1 секция	995		0,60	0,53	2,06	4,30	6,37
			3,90	9,80	10,60	12,40	11,70
			0,04	0,095	0,31	0,34	0,36
			0,27	1,18	2,76	3,11	3,17
ТЭ3 2 секции	1470		0,44	1,94	4,46	17,2	93,3
			1,36	15,71	40,17	14,8	50,76
			0,01	0,151	0,739	0,73	0,715
			0,53	1,94	2,23	3,7	6,68
2ТЭ116 2ТЭ10Л(В) 2 секции	2200		0,26	5,47	5,65	34,4	73,11
			0,29	14,36	27,32	40,1	67,88
			0,83	2,39	4,54	3,41	3,22
			0,081	1,62	3,01	3,15	3,147
2ТЭ 10Л 2 секции	2200		0,36	1,94	3,46	19,73	41,83
			0,298	8,82	22,43	37,8	59,67
			0,3	1,23	3,38	3,23	2,98
			0,163	1,15	5,48	6,01	6,57
2М62 2секции	1470		0,23	2,57	5,85	17,23	34,0
			1,41	16,2	24,98	40,5	68,63
			-	0,14	0,23	0,64	0,9
			0,31	1,22	1,87	2,96	4,13

Таблица 1.8

Распределение времени работы дизельного подвижного состава

по режимам

Тип тепловоза	Распределение времени работы дизельного подвижного состава по режимам j,k, %
	хх	0,25 Ре	0,5 Ре	0,75 Ре	Ре
1	2	3	4	5	6
2ТЭ116, ТЭП70, 2ТЭ121	60,0	7,2	10,8	14,9	7,1
ТЭ3	67,3	1,5	1,5	2,9	26,8
2ТЭ10	62,0	9,7	11,8	11,0	5,5
ТЭП60, М62, Д1, ДР-1А	67,5	2,3	4,5	3,5	22,2

Окончание табл. 1.8

1	2	3	4	5	6
ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭМ15, ЧМЭ3	45,6	39,8	12,9	1,2	0,5
ТГМ3	70,1	19,4	8,5	1,3	0,7
ТГМ4, ТГМ6, ТГМ23, ТГМ40	68,7	20,1	8,9	1,5	0,8

Расчет массы загрязняющих веществ тепловозов по удельным выбросам и времени работы на каждом из режимов работы приведен в примере 1.5.

При таком расчете выбросов плату за загрязнение среды передвижными источниками рассчитать не удается (с 2003 г плата определяется только по количеству сожженного топлива). Поэтому при расчетах по этой методике необходимо кроме массы выбросов загрязняющих веществ, знать и массу фактически израсходованного топлива.

1.6.2. Методика расчета массы загрязняющих веществ тепловозов по расходу топлива и по удельным выбросам, основана на определении расхода топлива двигателями тепловозов. Он может оцениваться по удельным расходам дизельного топлива q_j на разных режимах работы ДВС, величины которых приведены в таблице 1.9 (методика профессора Ю.А. Магнитского).

Таблица 1.9

Удельные расходы топлива

Режим работы двигателя	Ре	0,75Ре	0,5Ре	0,25Ре	хх
Удельный расход топлива, qj, г/кВтч

Примечание: в числителе данные для ДВС, мощностью свыше 800 кВт; в знаменателе – для двигателей мощностью до 800 кВт.

Зная удельный расход топлива при работе двигателя на соответствующем режиме q_j (таблица 1.9) и его время работы на этом режиме (таблица 1.8), определяем расход топлива по формуле:

(1.16)

где G – расход топлива тепловозом на всех j-тых режимах его работы, т/год;

– удельный расход топлива при работе на j-ом режиме, г/кВтч, определяются по табл. 1.9;

_j – процентное распределение времени работы по режимам, % (таблица 1.8);

j – режим работы тепловоза (номинальная нагрузка; 0,25; 0,5; 0,75 и холостой ход);

Ре – номинальная мощность одного двигателя, кВт;

n – число двигателей, установленный на тепловозе, обычно n = 1 или 2;

Т, k_f, k_t – см. пояснения к формуле (1.15).

Расчет расхода топлива приведен в примере 1.6.

Содержание загрязняющих веществ в отработавших газах тепловозов зависти от времени эксплуатации тепловозов, т.е. от его состояния, которое обозначается символом «s». Состояние s = 1 соответствует новому тепловозу (после постройки), s = 2 – эксплуатируемому по 1ТР1, s = 3 – эксплуатируемому после 1ТР1, s = 4 – эксплуатируемому после 1ТР2 и s = 5 – эксплуатируемому после 2ТР1.

Средняя валовая или эксплуатационная валовая масса загрязнителей i-го компонента в отчетный период рассчитывается по формуле

(1.18)

где q_j – удельные выбросы загрязняющих веществ с учетом работы на всех позициях контроллера (по таблице 1.10, если известен фактический расход топлива; по таблице 1.11 если расход топлива, рассчитан по выражению 1.16), кг/т;

– расход топлива за отчетный период (фактический или определенный по формуле 1.16), т/год.

Таблица 1.10

Средние удельные фактические и эксплуатационные массы выбросов загрязняющих веществ магистральных и маневровых тепловозов

Загрязняющее вещество	, кг/т	, кг/т
Магистральные тепловозы
NOх	30,9	52,3
СО	6,6	11,2
Углеводороды	5,2	8,8
Сажа	1,67	2,8
Маневровые тепловозы
NOх	10,9	29,0
СО	5,8	15,5
Сажа	1,0	2,7
Состояние тепловоза	S = 1	S = 2 – 5

Таблица 1.11

Средние удельные нормированные и эксплуатационные массы выбросов загрязняющих веществ магистральных и маневровых тепловозов

Загрязняющее вещество	, кг/т	, кг/т
Магистральные тепловозы
NOх	80,3	134,2
СО	33,6	56,2
Углеводороды	11,9	19,8
Сажа	3,2	5,4
Маневровые тепловозы
NOх	66,6	179,3
СО	26,5	71,1
Сажа	3,3	8,8
Состояние тепловоза	S = 1	S = 2 – 5

Расчет массы загрязняющих веществ тепловозов по расходу топлива и удельным выбросам приведен в примере 1.7. Имеются особенности в расчете выбросов диоксида серы. Если на выбросы диоксида серы нет показателей удельных выбросов или они не измерялись на пункте экологического контроля, их значение определяется при отсутствии сертификата или другого сопроводительного документа на топливо как предельно допустимые по ГОСТ 305-82 по содержанию серы в топливе (S=0,5 %). Максимальная масса выбросов при этом составит 1 % от массы топлива. При наличии сертификата (или другого сопроводительного документа) на топливо масса выбросов SO₂ рассчитывается по формуле:

(1.17)

где G_m – масса израсходованного топлива, т/год;

S – процентное содержание серы в топливе, .

Масса загрязняющих веществ также может быть определена в зависимости от массы израсходованного топлива и измеренной концентрации загрязняющих веществ под нагрузкой на пункте экологического контроля (ПЭК), где проводится экологический контроль тепловозов по результатам инструментальных замеров, по методике, приведенной в [25].