При экспериментальном анализе экологического воздействия локомотивов на окружающую среду концентрацию группы химических соединений однородного состава, например, углеводородов, представляют либо раздельно по каждому углеводороду, либо суммарно по всем составляющим группы.
При употреблении объемных единиц производится пересчет по молекулярной массе на выбранный эталон. Обычно эталоном являются: для окислов азота (NОх) — двуокись азота (NO2); для альдегидов (СnНmОр) — формальдегид (НСНО); для соединений серы (SОх) — сернистый ангидрид (SО2); для углеводородов (СnНm) — углерод (С). Осредненный по данным различных исследований количественный состав отработавших газов дизельных двигателей приведен в табл. 4.2.
Временные нормы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с отработавшими газами дизелей тепловозов, находящихся в эксплуатации на сети железных дорог России (предположительно до 1999 года) представлены в табл. 4.3.
В основу методики положено сравнение токсичности отработавших газов с предельными значениями окислов азота (N0X) и окислов углерода (СО). Определение выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами дизелей осуществлялось методом непосредственного анализа проб выбрасываемых в атмосферу газов. Обработка результатов измерений проводилась согласно ГОСТ 24585-81.
Удельные выбросы окислов азота и окиси углерода на единицу мощности г/(кВт.час) вычислялись по формулам:
eNOX = [5,72·104СNOX (Gair – 9,74·10-4Gf)]/Ne; (4.52)
eCO=[3,48·104СCO(Gair – 9,74·10-4Gf)]/Ne, (4.53)
где СNOX, СCO — соответственно концентрация окислов азота и окиси углерода в отработавших газах, %;
Gair — секундный расход воздуха на режиме испытаний, кг/с.
Ne — эффективная мощность дизеля, кВт;
Gf — секундный расход топлива на режиме испытаний, г/с.
Эту методику предлагается использовать для оценки токсичности отработавших газов с использованием лабораторных приборов высокой точности. Недостатком метода следует считать отсутствие рекомендаций по расчету количества несгоревшего углерода (сажи), что имеет место в транспортных дизелях при переходных режимах, и окислов серы при применении сернистых топлив.
Суммарная величина выбросов i-го вредного вещества при работе j-го типа двигателя на к-ом режиме определяется, кг:
Gijk = gijk tk (4. 54)
где gijk — удельный выброс i-го вредного вещества при работе j-го типа дизеля на k-м режиме, кг/ч;
tk — время работы двигателя на k-м режиме, ч.
Значения gijk получены на основании результатов исследований, проведенных специалистами ЦПЭУ, МИИТа, ВНИИЖТа, ВНИИЖГа. Время работы дизеля иа к-ом режиме должно быть определено для каждого конкретного участка эксплуатации тепловозов. Данные по удельным выбросам (получены для топлива, состав которого определен ГОСТ 305-82) представлены в табл. 4.4.
В табл. 4.5 приведены значения выбросов вредных веществ с уходящими газами различных тепловозных дизелей. Эти значения выбросов получены во время испытаний тепловозов на реостате при стационарных режимах работы дизелей, находящихся в исправном техническом состоянии. При движении тепловоза с поездом дизель почти не работает на стационарном режиме, поэтому выбросы СО и NО могут значительно (в несколько раз) отличаться от приведенных величин, за исключением оксидов серы.
Значения допустимых норм выбросов вредных веществ с отработавшими газами тепловозных дизелей представлены в таблице 4.6, а предельно допустимые значения дымности отработавших газов тепловозных дизелей приведены в таблице 4.7.
Данные о выбросах вредных веществ дизелем ПД1М маневрового тепловоза ТЭМ2 (табл. 4.8) относятся к стационарным режимам работы дизеля, а так как дизели маневровых тепловозов практически не работают в таких режимах, то действительные выбросы вредных веществ значительно больше.
В дизелях при снижении нагрузки увеличивается коэффициент избытка воздуха, поэтому содержание СО на частичных нагрузках и холостом ходу значительно ниже, чем при полной нагрузке. Это справедливо при нормальном техническом состоянии дизеля. Если же топливная аппаратура разрегулирована, то на частичных нагрузках и холостом ходу характеристики впрыска топлива в цилиндр могут значительно изменяться, что приводит к повышенному выбросу СО и сажи.
Таблица 4.3
Нормы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с отработавшими газами тепловозных дизелей
Таблица 4.4
Значения удельных выбросов вредных веществ с отработавшими газами тепловозных дизелей
Таблица 4.5
Выбросы вредных веществ с уходящими газами тепловозных и дизелей, кг/ч
Таблица 4.6
Значения допустимых норм выбросов вредных веществ с отработавшими газами тепловозных дизелей
Таблица 4.7
Предельно допустимые значения дымности отработавших газов тепловозных дизелей
Таблица 4.8
Выбросы вредных веществ с уходящими газами дизелем ПД1М, кг/ч
