- Артикул:00202153
- Автор: Носырев Д.Я.
- ISBN: 5-89035-211-3
- Обложка: Твердый переплет
- Издательство: Маршрут (все книги издательства)
- Город: Москва
- Страниц: 248
- Год: 2006
Развернуть ▼
ВЫБРОСЫ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
ЛОКОМОТИВНЫМИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ
УСТАНОВКАМИ
В монографии рассмотрен состав отработавших газов локомотивных энергетических установок, а также влияние особенностей рабочего процесса в цилиндрах дизеля и камерах сгорания газотурбинных установок на образование вредных веществ. Даны характеристики различных видов топлив, применяемых в локомотивных энергетических установках, проанализирована их склонность к образованию вредных веществ. Приведены характеристики основных загрязняющих веществ, рассмотрены механизмы и модели их образования, характерные для локомотивных энергетических установок. Представлены результаты анализа экспериментальных данных влияния конструктивных и режимных параметров энергетических установок, условий окружающей среды, а также вида топлива на уровни выбросов вредных веществ. Рассмотрены методы и средства уменьшения выбросов вредных веществ локомотивными энергетическими установками.
Предназначена для студентов, аспирантов и преподавателей вузов железнодорожного транспорта, а также специалистов, занимающихся вопросами повышения надежности, экономичности и обеспечения экологической безопасности локомотивных энергетических установок.
Введение
На железнодорожном транспорте проблема борьбы с дымностью и загрязнением воздуха токсичными продуктами отработавших газов дизелей и других энергетических установок с каждым годом приобретает все большую актуальность.
Это требует безотлагательного решения сложных задач по изучению экологического воздействия транспорта на окружающую среду и выяснения причин, приведших к такой ситуации, поскольку необратимые процессы разрушения экосистем и глобальные климатические изменения продолжаются. Следует изыскивать пути решения экологических проблем на транспорте, особенно в сложившихся социально-экономических условиях. Кроме того, необходимо систематизировать данные по выбросам загрязняющих веществ локомотивными энергетическими установками различных типов в условиях эксплуатации и рассмотреть особенности образования загрязняющих веществ в цилиндрах тепловозных дизелей и камерах сгорания транспортных газотурбинных установок.
В монографии анализируются механизмы и особенности образования загрязняющих веществ, в том числе образование сажи и кокса. Обобщаются результаты экспериментальных исследований. По результатам анализа установлены устойчивые взаимосвязи составляющих выбросов вредных веществ, являющихся следствием сложных взаимных превращений химических соединений, происходящих в процессе горения неоднородной по составу топливовоздушной смеси. Рассматриваются мероприятия и разработанные системы, предназначенные для снижения выбросов вредных веществ.
Кроме того, представлены результаты обобщения обширного экспериментального материала по выбросам вредных веществ тепловозными дизелями различных типов и газотурбинными установками в условиях эксплуатации. В основу монографии положены результаты экспериментальных исследований.
Отдельные материалы исследований авторов были опубликованы ранее, однако в завершенном и полном виде они излагаются впервые.
Транспортная система Российской Федерации является одной из ключевых отраслей промышленности и включает в себя следующие основные виды транспорта: железнодорожный, морской, речной, автомобильный, воздушный и трубопроводный. В настоящее время суммарная мощность находящихся в эксплуатации транспортных двигателей составляет приблизительно 1400 млн кВт (из них около 500 млн кВт составляют дизели), что в 5,5 раз превышает установленные мощности всех ТЭЦ, ГЭС и АЭС страны [1]. До 80 % нефтеперерабатывающих мощностей топливно-энергетического комплекса работают исключительно на нужды транспортного комплекса страны. Двигатели потребляют более 90 % вырабатываемого жидкого топлива.
Железнодорожный транспорт России является ведущим транспортом страны, выполняющим свыше 80 % грузооборота и более 40 % пассажирооборота транспорта общего пользования. Железные дороги играют решающую роль в выполнении перевозок важнейших грузов, обеспечивающих бесперебойное функционирование ведущих отраслей промышленности и агропромышленного комплекса страны.
Перевозочный процесс на российских железных дорогах осуществляется с применением прогрессивных видов тяги - электрической и тепловозной. Удельный вес электрической тяги составляет 53 %, тепловозной - 47 %. Тепловозной тягой выполняются перевозки пассажиров и грузов, а также маневровые работы на станциях и путях промышленного железнодорожного транспорта. На промышленном железнодорожном транспорте, расположенном в населенных пунктах и крупных городах, начинают и заканчивают свой путь около 80 % всех грузов, перевозимых железными дорогами.
