Вопрос снижения негативного воздействия на экосистемы напрямую связан с устойчивым существованием живой природы, а, следовательно, и человека как её пользователя. Современный масштаб техногенного давления на окружающую среду принял катастрофические размеры, поэтому научно обоснованные предложения по снижению такого воздействия следует причислить к актуальнейшим задачам сегодняшнего дня.

Предприятия железнодорожного транспорта являются крупными источниками загрязнения атмосферного воздуха и водных объектов. В результате хозяйственной деятельности в атмосферу поступают следующие загрязняющие вещества: канцерогенные углеводороды, токсичные оксиды азота, оксид углерода, диоксид серы, пятиокись ванадия и твердые частицы и др. Вредное воздействие на окружающую среду усиливается тем, что эти источники загрязнений располагаются в жилых районах, в которых проживает население [1].

В Федеральном законе РФ «Об охране окружающей среды» особое внимание обращается на необходимость использования технологических процессов и схем на основе малоотходных и безотходных технологий, которые бы максимально снизили или полностью исключили загрязнение природной среды. При этом главной задачей является снижение образования вредных веществ непосредственно в источнике их возникновения.

Цель дипломного проекта - разработка технических решений по снижению вредных выбросов в атмосферу локомотивного депо Хабаровск-2 на основе анализа их негативного воздействия на окружающую среду. Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

- проанализировать состояние проблемы загрязнения окружающей природной среды локомотивным депо с выделением наиболее значимых источников выбросов вредных веществ;

- исследовать процессы образования вредных веществ при использовании мазута и обосновать устройства для их сокращения;

- исследовать устройства для сжигания мазута с малым выбросом вредных веществ;

- определить эколого-экономическую эффективность разработанных устройств при внедрении на предприятиях железнодорожного транспорта.

Объектами исследования являлись локомотивные депо Хабаровск-2.

Для решения поставленных задач использовался комплексный подход, включающий в себя анализ и обобщение данных научно-технической литературы по проблеме исследования, экспериментальные исследования и обработка их результатов. Необходимые данные для выполнения проекта (общие сведения о предприятии, инвентаризация источников загрязнения атмосферы предприятия, справка о материалах, используемых в депо за год) были предоставлены отделом экологии локомотивного депо Хабаровск-2.

1 Состояние атмосферного воздуха г.Хабаровска и характеристика локомотивного депо как источника его загрязнения

1.1 Климатические особенности и состояние атмосферы г. Хабаровска

Уровень загрязнения воздуха при одних и тех же выбросах зависит от метеорологической обстановки, которая может способствовать либо накоплению вредных веществ, либо их рассеиванию и выносу за пределы города.

Климат местности определяется ее географическим положением. Он формируется в результате взаимодействия солнечной радиации, атмосферной циркуляции с подстилающей поверхностью. В зависимости от плотности, характера и степени застройки, размещения промышленных объектов, зеленых насаждений, город создает во многом свой собственный климат, внося существенные изменения в климатический фон [4].

Район Хабаровска относится к муссонной области умеренных широт, для которой характерна смена воздушных течений, возникающих под влиянием термических контрастов между континентом и океаном.

Атмосферное давление и его распределение на земной поверхности является важнейшим условием, определяющим направление переноса различных воздушных масс, и обусловливает направление перемещения и эволюцию, развитие или ослабление различных барических систем (циклонов, антициклонов, гребней, ложбин), которые вызывают изменения погоды.

В условиях пересеченной местности ветер у земли испытывает влияние долин и горных хребтов, что связано с деформацией воздушных потоков под влиянием рельефа. По всей долине р. Амура приземные ветры в основном повторяют ее направление; не является исключением и Хабаровск. Так, в зимний период в районе Хабаровска повторяемость двух соседних румбов, юго-западного и западного, достигает 70—80 %.

Средняя годовая скорость ветра в Хабаровске на высоте 10 м составляет 4,1 м/с, а на берегу Амура увеличивается до 5,1 м/с, что объясняется различием в орографии, в частности, наличием крутого высокого берега долины р. Амура в северной части города, где скорость ветра усиливается. Колебания средних скоростей ветра из года в год незначительны и составляют в среднем 0,6 м/с. Наибольшие колебания отмечаются в зимний период (1,1—1,2 м/с), а в отдельные годы в январе отрицательные отклонения могут достигать 3,2 м/с.

Для этого сезона характерны как наибольшие средние месячные скорости ветра, так и повышенная вероятность штилевой погоды, особенно в ночное время. Продолжительность штилей в январе достигает наибольших значений, составляя в среднем за месяц 45 ч.

В течение суток скорость ветра не остается постоянной. Увеличение ее происходит обычно в дневные часы. Наиболее ярко суточный ход скорости ветра выражен летом, когда усиливается турбулентный обмен между нижними, медленно движущимися, и более высокими, быстро движущимися, слоями атмосферы [5].

Следует отметить, что только в летний период преобладающими являются слабые ветры. Во все остальные месяцы наибольшую непрерывную продолжительность имеют ветры более 5 м/с. Ежегодно зимой и в переходные сезоны отмечаются сильные ветры. Число дней с сильными ветрами (15 м/с и более) весной составляет на агрометстанции в среднем 3 дня, зимой увеличивается до 4 дней, в то время как на БГМС весной число дней с сильным ветром увеличивается до 7, а зимой до 12 дней. Средняя непрерывная продолжительность таких ветров колеблется от 0,5 до 2 ч, а в отдельных случаях сильный ветер может продолжаться более суток. В феврале 1973 г. в течение 66 ч морозная погода сопровождалась ветром со скоростью 12 м/с и более, причем в течение 33 ч скорость ветра была 16 м/с и более.

Наибольшие скорости ветра, отмеченные в Хабаровске, летом не превышали 20 м/с, зимой максимальная скорость ветра достигала 34 м/с. Один раз в год можно ожидать повышения скорости ветра до 27 м/с, один раз в 5 лет – 31 м/с, один раз в 20 лет возможно увеличение скорости до 35 м/с.

Изменения прозрачности атмосферы обусловливаются изменениями влагосодержания и аэрозольного загрязнения атмосферы. В связи с этим холодный период является периодом повышенной прозрачности атмосферы. Максимум в ходе средних месячных величин коэффициента прозрачности (Р) отмечается в осенне-зимний период (октябрь — декабрь) и составляет 0,78. Наиболее низкая прозрачность в годовом ходе наблюдается летом, коэффициент прозрачности в этот период равен 0,73. В отдельные дни прозрачность атмосферы может значительно отклоняться от средних многолетних значений.

