Определение выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива автотранспортом

• Содержание
• Задача 1. Расчет валового выброса вредных веществ от автотранспорта по территории города за год
• Задача 2. Расчет снижения годового валового выброса вредных веществ
• Задача 3. Платежи за выбросы в атмосферный воздух
• Задача 4. Расчет количества выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива
• Литература

Задача 1. Расчет валового выброса вредных веществ от автотранспорта по территории города за год

Рассчитать валовый выброс вредных веществ (оксида углерода — СО, оксидов азота — NO_x, углеводородов — СН) от автотранспорта по территории города за год. Исходные данные:

? годовой пробег (в млн. км) грузовых автомобилей с бензиновым ДВС — L_x; грузовых автомобилей дизельных — L_y; автобусов бензиновых — L_z; автобусов дизельных — L_w; легковых автомобилей — L_r;

? пробеги внутри перечисленных групп автомобилей распределяются пропорционально структуре парка: легковые автомобили с рабочим объёмом двигателя менее 1,3 л — 24%, 1,3−1,8 л — 65%, 1,8 л и более — 11%; грузовые с бензиновым двигателем грузоподъёмностью 0,5−2,0 т — 18%, 2,0−5,0 т — 68%, 5,0−8,0 — 11%, 8,0 т и более — 3%; грузовые с дизельным двигателем грузоподъёмностью 2,0−5,0 т — 4%, 5,0−8,0 т — 5%, 8,0−16,0 т — 76%, 16,0 т и более — 15%; автобусы с бензиновым двигателем особо малого класса (габаритной длиной менее 5 м) — 2%, малого класса (6,0−7,5 м) — 15%, среднего класса (8,0−9,5 м) — 63% (в том числе маршрутные — 50% от общего количества автобусов данного класса), большого класса (10,5−12,0 м) — 20%, (все маршрутные); автобусы с дизельным двигателем все маршрутные, в том числе среднего класса — 1%, большого класса — 44%, особо большого класса — 55%;

? пробеговые выбросы загрязняющих веществ при движении автотранспортных средств и поправочные коэффициенты (коэффициенты влияния) задаются.

Таблица 1

Годовые пробеги АТС по территории города, млн. км

Результаты расчетов представляются в виде итоговой таблицы.

Решение:

Для грузовых автомобилей k-го класса с двигателем g-го тип

т

где m_ikg— пробеговый выброс i-ro вредного вещества грузовыми автомобилями k-ro класса (k-ой грузоподъемности) с двигателями g-гo типа при движении по территории населенного пункта или вне его, г/км (см. табл. 1.2);

L_kg — пробег грузовых автомобилей k-ro класса с двигателями g-ro типа при движении по территории населенного пункта или вне населенного пункта, млн. км;

K_nig — коэффициент учитывающий изменение пробегового выброса от уровня использования грузоподъемности и пробега;

K_rig — коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ грузовыми автомобилями при движении по территории населенного пункта (только для движения по населенным пунктам);

K_tig — коэффициент, учитывающий влияние технического состояния грузовых автомобилей.

Грузовые автомобили с бензиновым ДВС — L_x. В формуле учитываем, что данного автотранспорта 18% от всего количества грузовых автомобилей (умножаем на 0,18)

Для автобусов k-го класса с двигателем g-го типа, использующимся на перевозках h-го типа

т

где m_ikg — пробеговый выброс I-го вредного вещества автобусом k-ro класса (k-го габарита) с двигателями g-ro типа при движении по территории населенного пункта или вне его, г/км (см. табл. 1.3);

L_kgh — пробег автобусов k-ro класса с двигателями g-го типа при использовании в качестве маршрутного или на других видах перевозок при движении по территории населенного пункта или вне населенного пункта, млн. км;

K_kgh — коэффициент, учитывающий изменение пробегового выброса от вида перевозок;

K_rig — коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ автобусами при движении по территорий населенного пункта (только для движения по населенным пунктам);

K_tig — коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автобусов.

Автобусы бензиновые — L_z. особо малого класса (габаритной длиной менее 5 м) — 2% - считаем, что автобусы не маршрутные.

Для легковых автомобилей k-го класса с двигателем g-го типа

т

где m_ikg — пробеговый выброс i-го вредного вещества легковыми автомобилями k-ro класса (c двигателем k-го рабочего объема) с двигателями g-ro типа при движении по территории населенного пункта или вне его, г/км (см. табл.1.1);

L_kg — пробег легковых автомобилей k-ro класса с двигателем g-го типа по территории населенного пункта или вне его, млн. км;

K_rig — коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ легковыми автомобилями при движении по территории населенного пункта (включается в формулу только при расчете движения по населенным пунктам);

К_tig — коэффициент, учитывающий влияние технического состояния легковых автомобилей. Полученные результаты внесем в таблицу 2 отчета.

