Полная версия

Главная arrow Техника arrow Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования, 2016, том 3, вып. №2 -

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

СЕКЦИЯ 5. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

УДК 656.13 Артемова А.Е.

Студентка 2 курса автомеханического факультета Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю.А., РФ Моженков М. К.

Студент 3 курса автомеханического факультета Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю.А., РФ Муравьева Н.А.

Ассистент кафедры «Организация перевозок и управление на транспорте» Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю.А., РФ

DOI 10.12737/20728 Artemova А. Е.

2rd year student of the Automotive Faculty of Saratov State Technical university im Gagarina Y.A., Russian Federation Mozhenkov M. K. 3rd year student of the Automotive Faculty of Saratov State Technical university im Gagarina Y.A., Russian Federation Muraveva N. A. assistant of the chair «Chair the Organization of transportations and management on transport» of Saratov State Technical university im Gagarina Y.A., Russian Federation

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ ПОЖАРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

ECOLOGICAL DANGER OF FIRE TRUCKS

Ключевые слова: выбросы загрязняющих веществ, двигатель, пожарные автомобили, отработавшие газы, концентрация

Key words: emissions of the contaminating substances, the engine, fire trucks which have fulfilled gases, concentration

В данной статье рассмотрено влияние условий эксплуатации и конструктивных особенностей пожарных автомобилей, проведен расчёт выброса загрязняющих веществ в день при въезде на территорию гаража пожарной части и выезде с неё от автомобилей, укомплектованных дизельными двигателями, предложена система для постоянного удаления выхлопных газов от автотранспорта в автоматическом режиме.

In this article influence of operating conditions and design features of fire trucks is considered, calculation of emission of the contaminating substances in day at entrance on the territory of garage of a fire brigade is carried out and departure from it from the cars completed with diesel engines the system for continuous removal of exhaust gases from motor transport in an automatic mode is offered.

Одним из источников загрязнения окружающей среды являются автотранспортные средства. Доля отработавших газов двигателей пожарных автомобилей в общем балансе вредных выбросов всех грузовых и легковых автомобилей чрезвычайно мала в виду малочисленности пожарных машин. Однако, специфика эксплуатации и конструктивные особенности пожарных автомобилей показывает, что отработавшие газы двигателей сильно ухудшают условия труда водителей в период подачи огнетушащих веществ к месту пожара.

Требованиями к хранению и обслуживанию пожарных автомобилей в гараже пожарной части является поддержание температуры окружающего воздуха, и не ниже +12 0 С при зимних низких температурах. Именно в этих условиях производится запуск двигателей для проверки герметичности центробежных насосов, при этом невозможность отводить отработавшие газы двигателей приводит к загрязнению помещений гаражей и поступает в зону работы водителя.

В составе отработавших газов (ОГ) двигателей пожарных автомобилей количество загрязняющих веществ может зависеть не только от конструкции и изменения типа двигателей, а также от изменения состава рабочей смеси, ухудшения условий ее воспламенения, изменения дорожных сопротивлений при движении автомобиля и др.

Дизели содержат сравнительно мало продуктов неполного сгорания (СО и СН). Однако серьезную опасность для окружающей среды представляет содержание окислов азота, концентрация сажи при работе дизелей по внешней скоростной характеристике составляет 0,6-1,2 мг/л, а также на поверхности ее частиц адсорбируется бенз-а-пирен (до 0,01 мг/м3), являющийся канцерогенным веществом. Она в отличие от других веществ ОГ, не улетучивается в атмосферу, а осаждается на землю.

По воздействию на человека основные вредные вещества в отработавших газах подразделяются на ядовитые - СО и соединения свинца (в этилированных бензинах), канцерогенные - бенз-а-пирен, раздражающие - NOx, серные соединения, альдегиды; надоедающие - сажа (С) и акролеин (СШСН СНО).

В отработавших газах карбюраторных двигателей определяют содержание оксида углерода и углеводородов по ГОСТ 17.2.2.03-87, устанавливающему нормы их содержания в ОГ. Измерения оксида углерода производят следующим образом: двигатель должен быть прогрет до Г0ж= 80 °С; в выпускную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от ее среза устанавливают пробоотборный зонд; при запуске частота вращения вала двигателя увеличивается до птв проработав более 15 с. устанавливается и mm, содержание СО и СНз в ОГ можно измерять через 20 с.