Более чувствительной характеристикой прозрачности атмосферы является фактор мутности (Т). Его изменения во времени и пространстве обратны изменениям коэффициента прозрачности. Максимальные значения его наблюдаются в весенне-летний период — период максимального содержания водяного пара и аэрозольных примесей в атмосфере [5].

В течение года прозрачность атмосферы в близлежащих районах ниже, чем в условиях города. Влияние городского загрязнения в большей мере сказывается зимой. Этому способствует и преобладание инверсионного распределения температуры в приземном слое воздуха. Коэффициент прозрачности на 2—4 % в условиях города ниже, чем в близлежащих районах. Согласно исследованиям эти расхождения соответствуют потерям радиации на 0,03—0,07 кВт/м². Летом расхождения в коэффициентах прозрачности уменьшаются и колеблются около 1—2 %.

Анализ характеристик прозрачности в многолетнем разрезе свидетельствует об ухудшении прозрачности атмосферы в последнее десятилетие, о чем говорит увеличение коэффициента прозрачности на 1-3 %.

Температурный режим местности определяется условиями радиации, атмосферной циркуляции и характером подстилающей поверхности. Решающую роль в формировании термического режима Хабаровска играет циркуляция атмосферы, а влияние географической широты имеет второстепенное значение.

Исследование ветрового режима в Хабаровске показало, что в большинстве районов города скорости ветра отмечались такие же или ниже, чем на агрометстанции. К наиболее ветреным районам города следует отнести северный и южный район, где К колеблется в пределах 1,0—1,3. В центральном районе в основном происходит ослабление скоростей ветра. Городские улицы в зависимости от ориентации, ширины и высоты над Амуром изменяют направление ветрового потока. Измерения скорости ветра показали увеличение скоростей ветра (К колеблется в пределах 1,1—1,5) на улицах, ориентация которых совпадала с направлением ветра. В то же время на подветренных участках улиц происходило очень сильное уменьшение скоростей ветра (К = 0,1—0,2).

Можно отметить, что зимой при скорости ветра на опорной станции менее 5 м/с в городе в основном скорость ветра была ниже, но в отдельных районах в 10—30 % случаев она была выше. При скорости ветра на опорной станции более 5 м/с скорости в городе были ниже.

Летом при скорости ветра на станции 1 м/с в городе, кроме Уссурийского бульвара, скорость ветра была выше. При более высоких скоростях (1,1—3,0 м/с) в большинстве случаев отмечалось уменьшение скорости ветра в городе, но в 30—40 % случаев имело место увеличение.

Летом в различных частях города дискомфортные условия достигали больших значений (40—75 %). В центральном районе повторяемость их наименьшая и составляла 40—55 %. Вероятно здесь сказывается влияние большего озеленения и лучшая продуваемость улиц. Как и следовало ожидать, максимум повторяемости дискомфортных условий наблюдается в южном и восточном районах города, которые отличаются наибольшей концентрацией промышленных предприятий.

Накопление или рассеивание вредных примесей зависит от ветрового режима, вертикального распределения температуры воздуха и связанной с ним степени устойчивости атмосферы, а также осадков, тумана, дымки и других метеорологических явлений. Характер этой зависимости для Хабаровска сложный, так как условия распространения выбросов от низких и высоких источников загрязнения различны.

Работы по исследованию загрязнения воздушного бассейна в Хабаровске начались в 1965 г. На четырех стационарных пунктах систематически проводятся наблюдения за содержанием в воздухе пыли, сернистого газа, окиси углерода, двуокиси азота и др. За пять лет отобрано и проанализировано на них около 4000 проб по каждой примеси.

Условия рельефа, застройки, близость к магистралям, промышленным предприятиям или зеленым зонам, приводят к различиям в уровне загрязнения между отдельными районами города. Наибольшая запыленность отмечается в южном районе города, где недостаточная степень озеленения и асфальтовых покрытий приводят к тому, что почвенная пыль преобладает над промышленными выбросами.

Одной из наиболее распространенных вредных примесей является сернистый газ, образующийся в результате сжигания твердого и жидкого топлива при многих производственных процессах. Загрязнение воздуха этой примесью происходит в основном от высоких источников. Уровень содержания газа высок в центральной части города.

Наиболее значительно содержание в воздухе города окиси углерода, причем оно существенно зависит от выбросов автотранспорта.

Двуокись азота также является одной из примесей, больше всего отмечается в воздухе центральной части города.

В зависимости от направления ветра уровень загрязнения воздушного бассейна города не одинаков. Увеличение содержания в воздухе пыли, сернистого газа и двуокиси азота в центральной части города происходит при южном ветре.

При северо-западных ветрах увеличивается содержание в воздухе сернистого газа на юге города. При штиле повышены концентрации вредных примесей в воздухе в северо-западной части города.

Для характеристики общего загрязнения воздуха над всем городом принят параметр Р – это отношение между количество измерений в течение дня с существенно повышенными концентрациями и общим числом измерений в течение этого же дня.

Параметр Р может меняться от 0 до 1. В среднем Р ≈ 0,2. Таким образом, при Р > 0,2 загрязнение воздуха считается повышенным, при Р < 0,2 — пониженным. Параметр Р в меньшей степени, чем величины единичных концентраций, зависит от случайных колебаний выбросов и в большей степени определяется метеорологическими и синоптическими условиями. Анализ синоптической обусловленности загрязнения атмосферы показал, что интенсивное загрязнение связано с антициклонами и гребнями, а также наличием малоградиентного размытого барического поля.

В отдельные дни может наблюдаться повышенное содержание вредных примесей и воздухе одновременно на нескольких пунктах, этому способствуют главным образом метеорологические условия. Одно из основных условий — скорость ветра. В зависимости от скорости ветра динамическое состояние атмосферы приводит к двум максимумам загрязнения атмосферы. Один максимум наблюдается при штиле и скорости ветра 1 м/с. Он связан с низко расположенными источниками загрязнения. Хабаровск характеризуется малой повторяемостью таких скоростей: всего 17—23 % зимой и 13—15 % летом. Причем в дневное время, когда создаются наиболее опасные условия загрязнения от низко расположенных источников (в период интенсивного движения автотранспорта), повторяемость скорости ветра 0—1 м/с уменьшается до 10 — 15 % зимой и 5 % летом.

Второй максимум загрязнения наблюдается при скорости ветра 4 — 5 м/с. Он обусловлен выбросами от высоких источников. Повторяемость этих скоростей составляет 18—20 % зимой, летом — 27—29 % и наблюдаются они в дневное время.