Таблица 2

Результаты расчета

Выводы:

Грузовые автомобили с бензиновым двигателем дают наибольший вклад в загрязнение атмосферы по сумме всех компонентов (СО, СH, NO_X) — 45,75%.

Грузовые автомобили с бензиновым двигателем дают наибольший вклад в загрязнение атмосферы по оксиду углерода (СО) — 46,72%.

Грузовые автомобили с бензиновым двигателем дают наибольший вклад в загрязнение атмосферы по оксидам азота (NO_x) — 32,44%.

Задача 2. Расчет снижения годового валового выброса вредных веществ

Рассчитать снижение годового валового выброса вредных веществ (оксида углерода — СО, оксидов азота — NO_x, углеводородов — СН) от автотранспорта в случае строительства объездной дороги.

Исходные данные следующие:

Годовой пробег (в млн. км) грузовых автомобилей с бензиновым ДВС — L_x; грузовых автомобилей дизельных — L_y; автобусов бензиновых — L_z; автобусов дизельных — L_w; легковых автомобилей — L_r (значение годовых пробегов для каждого варианта расчета см. в таблице.);

Пробеги в нутрии перечисленных групп автомобилей распределяются пропорционально структуре парка: легковые автомобили с рабочим объёмом двигателя менее 1,3 л — 24%, 1,3−1,8 л — 65%, 1,8 л и более — 11%; грузовые с бензиновым двигателем грузоподъёмностью 0,5−2,0 т — 18%, 2,0−5,0 т — 68%, 5,0−8,0 — 11%, 8,0 т и более — 3%; грузовые с дизельным двигателем грузоподъёмностью 2,0−5,0 т — 4%, 5,0−8,0 т — 5%, 8,0−16,0 т — 76%, 16,0 т и более — 15%; автобусы с бензиновым двигателем особо малого класса (габаритной длиной менее 5 м) — 2%, малого класса (6,0−7,5 м) — 15%, среднего класса (8,0−9,5 м) — 63% (в том числе маршрутные — 50% от общего количества автобусов данного класса), большого класса (10,5−12,0 м) — 20%, (все маршрутные); автобусы с дизельным двигателем все маршрутные, в том числе среднего класса — 1%, большого класса — 44%, особо большого класса — 55%. Снижение пробегов по территории города составит 85% прогнозируемых пробегов по объездной дороге.

Таблица 3

Годовые пробеги АТС по объездной дороге, млн. км

Результаты расчета представить в таблицу

Решение:

Снижение пробегов по территории города составит 85% от прогнозируемых пробегов по объездной дороге и вычисляются по формуле:

L_{Г (о)} =L_Г — (0,85ЧL_O)

где: L_{Г (о) —} снижение пробегов по территории города

L_Г — годовые пробеги по территории города из условия задания 1, L_O — годовые пробеги по объездной дороге.

Тогда получим таблицу следующего вида:

Таблица 4

Результаты изменения пробега

Расчетные данные внесем в таблицу 5

загрязняющий атмосферный выброс автотранспорт

Таблица 5

Результаты расчета выброса вредных веществ (в тоннах)

Задача 3. Платежи за выбросы в атмосферный воздух

Условие задачи

Установленные предприятию лимиты Выбросов и фактические выбросы за отчетный год приведены в таблице исходных данных.

Определить размеры платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при следующих значениях нормативов платы:

сернистый ангидрид

* при выбросах в пределах лимита 30 руб./т;

* при выбросах сверх лимита 140 руб./т;

оксид углерода

* при выбросах в пределах лимита 0,3 руб./т;

* при выбросах сверх лимита 1,5 руб./т;

оксид азота

* при выбросах в пределах лимита 25 руб./т;

* при выбросах сверх лимита 120 руб./т;

серная кислота

* при выбросах в пределах лимита 15 руб./т; .

* при выбросах сверх лимита 70 руб./т.

Исходные данные:

Таблица 6

Объем выброса загрязняющих веществ, т

Решение:

Размер платы предприятия за выброс j-ro загрязняющего вещества в пределах установленных лимитов выбросов П¹_j (руб.) определяется по формулам:

если М^ф_j < М^л_j, то

П¹_j = Р¹_j М^ф_j, руб.