Стабилизация социально-экономической обстановки страны, сдерживание и снижение железнодорожных тарифов на перевозки грузов оказали позитивное воздействие на динамику промышленного производства, что вызвало рост грузопотоков, а доступность цен на железнодорожные билеты создала необходимую базу для увеличения перевозок пассажиров. Это привело к увеличению поездной и маневровой работы локомотивного парка. При этом следует учесть, что в последние годы большая часть тепловозов выработала свой ресурс [2]. В то же время согласно Закону Российской Федерации "О федеральном железнодорожном транспорте" поставляемый машиностроительными заводами и находящийся в эксплуатации подвижной состав, технические средства и механизмы должны соответствовать установленным требованиям безопасности движения, охраны труда, экологической и пожарной безопасности, а также подлежат обязательной сертификации. В перечень объектов для сертификации включены, в частности, дизели и дизель-генераторы, тепловозы, автомотрисы и путевые машины [3, 4].
Тепловоз в настоящее время является основным видом автономных локомотивов. Локомотивная энергетическая установка представляет собой высокоэффективный дизельный двигатель (дизель). Кроме дизелей в качестве локомотивных энергетических установок могут использоваться паросиловые и газотурбинные установки.
На железнодорожном транспорте дизельный тяговый подвижной состав ежегодно потребляет 12,6 млн т дизельного топлива и выбрасывает в атмосферу 1,9 млн т вредных веществ.
Контроль выбросов в атмосферный воздух вредных веществ с отработавшими газами (ОГ) тепловозов и регулировка тепловозных дизелей проводятся на пунктах экологического контроля. Это способствует обеспечению экологической безопасности предприятий, отвечает принципам приоритета охраны жизни и здоровья настоящего и будущих поколений. Данные требования жестко регламентирует Федеральный закон "Об охране атмосферного воздуха".
Важность решения задач защиты атмосферы от вредных выбросов локомотивных энергетических установок определяется тем, что загрязнения от транспортных средств составляют наиболее существенную долю, в основном за счет оксидов азота, оксида углерода, несгоревших углеводородов и выбросов сажи. Меньшее, но достаточно заметное влияние на окружающую среду оказывают содержащиеся в выхлопных газах локомотивных энергетических установок оксиды серы [5].
Неудовлетворительное состояние атмосферного воздуха, особенно в крупных промышленных центрах, ведет к росту заболеваний дыхательных путей и онкологических заболеваний. Это обстоятельство, а также перспектива глобальных осложнений в окружающей природе ("кислотные" дожди, изменение климата) приводят к необходимости ограничения выбросов еще ряда веществ, содержащихся в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания. Это относится, в частности, к выбросам диоксида углерода, паров воды, углеводородных соединений канцерогенной группы, а также к соединениям серы. Увеличение выбросов диоксида углерода, паров воды в атмосферный воздух способствует усилению так называемого "парникового эффекта". Также опасны полициклические ароматические углеводороды. Они отличаются высокой канцерогенностью. Самый опасный из них бенз(а)пирен [6-8].
Среди перечисленных загрязняющих веществ особую опасность для атмосферы представляют оксиды азота, главным образом монооксид и диоксид, содержащиеся в отработавших газах в количестве 0,02-0,5 % по объему или 0,04-1,02 г/м3 по массе [9-11]. По действию на организм человека оксиды азота более опасны, чем оксид углерода.
Одной из наиболее серьезных проблем применения дизелей является выброс в атмосферу частиц сажи, отличающихся высокой стабильностью, и, следовательно, способностью к длительному сохранению в условиях окружающей среды. Эта особенность, а также возможность адсорбции на поверхности частиц сажи канцерогенных веществ требуют разработки и внедрения мер по снижению выброса частиц сажи [11, 12].
Стандарты на выбросы загрязняющих веществ дизелями тепловозов введены во многих странах мира. В Российской Федерации также приняты стандарты по ограничению выбросов и продолжаются работы по разработке мероприятий, снижающих вредные выбросы [13-15].
Экспериментальные и теоретические исследования по изучению закономерностей образования вредных веществ в дизелях тепловозов проводятся в научно-исследовательских институтах и вузах как в России, так и за рубежом [1, 6, 8, 9, 12 и др.].
Однако в литературе недостаточно освещены особенности образования загрязняющих веществ и в первую очередь оксидов углерода, азота, газообразных углеводородов, в том числе бенз(а)пирена, сажи и кокса в локомотивных энергетических установках. Требуют дальнейшей разработки методы и средства снижения выбросов вредных веществ дизелями и газотурбинными установками в условиях эксплуатации. Эти и другие вопросы, связанные с загрязнением окружающего воздуха выбросами вредных веществ локомотивными энергетическими установками, рассматриваются в настоящей монографии.
Рекомендуем
Артикул 00-01014930