При обычных условиях температура воздуха с высотой уменьшается. Сильное падение температуры с высотой способствует хорошему перемешиванию воздуха. Нередки случаи, когда температура с высотой не падает, а растет или остается постоянной (инверсия, изотермия). Инверсии способствуют увеличению в воздухе примесей. В Хабаровске число случаев с приземными инверсиями велико и зимой (48—58 %), когда длительные периоды ясной погоды определяют радиационное выхолаживание подстилающей поверхности и создают условия для формирования инверсий. Летом повторяемость их уменьшается до 30 %, что связано с прохождением циклонов и увеличением облачности.

Мощность инверсий нередко превышает 500 м, а в ночные и утренние часы при благоприятных условиях может достигать 3000 м. Чаще всего приземные инверсии отмечаются в ночное время, а днем разрушаются (рис. 2.6). Повторяемость дневных инверсий невелика: 10 % зимой и летом около 1—2 %. Годовой ход повторяемости приземных инверсий при различных направлениях ветра соответствует розе ветров. Они чаще наблюдаются при юго-западном, в дневные часы при северо-восточном направлении ветра.

Наличие приземных инверсий при слабых скоростях ветра способствует росту загрязнения. Зимой наиболее часто такие условия создаются в утренние и вечерние часы, летом — в вечерние. Иногда приземные инверсии могут удерживаться в течение суток при скорости ветра, равной или менее 2 м/с. За год в среднем отмечается десять таких случаев, один-два раза в год продолжительность таких условий может сохраняться в течение двух суток. Особый интерес представляет приземная инверсия при малых скоростях ветра и туманах.

Годовой ход концентраций вредных примесей в воздухе проявляется сравнительно слабо и обусловлен как режимом работы источников загрязнения так и метеоусловиями. Так, наличие весеннего максимума сернистого газа можно объяснить усилением турбулентного обмена в этот период и уменьшением приземных инверсий.

Это обусловливает перенос выбросов от высоких источников к земле и, следовательно, увеличение приземных концентраций. В теплый период года значительно увеличивается содержание в воздухе пыли, в основном за счет пыли естественного происхождения и увеличения скорости ветра. Окиси углерода больше всего в холодное время года когда наблюдается увеличение неорганизованных выбросов при неблагоприятных для рассеивания метеорологических условиях. Уменьшение двуокиси азота в июле—августе в значительной степени связано с дождями, так как, взаимодействуя с влагой, она превращается в азотную кислоту, которая вместе с осадками поступает в почву.

1.2 Характеристика локомотивного депо как источника загрязнения атмосферного воздуха

Локомотивное депо Хабаровск, 2 является структурным подразделением Хабаровского отделения Дальневосточной Железной дороги – филиала ОАО «Российские железные дороги».

Адрес депо: 680032 г. Хабаровск, проспект 60-летия Октября, Локомотивное депо Хабаровск, 2.

Коды по ОКПО 01094061

ОКОНХ 51111

ОКОГУ 13153

ОКАТО 08401363000

ОКФС 12

ОКОПФ 90

Вид основной деятельности:

- плановый и текущий ремонт локомотивов, их техническое обслуживание и выдача под поезда;

- все виды эксплуатационной работы – грузовая, пассажирская, пригородная, маневровая.

Локомотивное депо имеет одну промплощадку, расположенную в железнодорожном районе г. Хабаровска в промышленной зоне вдоль железнодорожной магистрали Москва-Владивосток. Площадь территории депо – 127066 кв.м. Предприятие расположено в пределах полосы отвода железной дороги, запроектированной в 1953г.

Ближайший жилой массив находится на юго-востоке в 150 м. от предприятия. К западу, на расстоянии 550 м., расположен парк им. Гагарина.

Основными цехами депо являются цех эксплуатации, цеха текущего ремонта и техобслуживания локомотивов.

К вспомогательным цехам относятся заготовительный цех, экспериментальный цех, участки отдела главного механика (парокотельный, очистные сооружения производственных сточных вод, участок по ремонту электромеханического оборудования).

Заготовительный цех объединяет в своём составе ряд участков и отделений, в которых производится ремонт и испытания снятых с локомотива агрегатов, узлов и деталей. Участки заготовительного цеха расположены во 2, 3, 5 корпусах депо.

Режим работы предприятия – круглосуточный.

За год локомотивное депо Хабаровск, 2 использует для своих технических нужд тысячи тонн различных веществ и материалов. Часть из них, пройдя технологический процесс, попадает в атмосферный воздух.

Производственный контроль за соблюдением установленных нормативов выбросов (ПДВ и ВСВ) подразделяется на 2 вида:

-контроль непосредственно на источниках,

-контроль за содержание вредных веществ в атмосферном воздухе (на границе СЗЗ или ближайшей жилой застройки).

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу источниками локомотивного депо Хабаровск-2, обусловлен особенностями основных технологических, а так же вспомогательных процессов (например, парокотельная). В таблице 1.1 приведены сведения о материалах и веществах, используемых в технологических процессах локомотивного депо Хабаровск-2 за год.

Таблица 1.1

Материалы, используемые в локомотивном депо Хабаровск-2 за год

Наименование	Единица измерения	Количество
Мазут	тонна	5800
Дизельное топливо	тонна	150
Уголь	тонна	15
Дизельное масло	кг	1340
Масло компрессорное	кг	11140
Смазка осевая	кг	156210
смазка осерненная	кг	54260
Смазка ЦИАТИМ	кг	215
Смазка Буксол	кг	10035
Бензин	тонна	15
Керосин	кг	26970
Нефрас С2	кг	220
Уайт-спирит	кг	180
Ацетон технический	кг	480
Трихлорэтилен	кг	6000
Эмаль ГФ-92ГС	кг	240
Лак ГФ 95	кг	450
Лак ПФ 283	кг	638
Лак ФЛ 98	кг	489
Эмаль ПФ 115	кг	7040
Кислота соляная	кг	180
Электролит аккумуляторный кислотный	кг	710
Электролит калиево-литевый	кг	2560
Углекислота	кг	1200
Едкий калий	кг	1760

Продолжение табл. 11

Наименование	Единица измерения	Количество
Соль техническая калиевая	кг	4920
Сода кальцинированная	кг	1945
Припой оловянно-свинцовый ПОС-30,40,61	кг	350
Припой медно-фосфорный	кг	12300
Баббит Б 16	кг	6505
Электроды МР-3	кг	3570
Электроды УОНИ	кг	1010
Стальной прокат	тонна	20
Пруток латунный	кг	110
Полиамид (капроновая крошка)	кг	170
Парафин П-1	кг	240
Резина сырая	кг	160
Резина губчатая	кг	300
Резина техническая (пластина)	кг	920
Войлок технический	кг	400
Стеклоткань	м	85
Пиломатериалы (лиственница)	куб.м	15
Песок	тонна	20000

1.3 Инвентаризация источников выбросов в атмосферу загрязняющих веществ локомотивного депо Хабаровск-2

На территории депо цехом эксплуатации выполняются маневровые работы тепловозами. Источником загрязнения атмосферного воздуха является дизель тепловоза, находящегося на горячем простое в ожидании техобслуживания.