где

· М^ф_j-фактический выброс предприятием j-ro загрязняющего вещества, т.

· М^л_j-лимит выброса предприятием j-ro загрязняющего вещества, т;

· Р¹_j — норматив платы предприятия за выброс j-ro загрязняющего вещества в пределах установленных лимитов выбросов, руб./т,

если М^ф_j < М^л_j, то

П¹_j = Р¹_j М^л_j, руб.

Размер платы предприятия за выброс j-ro загрязняющего вещества сверх установленного лимита выброса П²_j, (руб.) определяется по формуле:

П¹_j = Р¹_j (М^ф_j — М^л_j), руб.

Таблица 7

Результаты расчета

Задача 4. Расчет количества выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива

Условие задачи

На товарно-сырьевой бирже предлагается 5 сортов углей по одной цене-1,0 руб./ГДж требуется определить (с учетом экологических свойств различных видов и сортов углей) наиболее выгодный вариант обеспечения предприятия топливом.

В предыдущем периоде предприятие использовало топливо, соответствующее номеру решаемого варианта. Соответственно лимиты выбросов в атмосферу на текущий период выданы были из расчета использования этого сорта топлива.

Потребность предприятия в топливе, тип топки котельной и предлагаемые виды углей приведены в таблице исходный данных (табл.8).

Характеристики различных видов топок приведены в справочной таблице (табл. 9).

Котельная предприятия не оборудована золоуловителем и другими какими-либо устройствами, снижающими выбросы вредных веществ в атмосферу. Доля серы, связываемой золой, принимается для кузнецких и печорских углей — 0.1, для канско-ачинских и подмосковных — 0,2.

Нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух составляют:

твердые частицы (пыль нетоксичная)

* при выбросах в пределах лимита 0,05 руб./т;

* при выбросах сверх лимита 0.12 руб/т;

оксиды серы

* при выбросах в пределах лимита 30 руб./т;

* при выбросах сверх лимита 140 руб./т;

оксид углерода

* при выбросах в пределах лимита 0,3 руб./т;

* при выбросах сверх лимита 1,5 руб./т;

оксид азота

* при выбросах в пределах лимита 25 руб./т;

* при выбросах сверх лимита 120 руб./т.

Таблица 8

Характеристика топлив

Исходные данные.

Таблица 9

Исходные значения

Таблица 10

Характеристика топок

Решение:

Расчет ведем для первого вида топлива. Годовая потребность в натуральном исчислении вычисляется по формуле:

В = Q/ Q1, т,

где Q — потребность котельной в топливе, ГДж/г.; Q1 — низшая теплота сгорания, МДж/кг (10,3).

В = 4500/10,3=435,2 т.

Определим выбросы по первоначальному топливу.

Выброс твердых частиц П_тв рассчитывается по формуле:

т/год

Где В — расход топлива, т/год;

А^г — зольность топлива, %;

Х — коэффициент, характеризующий условия сгорания (зависит от типа топки).

Количество оксидов серы П_so (в пересчете на SO₂) определяется по уравнению:

т/год

Где S^r — содержание серы в топливе, %; N_so1 — доля оксидов серы, связываемая золой (для кузнецких и печорских углей — 0.1, для канско-ачинских и подмосковных — 0,2).

т/год

Выброс оксида углерода П_со рассчитывается следующим образом:

т/год

Где Q_i — низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

К_со — количество оксида углерода на единицу теплоты, выделяющейся при горении топлива, кг/ГДж — зависит от типа топки;

q₄ — потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, % -зависит от типа топки.

т/год

Оксиды азота П_т рассчитываются по формуле:

т/год

Где V₀-объем продуктов сгорания топлива при коэффициенте избытка воздуха (а) равном 1,0, м^э/кг; а — коэффициент избытка воздуха (зависит от типа топки).

т/год

Аналогично выполняем расчеты по другим углям и вносим их в таблицу.

Таблица 11

Результаты расчета

Выводы: используемый сорт топлива не является самым экономически выгодным. Наиболее дешевым является Канско-Ачинский, Барандатское месторождение (№ 5 в таблице варианта, № 79 в общей таблице). Использование данного типа угля даст уменьшение расходов 7324,31 руб. в сравнении с самым дорогим вариантом.

1. Ставров О. А., Ю. В. Трофименко. Методические указания по расчётно-практическим заданиям по курсу «Основы промышленно-транспортной экологии», М./МАДИ (ТУ), 1977 г.

2. Ставров О. А. Методические указания к расчётно-практическим работам по курсу «Экология», М/ МАДИ (ТУ) 1998 г.