Весовую концентрацию СО, г/м3, определяют по формуле

где v - содержание СО в ОГ, %; М- молекулярный вес СО, равный 28.

Например, при содержании в выпускной трубе 2 % СО в отработавших газах, его весовое содержание будет равно 24976 мг/м3, что превышает ПДК в 12488 раз. (ПДК СО = 20 мг/м3).

Содержание сажи (С) в отработавших газах дизельных двигателей при режимах внешней скоростной характеристики и свободного выбега, при разгоне, когда полностью выжата педаль топлива, может быть определено специальными дымомерами по степени ослабления светового потока или по затемнению стекла, на котором осаждается сажа.

Пожарный автомобиль по количеству СО в ОГ и дымности может быть приравнен к трем грузовым автомобилям (одинаковой грузоподъемности) из-за его специфического режима работы двигателей в стационарных условиях. Холостой ход реализуется при ЕТО и кратковременных остановках ПА.

Содержание СО и С в отработавших газах двигателей зависит от температуры охлаждающей жидкости двигателя Гож 0 С и частоты вращения его коленчатого вала п мин'1. При проверке герметичности насоса ПН-40 на АЦ-40(130)63Б содержание СО, %, в ОГ может определяться по формуле:

Если Гож = 20 °С и п- 3000 мин'1 - СО = 11,45 %, Гож = 40 °С - СО = 11,2 %, что более чем в 5 раз больше норматива. При такой концентрации оксида углерода в выпускной трубе двигателя его концентрация в атмосфере гаража значительно превысит ПДК, равное 20 мг/м3. Так, в гараже с V = 2000 м3 и проверке 4 насосов ПН -УВ концентрация СО = 0,3 г/м3, что в 15 раз превышает ПДК. Содержание сажи в ОГ некоторых дизелей достигает значений 60-70 %, что 1,3-1,5 раза превышает нормативные значения.

При следовании на пожар осуществляется транспортный режим, при этом содержание СО в ОГ карбюраторных двигателей и сажи в ОГ дизелей на 10-20 % выше, чем у грузовых автомобилей в первые минуты движения. Их количество в ОГ двигателей тем меньше, чем выше температура охлаждающей жидкости в двигателях, скорость движения ПА и передача, на которой оно совершается.

Забор воды производится из водоемов при отсутствии пожарных водопроводных сетей. Поэтому в отработавших газах содержание СО будет зависеть не только от факторов, рассмотренных при проверке герметичности насосов, но и от глубины забора воды h, м.

Количество диоксида углерода, %, определяется по формуле

При заборе воды насосом ПН-40УВ, установленном на АЦ-40 (130) 63Б при 1= 600 С, содержание диоксида углерода достигало (при п =2000 и п- 3000 мин'1) значений 11 и 11,5 %. При Гож = 80 0 С содержание СО уменьшилось до 10,5-11,2 %. Дымность от дизелей находилась в пределах 57-61 % при Гож = 60 °С и 55-59 % при Гож = 80 °С. Эти величины незначительно превышали нормативные значения.

Работа двигателя на привод пожарного насоса производится при Гож > 60 0 С в широком интервале времени от нескольких минут до 6 ч. Основными факторами, влияющими на содержание СО в ОГ двигателей (кроме Гож) являются напоры, развиваемые насосами и их подачи.

где Н- напор, развиваемый насосом, м вод. ст.; Q - подача насоса, л/с.

Следовательно, для уменьшения выбросов СО в атмосферу целесообразно при высоких Гож возможно больше загружать насос.

Чем меньше величина крутящего момента, развиваемого двигателем, и ниже частота вращения его вала, тем больше СО содержится в ОГ. Однако с их увеличением значительно возрастают часовые расходы топлива, поэтому с увеличением крутящего момента и частоты вращения вала двигателя сильно повышается расход топлива и, следовательно, выброс ОГ и содержащегося в них оксида углерода. Как следует из рис.5.1, его величина измеряется в поле режимов работы двигателя от 0,5 до 25 кг/ч. О величинах выбросов СО в ОГ при работе двигателя на привод пожарного насоса можно судить по координатам его поля крутящих моментов (площадь А). Количество различных веществ, содержащихся в ОГ, может быть во много раз больше допускаемых при неисправной топливной арматуре, приборах зажигания и т.д.