В здании цеха ТО-2 электровозов производится заправка смазкой моторно-осевых подшипников и заправка кожухов зубчатой передачи ТЭД, подзалив электролита в аккумуляторные батареи, заправка песком.

Режим работы цеха – круглосуточный.

На открытых стойлах производятся те же операции и заправка тепловозов охлаждающей водой.

Отработанные масла собираются в цехе в ёмкости и выносятся в наземный резервуар для сбора нефтеотходов, установленный на открытой площадке (таблица 1.2).

К цеху эксплуатации (ЦЭ) относится также участок экипировки локомотивов, состоящий из склада песка, печи сушки песка, системы трубопроводов для подачи песка в локомотивы.

Таблица 1.2

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ ЦЭ в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Резервуар для сбора нефтеотходов	Площадь сечения ёмкости 0,3м²	365
Печь сушки песка	Расход дизтоплива – 120т/год	7300
Склад песка	Насыпь, закрытая с одной стороны размером 20Х100м	8760
Бункер засыпки песка на ТО тепл.	6 штук	2000
Бункер засыпки песка на ТО–2 эл.	12 штук. Система пескоподачи оборудована циклоном и тканевым фильтром	4000
Горячий простой тепловоза ТЭМ2	Дизель типа ПД1М	200

Основные ремонтные цеха расположены в пяти корпусах депо.

В корпусе №1 находится цех текущего ремонта (ТР-1) электровозов ЭД-1 и техобслуживания электропоездов ЭР-9П и ЭД-1. В цехе производится замена неисправного оборудования, деталей, ручная мойка вагонов и локомотивов водой. В цехе выполняются сварочные работы передвижным сварочным агрегатом ВДМ-1201-1 электродами УОНИ, время работы агрегата 100час/год.

Корпус обеспечен приточно-вытяжной вентиляцией. Режим работы цеха – 11час/сут.

В корпусе №2 выполняется ремонт электровозов в объёме ТР-1, производится смена колёсно-моторных блоков локомотивов, обточки бандажей колёсных пар на станке РТ908, время работы станка – 3600час/год.

Кроме того, во втором корпусе расположены участки заготовительного цеха – кузнечный, фильтровальный, капронового литья, участок восстановления деталей.

В кузнечном отделении (КО) имеются два горна, оснащённые вытяжной системой (таблица 1.3).

Образующаяся от сжигания угля зола накапливается на организованной площадке для сбора твёрдых отходов.

Таблица 1.3

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ КО в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Горн кузнечный	Используется уголь Нерюнгринского месторождения	1600
Пресс гидравлический	Рабочая жидкость – масло копрессорное	260
Пресс-ножницы	Электрический привод	10

В фильтрационном отделении (РЦ ФО) производится ремонт топливных, масляных и воздушных фильтров, очистка и замена фильтрующих элементов. Установки снабжены вытяжной вентиляцией (Таблица 1.4).

Таблица 1.4

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ ФО в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Стенд по проверке топливной аппаратуры	Используется диз. топливо	300
Стенд для испытания форсунок АГС	«То же»	«То же»
Ванна для пропитки кос	Смазка осевая	2000
Ванна для мытья деталей	Используется диз. топливо	1000

В отделении капронового литья (РЦ КЛ) изготавливают детали из капрона, резины, полиэтилена, войлочные уплотнители. Оборудование (таблица 1.5) к вытяжной системе.

Таблица 1.5

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ КЛ в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Станок уплотнения кожухов	Оборудована вентиляцией	750
Установка капронового литья	Не оборудован вентиляцией	500
Пресс для изготовления резиновых изделий АПВМ-901	Оборудована вентиляцией	500
Установка для вальцевания и шприцевания резины ВРШ-901	Не оборудован вентиляцией	250
Стол для раскроя стеклоткани	Оборудован вентиляцией	120

На участке восстановления деталей (РЦ ВД) работает оборудование, описанное в таблице 1.6.

Таблица 1.6

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ ВД в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Станок сверлильный	Оборудован вентиляцией	80
Пресс листогибочный ПЛГ-901	Не оборудован вентиляцией	250
Пресс вырубки углов ПРУ-901	Не оборудован вентиляцией	250
Ножницы листовые НЛ-901	Не оборудован вентиляцией	80
Ножницы листовые дисковые	Не оборудован вентиляцией	80

В корпусе №3 (РЦ К№3) производится текущий ремонт электровозов, обточка колёсных пар на станке А-41-01-00. Время работы станка – 3600 час/год. При ремонте локомотивов в объёме ТР-3 производится их окраска. Расход краски за год – 7290 кг.

Характеристика оборудования приведена в таблице 1.7.

В этом же корпусе находятся участки заготовительного цеха.

Участок механической обработки, оснащён всем необходимым оборудованием, обеспечивающим нужды депо в механической обработке металлов.

В корпусе №3 расположен тележный цех, термический участок, пантографическое отделение, компрессорное отделение, отделение ремонта редукторов и гидравлических амортизаторов, экспериментальный цех, участок по ремонту автотормозов, отделение АЛСН и КИП.

Участок по ремонту автотормозов оснащён стендом для испытания автотормозного оборудования, детали очищаются от пыли в обдувочной камере (время работы – 300 час/год) и промываются в моечной ванне керосином. Время работы ванны – 300 час/год, площадь сечения 0,12 м².

Таблица 1.7

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ К№3 в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Токарный станок К-62 (3ед.)	Р=10кВт	1004
Токарно-винторезный 1К602Д	4,5кВт	500
Токарно-винторезный 1А62	4,5 кВт	500
Токарно-винторезный 1А616	7,0 кВт	500
Вертикально-сверлильный 2А135	4,5 кВт	250
Вертикально-сверлильный 2И118	4,5 кВт	250
Поперечно-строгальный 1Б35	Д=300мм	50
Плоско шлифовальный 3Б722	Д=350мм	250
Обдирочно-заточной 332Б	Д=250мм	50
Горизонтально-фрезерный 6Т821	4,5 кВт	250
Горизонтально-фрезерный 6М82Г	4,5 кВт	250
Вертикально-фрезерный 6А12Р	4,5 кВт	250
Ультразвуковая моечно-пропиточная установка УМП якорей	Лак ФЛ-98	250
Установка для очистки лака	Лак ФЛ-98	500
Участок ревизии тяговых трансформаторов. Резервуар для хранения трансформаторного масла	Два резервуара объёмом по 3м³	500

В тележечном цехе (РЦ ТЦ) производится ремонт колёсно-моторных блоков. Выбросы в атмосферу от оборудования организованы, сварочные посты снабжены фильтрационными агрегатами что отражено в таблице 1.8.

Таблица 1.8

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ ТЦ в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Сварочный пост отделения ремонта хомутов	Посты обеспечены рециркуляционными фильтровентиляционными агрегатами ЕМК, поставки ЗАО «Совплим» г. Новосибирска	750
Сварочный пост отделения ремонта кожухов		750
Сварочный пост отделения ремонта навесного оборудования		750
Моечная машина рам тележек	Агрегат высокого давления, без СМС	918
Установка заправки кожухов осевой смазкой	Площадь зеркала ванны 0,25м²	250
Ванна для сбора смазки	Площадь зеркала ванны 2,25м²	2190
Стенд для проверки кожухов на плотность	Количество расходуемого керосина – 220кг/год	520
Камера окрасочно-сушильная	Эмаль ГФ-92ГС – 600кг	2160

В этом же цехе находятся участки заготовительного цеха и экспериментальный цех.

На термическом участке производится термическая обработка деталей, изготовленных на механическом участке, ремонт подшипников скольжения, две печи для выплавки баббита и печь для ожига деталей объединены в одну вытяжную вентиляционную систему.

В таблице 1.9 приведены основные характеристики оборудования и установок термического участка (РЦ ТУ).

Таблица 1.9

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ ТУ в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Электропечь для выплавки баббита	V=380В Т=1000⁰С	1500
Электропечь для ожига деталей	V=380В Т=1000⁰С	1000
Ванна для охлаждения деталей	Масло, размер ванны 40Х80 см	250

В пантографическом отделении (РЦ ПО) выбросы твёрдых частиц улавливаются пылеосадочной камерой. Характеристики оборудования пантографического отделения приведены в таблице 1.10.

Таблица 1.10

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ ПО в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Стенд для зачистки лыж пантографов	Пылеосадочная камера	500
Станок точильно-шлифовальный настольный	Диаметр круга – 300мм, камера пылеосадочная	250
Ванна для мойки мелких деталей	Уайт-спирит, размер зеркала 15Х35см	250

В компрессорном отделении (РЦ КО) производятся все виды ремонта и гидравлические испытания компрессоров.

Основные технические характеристики и общее время работы обдувочной камеры, моечной ванны и точильного станка, оснащённого пылеосадочной камерой, приведены в таблице 1.11.

Таблица 1.11

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ КО в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Обдувочная камера	Масса деталей 10000кг/год	360
Моечная ванна	Керосин, площадь зеркала 0,16м²	728
Станок точильный	Д=300мм, пылеосадочная камера	180

В отделении ремонта редукторов и гидравлических амортизаторов (РЦ РРА) имеют место выбросы от моечных ванн (таблица 1.12).

Таблица 1.12

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ РРА в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Моечная машина	Раствор едкого натра, объём ванны 1м³	250
Моечная ванна	Керосин, площадь зеркала 0,4м²	250

В отделении АЛСН и КИП производится ремонт приёмных катушек, теплотехнических приборов и скоростемеров. Выброс вредных веществ в атмосферу организован (таблица 1.13).

Таблица 1.13

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ АЛСН в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Ванна для мойки деталей	Бензин, размер зеркала ванны 0,03м²	365
Стол для пайки	Электропаяльник, припай ПОС	365

Экспериментальный цех (РЦ ЭЦ) обеспечивает потребности депо в нестандартном оборудовании. Участок оснащён металлорежущими станками, имеется вытяжная вентиляция (таблица 1.14).

Таблица 1.14

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ ЭЦ в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Горизонтально-фрезерный станок 6М81	Присоединён к вытяжной системе	250
Вертикально-фрезерный станок 6А12А	Присоединён к вытяжной системе	250
Токарный станок 16Р25П1,5	Присоединён к вытяжной системе	1250
Сверлильный станок 2А125	Присоединён к вытяжной системе	60
Сверлильный станок ГО2116	Присоединён к вытяжной системе	60
Отрезной наждачный станок	Д=30см, присоединён к вытяжной системе	250
Сварочный пост	Присоединён к вытяжной системе	750

В корпусе №4 выполняется текущий ремонт ТР-1, ТР-2 электровозов серии ВЛ60 и ВЛ80, внеплановый ремонт электровозов со сменой узлов и агрегатов. Сварочные работы выполняются передвижным сварочным агрегатом ВДМ-1201-1 электродами УОНИ, оборудованным ЕМК - рециркуляционным фильтровентиляционным агрегатом. Время работы агрегата – 300 час/год.

С 2009г. в корпусе планируется установка станка для обточки колёсных пар УГБ-150. время работы станка – 2190 час/год. Станок не присоединён к системе вентиляции.

В корпусе №5 расположены подразделения цеха ТР-электровозов: колёсный, электромашинный и тележные цеха и участки заготовительного цеха.

В колёсном цехе (РЦ КЦ) производится обточка бандажей колёсных пар, их плазменное упрочнение. Выброс вредных веществ в атмосферу от технологического оборудования организован (таблица 1.15).

Таблица 1.15

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ РЦ КЦ в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Ванна для мойки подшипников - 2 шт.	Керосин, размер зеркала каждой ванны 60Х80см оборудованы вытяжкой	250 каждая
Моечная машина для мойки подшипников	Раствор СМС «Омега» в воде. Оборудована вытяжкой. Объём ванны 1м³	365
Вертикально-сверлильный настольный станок	Оборудован вытяжкой	42
Токарный станок	Оборудован вытяжкой	500
Станок для зачистки колец	Круг войлочный Д=300мм	250
Станок для зачистки торцов роликов	Круг войлочный Д=30мм	250
Станок для обточки колёсных пар КЗТС-1836	Не оборудован вытяжкой	2100
Моечная машина для мойки колёсных пар	Раствор СМС «Омега» в воде. Оборудована вытяжкой. Объём ванны 1,5м³	1200

Электромашинный цех предназначен для деповского ремонта электрических машин. В него входят электромашинное и пропиточно-сушильное отделения. Обдувочная камера на участке ремонта якорей и станок продорожки коллекторов якорей оснащёы механическим пылеулавливающим фильтром ФМК-1000 на 2 стакана (без выброса на улицу). Обдувочная камера в отделении по ремонту вспомогательных машин оборудована гидроциклоном.