Поэтому для их уменьшения следует содержать ПА в надлежащем техническом состоянии, а двигатель эксплуатировать при температуре охлаждающей жидкости дизелей близкой к оптимальной эксплуатационной. [1]

Расчет выброса загрязняющих веществ от стоянки пожарных автомобилей

Пожарные депо оборудуются центральным отоплением и вентиляцией. Кроме общей вентиляции в гаражах предусматриваются газоотводы для удаления отработавших газов. Температура в гаражах должна поддерживаться не ниже +16 0 С. При этом обеспечиваются комфортные условия для обслуживания пожарных автомобилей и пожарного оборудования, а также надежный запуск двигателей. Для уменьшения продолжительности работы двигателя в режиме прогрева после его пуска целесообразно на стоянках оборудовать местный индивидуальный подогрев двигателя, что способствует повышению скорости движения пожарного автомобиля после выезда.

Проведем расчёт выброса загрязняющих веществ в день при въезде на территорию гаража (стоянки) пожарной части № 11 г. Саратова и выезде с неё от автомобилей, укомплектованных дизельными двигателями. Гараж ПЧ №11 рассчитан на 6 пожарных автомобилей (ПА).

На балансе ПЧ №11 находятся следующие автомобили с техническими характеристиками: автомобиль порошкового тушения АП-5 на базовом шасси - КАМАЗ 53213/6x4, двигатель - дизельный, масса автомобиля с полной нагрузкой -17750 кг- предназначен для тушения пожаров на предприятиях химической, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, электрических станциях и аэропортах; автоцистерна пожарная АЦ-3-40 на шасси КамАЗ-4326 (4x4), оснащенная насосом пожарным ПН-40УВ, полная масса 13000 кг; автоцистерна АЦ-4-40 ЗИЛ-433112(4x2) с полной массой 11400 кг; автоцистерна АЦ 3,2-40 ЗИЛ-433114(4x2) с полной массой 11610 кг; автоцистерна АЦ-3,0- 40 на шасси КамАЗ-4308(4х2), полная масса - 11 900 кг.

С учетом рассмотренных методик [2,3] рассчитаем выброс i-ro вещества одним автомобилем в день при въезде на территорию стоянки и выезде с неё:

где mnpi - удельный выброс i-ro вещества при прогреве двигателя автомобиля, г/мин; tnp - время прогрева двигателя, мин.; tnp=4 мин; mu - пробеговый выброс i-ro вещества автомобилем, г/км; L - пробег автомобиля по территории стоянки, км; L=0,1 км; m xxi - удельный выброс i-ro вещества при работе двигателя автомобиля на холостом ходу, г/мин; txx - время работы двигателя на холостом ходу при въезде на территорию стоянки и выезде с неё, мин. (1-2 мин).

Для теплых закрытых стоянок удельные выбросы загрязняющих веществ в холодный и переходный период принимаются равными удельным выбросам в теплый период. Таким образом, данные выбираются из таблиц [3] для грузовых автомобилей грузоподъемностью свыше 8 до 16т 1 и свыше 16 т 2 по удельным выбросам загрязняющих веществ для теплого периода.

Валовой (суммарный) выброс каждого (i-ro) вещества рассчитывается:

где ав - коэффициент выпуска в смену; Nr - количество автомобилей к-й группы на предприятии; 1>р - количество рабочих дней в расчетном периоде года; j - период года (теплый (т), холодный (х), переходный (п)).

Максимальный разовый выброс i-ro вещества (Gi) рассчитывается, как

где tp - время разъезда автомобилей, принятое равным 120 мин.

Чтобы максимально сократить время реагирования на вызов, пожарные вынуждены находиться в непосредственной близости от автотранспорта, который должен быть постоянно готов к экстренному выезду, а значит, в том числе, находиться в прогретом состоянии. При запуске двигателей автомобилей происходит мощный выброс выхлопных газов, который моментально заполняет все помещение, и концентрация вредных веществ в воздухе практически моментально достигает значений многократно превышающих предельно допустимые. Проветривание (открывание ворот) - не решает проблему, так как люди успевают надышаться загазованным воздухом, а в зимнее время — это еще и не экономично и приводит к сквознякам.

Единственным способом решения проблемы является удаление вредных веществ непосредственно возле источника их выделения, не допуская их распространения по всему помещению и, особенно, в зону дыхания персонала. С экономической точки зрения это также лучшее решение: такая технология требует значительно меньших затрат по сравнению с разорительной общеобменной вентиляцией, кроме того реально удаляет вещества способные вызвать тяжелые заболевания, а не разбавляет загрязненную среду притоком наружного воздуха, который потом нужно еще и согревать.