В электроаппаратном участке производится ремонт, регулировка и испытание силовой аппаратуры и аппаратов управления. Участок оснащён необходимым технологическим оборудованием и вытяжной вентиляцией. При выполнении пайки используются передвижные фильтровентиляционные агрегаты ЕМК. К 2010г. на обдувочную, пескоструйную камеры, заточной станок будет установлен пылеосадительный агрегат ПА212М.

В состав электроаппаратного участка входит аккумуляторное отделение, где производится ремонт щелочных аккумуляторов электровозов и подзалив и зарядка кислотных аккумуляторов тепловозных и кранов на железнодорожном ходу.

Сварочное отделение имеет четыре сварочных поста с вытяжными зонтами. Время работы постов 750 час/год. Используются сварочные электроды МР, УОНИ.

Кроме этого, сварочные работы выполняются на ремонтных позициях в корпусах депо на передвижных сварочных агрегатах, оборудованных рециркуляционными фильтровентиляционными агрегатами ЕМК.

Остальные вспомогательные цеха расположены в отдельно стоящих зданиях.

Котельная обеспечивает депо теплом, горячей водой и паром. Она оборудована двумя котлами (второй котёл - резервный) ДКВР-2,5-13 (рис.1.1), выбросы от котла производятся через дымовую трубу диаметром 1,5 м и высотой 36м, топливо – мазут. Мазут поступает в депо в железнодорожной цистерне, самотёком сливается в три заглублённых резервуара объёмом по 45 м³, из которых по трубопроводу насосами подаётся в два расходных резервуара объёмом 45 м³. из расходной ёмкости мазут подаётся в топку котла так же насосом, установленным в здании котельной в отделении водоподготовки.

Сброс конденсата, загрязнённого мазутом производится в заглублённый резервуар объёмом 30 м³. площадь зеркала сечения ёмкости 0,3 м², время работы источника 8760 час/год.

Характеристика насосных приведена в таблице 1.16. участок парокотельных не оснащён системами защиты атмосферы.

Таблица 1.16

Характеристика насосных парокотельной

Место установки	Марка насоса	Количество штук	Работа, час/год	Производи-тельность, м³/час	Мощность, кВт
Глубинная	НШ 40-4-19,5/4Б	1раб./1рез.	2340	19,5	5,5
В здании котельной	НМШ-2-40-1,6/16В	1раб./1рез	8760	1,6	1,2
В здании котельной	НМШ8-25-6,3/2,5	1рез.	-	6,3	1,1

Рис.1.1. Схема котла ДКВР-2,5-13

Химико-аналитическая лаборатория осуществляет контроль за качеством дизельного топлива, масел, мазута, используемых в депо, а также за сточными водами, сбрасываемыми в городскую канализацию.

Участок по очистке стоков (УОС) предназначен для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ и для обслуживания канализационной сети депо. Плавающие нефтепродукты с поверхности нефтеловушек откачиваются в заглублённый резервуар для сбора нефтеотходов. Участок работает круглосуточно (таблица 1.17).

Таблица 1.17

Характеристика источников выброса загрязняющих веществ УОС в атмосферу

Источник выброса загрязняющего вещества в атмосферу	Характеристика источника выброса	Время работы, час/год
Нефтеловушка	Площадь зеркала сечения ёмкости 0,3м²	8760
Резервуар для сбора нефтеотходов	Площадь зеркала сечения ёмкости 0,2м²	8760
Вагон для сбора нефтешлама	Площадь зеркала сечения ёмкости 30м²	168

Основным источником загрязнения в хозяйственном цехе является машина химической очистки «Орбита». Растворитель – трихлорэтилен, время работы машины химчистки 6час/сутки, 1500час/год.

Столярный цех оснащён деревообрабатывающими станками. Выбросы от станков объединены в одну вытяжную трубу, опилки собираются в закрытый бункер.

В этом же здании находится участок заготовительного цеха – жестяный, оснащённый вертикально-сверлильным станком и столом для пайки. Вытяжная система отсутствует.

В здании кранового хозяйства находятся два крана на железнодорожном ходу и одна автомотриса. У крана дизель типа ЯМЗ-238, мощностью 240 л/с, у автомотрисы – дизель типа М756Б-1, мощностью 736 кВт (1000 л/с). Рядом со зданием расположена площадка для сбора твёрдых отходов.

В гараже депо находятся автомашины, принадлежащие автобазе Хабаровского отделения дороги и обслуживающие депо: легковые УАЗ-31512 – 2ед., УАЗ-31514, Тойота, Ниссан, Волга, автобус ПАЗ-3205 и грузовые МАЗ-5545, КАМАЗ-5320, ЗИЛ-130.

На двух автостоянках находятся легковые автомобили по 12ед. на каждой.

Основной вид деятельности базы топлива: обеспечение всеми видами нефтепродуктов предприятия Хабаровского отделения дороги и ДВЖД, углём – население и предприятия отделения дороги. На территории участка находятся 22 резервуара, из них 4 – вертикальных стальных (РВС), 18 – горизонтальных стальных (РГС), а так же эстакада налива топлива в автомобильнве автозаправщики.

Все нефтепродукты поступают на нефтебазу по железной дороге. Из железнодорожных цистерн нефтепродукты транспортируются в стационарные по стальным трубопроводам при помощи насосов.

В стальном вертикальном резервуаре объёмом 1000 м³ хранится дизельное топливо, в горизонтальном резервуаре объёмом 50 м³ – керосин. Бензин хранится в цистерне на железнодорожном ходу на железнодорожном пути.

Нефтеотходы на базе топлива собираются в нефтеловушке, площадь зеркала – 8 м².

В гараже базы находятся 2 трактора «Беларусь» и автомашины автобазы Хабаровского отделения дороги МАЗ-5334, ГАЗ-52 (2шт.), ГАЗ-53.

Проанализировав все источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу можно прийти к выводу, что наибольший интерес для исследования представляет участок парокотельной локомотивного депо Хабаровск-2, т.к. он не оснащён системой защиты от выбросов в атмосферу.

2 Исследование влияния технологических процессов локомотивного депо на окружающую среду

2.1 Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду и здоровье человека

Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли); туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др.

Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени. Антропогенное воздействие может быть различным по своему составу и зависит от типа предприятия. Масштабы антропогенного загрязнения также зависит от мощности предприятия, их количества и сосредоточенности на рассматриваемом объекте. Особенно острой проблема загрязнения атмосферы стала во второй половине ХХ века, характеризующейся чрезвычайно высокими темпами роста промышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использования в большом количестве транспортных средств.

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы SOх, оксид азота NOx, углеводороды С_nH_m и пыль. Основные примеси атмосферы и их источники приведены в таблице 2.1.

Превышение концентрации токсичных веществ в загрязненном атмосферном воздухе над фоновыми в среднем составляют: по оксиду углерода 80-1250 и более; по диоксиду серы 50-300; по диоксиду азота до 25; по озону до 7 раз.

Таблица 2.1

Основные примеси атмосферы и их источники

Примесь	Основной источник		Среднегодовая концентрация в воздухе, мг/м³
Примесь	естественный	антропогенный	Среднегодовая концентрация в воздухе, мг/м³
Твёрдые частицы (зола, пыль и др.)	Вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары	Сжигание топлива в промышленных и бытовых установках	В городах 0,04 – 0,4
оксиды серы SOх	Вулканические извержения, окисление серы и сульфатов, рассеянных в море	«То же»	В городах до 0,1
оксиды азота NOх	Лесные пожары	Промышленность, автотранспорт, теплоэлектростанции	В районах с развитой промышленностью до 0,2
оксид углерода СО	Лесные пожары, выделения океанов, окисление торпенов	Автотранспорт, промышленные энергоустановки, чёрная металлургия	В городах 1 – 50
Летучие углеводороды	Лесные пожары, природный метан, природные терпены	Автотранспорт, дожигание отходов, испарение нефтепродуктов	В районах с развитой промышленностью до 3
Полициклические ароматические углеводороды	______	Автотранспорт, химические заводы, нефтеперерабатываю-щие заводы	В районах с развитой промышленностью до 0,01

Кроме CO, SOx, NOx, CnHm и пыли в атмосферу выбрасываются и другие более токсичные вещества. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу. В числовом виде выбросы в атмосферу предприятий и транспортных средств ежегодно по всему миру составляют 10 млрд.т газов и пыли и столько же сажи.

Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду прежде всего отражается на здоровье населения, ухудшается качество продукции с/х, снижается урожайность, преждевременно разрушает жилища, оказывает влияние на климат отдельных регионов и состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели флоры и фауны. Приведем свойства некоторых примесей.

Крупные пылевидные частицы (размером более 5-10 мкм) приводят к загрязнению зданий и других поверхностей. Мелкие взвешенные в воздухе частицы уменьшают видимость, проникают в дыхательные пути человека, вызывая различные заболевания. Экспериментально доказана адсорбционная способность сажистых частиц, находящихся в непосредственном контакте с канцерогенными углеводородами. В результате эти частицы, осаждаясь в легких, вносят в организм канцерогены в адсорбированном состоянии, что приводит к усвоению их организмом человека и возникновению злокачественных опухолей и других болезней. Оксид углерода СО - бесцветный и не имеющий запаха газ. Воздействует на нервную и сердечно-сосудистую системы, вызывает удушье. Оксиды азота NO_x: в атмосферу выбрасывается в основном диоксид азота NO - бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. В малых концентрациях оксиды азота при попадании в организм человека образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты, раздражающие слизистые оболочки. Диоксид азота и оксид углерода вступают в реакцию с гемоглобином крови человека, дают устойчивое соединение - карбоксигемоглобин, которое в дальнейшем не принимает участия в газообмене клеток, что приводит к кислородному голоданию и угрожает жизни человека. Особенно опасны оксиды азота в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов, образуют фотохимический туман - смог. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочки оксиды азота образуют кислоты, которые и приводят к отеку легких. Диоксиды серы - бесцветный газ с острым запахом, создает неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Сернистый и серный ангидрид раздражающе действуют на слизистые оболочки, дыхательные пути, вызывая тяжелые заболевания. В то же время присутствие их в воздухе способствует коррозии металлических конструкций, приводит к закислению почв и вод в результате непосредственного соприкосновения их с сернистой кислотой. Кроме того, сернистый ангидрид является ядом для многих представителей флоры, особенно хвойных и фруктовых. Это воздействие резко усиливается при одновременном содержании в воздухе и диоксида азота. Углеводороды (пары бензина, пентан, гексан и др.) - обладают наркотическим действием. Альдегиды - при длительном воздействии на человека альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Соединение свинца - под действием свинца нарушается синтез гемоглобина, возникают заболевания дыхательных путей, мочеполовых органов, нервной системы. Особенно опасны соединения свинца для детей дошкольного возраста. Следует также учитывать канцерогенное действие диоксида азота. Действие некоторых основных токсичных веществ на человека характеризуют данные таблице 2.2.

Таблица 2.2

Вредное воздействие некоторых токсичных веществ на человека

Длительность и характер воздействия	Содержание в воздухе, %
Длительность и характер воздействия	СО	SO₂	NO₂
Несколько часов без заметного действия	0,01	0,0025	0,0008
Признаки легкого отравления через 2-3 часа	0,01-0,05	0,005	0,001
Возможно отравление через 30 мин	0,2-0,3	0,008	0,005
Опасно для жизни при кратковременном воздействии	0,5	0,06	0,015

Принятое в нашей стране законодательство в отношении загрязнения атмосферы продуктами от сжигания топлива является более жестким, чем в других промышленно развитых странах. Соблюдение санитарных норм гарантирует предотвращение прямого отрицательного воздействия вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу предприятиями железнодорожного транспорта на здоровье людей, но не исключает возможности неблагоприятного воздействия на окружающую среду.

Интегральная оценка влияния токсичных примесей атмосферного воздуха на здоровье людей весьма сложна. Загрязнение воздуха представляет серьезную угрозу здоровью населения, способствует снижению качества жизни. По оценкам Агентства по охране окружающей среды, воздействие токсичных веществ, загрязняющих воздух ежегодно вызывает 1700 -2700 разновидностей раковой болезни. В последние годы наблюдается тенденция роста раковых заболеваний, лейкемии и других угрожающих жизни заболеваний. Загрязнение воздуха является причиной шести процентов смертей в мире, утверждают специалисты Всемирной организации здравоохранения.

В таблице 2.3 приведена зависимость между снижением уровня загрязнения атмосферного воздуха и уменьшением заболеваемости населения в промышленных городах.

Загрязнение воздуха представляет серьезную угрозу здоровью населения, способствует снижению качества жизни. Воздействие токсичных веществ, загрязняющих воздух вызывает такие заболевания как: рак, лейкемия, астма, эндокринные заболевания, респираторных заболевания, различные виды аллергии, сердечно-сосудистые заболевания, болезни печени, болезни желчного пузыря, болезни органов чувств.