Таблица 1- Значения выбросов загрязняющих веществ от пожарных автомобилей

Выбросы

Оксид

углерода

(СО)

Углеводо

роды

(СН)

Оксиды

азота

(N0*)

Твёрдые частицы Сажа (С)

Диоксид

серы

(SO2)

ПА грузоподъемностью от 8 до 16т, г

24,82

3,6

8,8

0,38

1,722

ПА грузоподъемностью свыше 16т, г

25,1

3,6

8,9

0,4

1,008

Валовый выброс, т

0,051

0,0074

0,018

0,0005

0,0031

Максимальный разовый выброс, г/сек

0,0039

0,0028

0,014

0,00061

0,0021

В качестве альтернативы может быть предложена система «Plymovent» для постоянного удаления выхлопных газов от автотранспорта в автоматическом режиме, обеспечивая при этом свободу перемещения автомобиля внутри помещения. Кроме того, системы обязательно комплектуются средствами автоматического отсоединения газоприемной насадки от выхлопной трубы, при выезде автомобиля из гаража на экстренный вызов. Системы удаления выхлопных газов «Plymovent» с автоматическим отсоединением газоприемной насадки от автомобиля защищают здоровье пожарных, сокращают затраты на отопление и снижают мощности вентиляционных систем для больших производственных помещений.

Библиографический список

  • 1. Пожарная техника: Учебник / Под ред. М.Д. Безбородько. -М.: Академия ГПС МЧС России, 2004.-550 с.
  • 2. Лагерев Р.Ю., Зедгенизов А.В. Экологические основы автомобильного транспорта: метод. ук. по выполнению практических и самостоятельных работ. Иркутск: Ир ГТУ, 2011. 32 с.
  • 3. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий (расчётным методом), М., 1998
  • 4. Муравьева Н. А. Анализ выбросов загрязняющих веществ от парковки автомобилей в ТРЦ «ТРИУМФ МОЛЛ» г. Саратова /Н. А. Муравьева, А.Е Артемова // Транспортные и транспортнотехнологические системы: материалы междунар. науч.-техн. конф. г. Тюмень, 14 апр. 2016 г.. -Тюмень, 2016. -С.219-224
  • 5. Рахманкулова, Р.Р., Красникова, Д.А. Актуальность производства биотоплива в России // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. - 2014. - № 1— С. 46-48.
  • 6. Болотов Н.М, Красникова Д.А, Евсеева А.А. Пути снижения вредных выбросов отработавших газов автомобилей для повышения экологичности // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. - 2015. - Т. 2. №2.-С. 564-569.
  • 7. Сухова И.А., Красникова Д.А., Евсеева А.А. К вопросу об экологической безопасности транспортных потоков // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. - 2014. - № 1- С. 288-290.
  • 8. Волков В.С., Тарасова Е.В. Методика оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автотранспорта по концентрации СО // Альтернативные источники энергии в транспортнотехнологическом комплексе: Проблемы и перспективы рационального использования. 2014. № 1. С. 170-173
  • 9. Munack A, Schroder О, Krahl J, Bunger J. Comparison of relevant gas emissions from biodiesel and fossil diesel fuel // Agricultural Engineering International: the CIGR Journal of Scientific Research and Development 3 (2001) manuscript EE 01 001.
  • 10. Волков В.П., Кривошапов С.И. Расчет выбросов вредных веществ на транспорте //Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т2. №1. С. 165-169.

О Артемова А.Е., Моженков М.К., Муравьева Н.А., 2016

УДК 65.013 Артемов А.Ю.

старший преподаватель кафедры организации перевозок и безопасности движения Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, РФ Гончарова И.М. студент 1 курса автомобильного факультета Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, РФ Климова Г.Н.

канд. техн. наук, доцент кафедры организации перевозок и безопасности движения Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, РФ

DOI 10.12737/20729

Artemov A.Y.

Senior lecturer in the organization of transport and traffic safety department, Voronezh State Forestry Engineering University of GF Morozova, Russian Federation Goncharova I.M. 1st year student of the Automotive Faculty, Voronezh State Forestry Engineering University of GF Morozova, Russian Federation Klimova G.N. Ph.D., assistant professor of organization of transport and traffic safety department, Voronezh State Forestry Engineering University of GF Morozova, Russian Federation

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>