Смог - одна из основных причин многочисленных приступов астмы (400 тысяч случаев в год) и других респираторных заболеваний (1 миллион случаев). Врачи считают, что 15 тысяч пожилых людей умирают преждевременно именно из-за воздействия выхлопных газов.

В последние годы ученые пришли к выводу, что соблюдение ПДК, установленных на основе санитарно-гигиенических соображений, еще не исключает вредного воздействия продуктов сгорания на окружающую среду. Так например, проблема кислотных дождей существует независимо от соблюдения норм ПДК по сернистому ангидриду и оксидам азота и связана с количеством указанных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Таблица 2.3

Зависимость между снижением уровня загрязнения атмосферного воздуха и уменьшением заболеваемости населения в промышленных городах

Заболевание	Уменьшение числа заболеваний на 1000 человек
Заболевание	с опасного уровня до допустимого	с уровня, вызывающего опасения , до допустимого
Грипп и катар верхних дыхательных путей	292	90
Пневмония	12,1	5,6
Бронхиты	13,6	3,2
Туберкулёз органов дыхания	3,0	1,7
Болезни сердца	2,4	0,5
Гипертоническая болезнь	3,2	2,0

Кислотные дожди - это атмосферные осадки, рН которых ниже чем 5,5. Закисление осадков происходит вследствие попадания в атмосферу оксидов серы и азота. Источники SO₂ в основном связаны с процессами сгорания каменного угля, нефти и природного газа, содержащих в своём составе сераорганические соединения. Часть SO₂ в результате фотохимического окисления в атмосфере превращается в серный ангидрид, образующий с атмосферной влагой серную кислоту. Оксиды азота - предшественники азотной кислоты - попадают в атмосферу главным образом в составе дымовых газов котлов тепловых электростанций и выхлопов двигателей внутреннего сгорания. При высоких температурах, развивающихся в этих устройствах, азот воздуха частично окисляется, давая смесь моно- и диоксида азота. Кислотные осадки (их рН иногда достигает 2,5) губительно действуют на биоту, технические сооружения, произведения искусства. Твёрдо установлено, что под действием кислотных дождей и снегов сильно понизился водородный показатель тысяч озёр, а это, в свою очередь, привело к резкому обеднению их фауны и гибели многих видов организмов. Кислотные осадки вызывают деградацию лесов. При понижении рН резко усиливается эрозия почвы и увеличивается подвижность токсичных металлов.

Все это потребовало, наряду с существующей системой ПДК, разработки и внедрения в законодательном порядке норм ограничения абсолютных выбросов в окружающую среду для всех промышленных предприятий, включая предприятия железнодорожного транспорта. Такие ограничения называются нормами предельно допустимых выбросов (ПДВ); они позволяют не только более эффективно бороться с увеличением абсолютных выбросов, но и четко оценивать ответственность каждого предприятия за загрязнение атмосферы.

2.2 Оценка воздействия предприятий железнодорожного транспорта на атмосферу

Введенный в действие с 2002 г. Федеральный закон РФ «Об охране окружающей среды» регламентирует комплекс вопросов сокращения и нормирования вредных выбросов в атмосферу, сбросов в водные объекты и устанавливает ответственность за недопустимое загрязнение окружающей среды. В соответствии с этой государственной стратегией ОАО РЖД рассматривает экологическую работу в отрасли как важнейшее направление в своей деятельности. В целях оздоровления и улучшения экологической обстановки была разработана «Экологическая программа железнодорожного транспорта на 2001—2005 гг.», предусматривающая снижение общего объема вредных выбросов на 68 тыс. т. За последние четыре года снижение выбросов в атмосферу удалось довести до 64,3 тыс.т. Тем не менее, анализ природоохранной деятельности в ОАО «РЖД» показывает, что, наряду со снижением воздействия на окружающую среду, поступление загрязняющих веществ в атмосферу от промышленных предприятий остается на достаточно высоком уровне. В частности, на очистных сооружениях улавливается и обезвреживается всего 35,5% выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Основная причина негативного воздействия железнодорожного транспорта на атмосферу заключается в недостаточно эффективной работе технологического оборудования, природоохранных сооружений и оборудования в хозяйствах железных дорог и на заводах, а именно:

- в хозяйстве гражданских сооружений и водоснабжения - не достаточная очистка выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух котельными, работающими на твердом и жидком топливе;

- в локомотивном хозяйстве - значительные выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух маневровыми тепловозами, котельными, работающими на твердом и жидком топливе;

Для всех хозяйств железных дорог и заводов характерным является: высокий износ основных фондов оборудования и сооружений природоохранного назначения, их недостаточная эффективность и производительность, отсутствие или неудовлетворительная работа пылегазоулавливающих установок, нарушение сроков разработки и согласования нормативных экологических документов.
Из всего многообразия загрязняющих веществ, воздействующих на атмосферный воздух при работе предприятий железнодорожного транспорта, следует выделить как наиболее масштабные: оксиды азота, серы, углерода, газообразные углеводороды и твердые частицы. Поступление в воздушный бассейн токсичных веществ с продуктами сгорания топлива котельных агрегатов изменяет состав атмосферного воздуха, часто приближая концентрации загрязняющих веществ к опасным по биологическому воздействию на человека, животных, растения, приводит к интенсивной коррозии металлов и строительных материалов.

Критерием санитарной оценки качества воздушной среды
является предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в воздухе. Под ПДК следует понимать такую концентрацию различных веществ в атмосферном воздухе, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний. Следует отметить, что нашей стране принадлежит приоритет в разработке ПДК. Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений устанавливаются в двух показателях: максимальные разовые (за 20 минут) и среднесуточные (за 24 часа). Максимальная разовая ПДКмр. устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека от воздействия атмосферных загрязнений, а среднесуточная ПДКС.С. - с целью предупреждения резорбитного (общетоксичного, мутагенного, канцерогенного и др.) их влияния. В таблице 2.3 приведены нормы ПДК для основных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, утвержденные Минздравом РФ.

Табл.2.3

Значения ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

Загрязняющее вещество	ПДК, мг/м³		Класс опасности
Загрязняющее вещество	ПДК_м.р.	ПДК_с.с.	Класс опасности
Диоксид азота	0,085	0,04	2
Оксид азота	0,6	0,06	2
Оксид углерода	5,0	1,0	4
Сажа	0,15	0,05	3
Бенз(а)пирен	-	0,000001	1
Пятиоксид ванадия	-	0,002	1

После введения в действие ГОСТ 17.2.3.02-78 "Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями", проблема ограничения токсичных выбросов стала актуальной и для предприятий железнодорожного транспорта. ПДВ является научно-техническим нормативом, устанавливаемым для конкретного источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ от этого источника, а также выбросы от всей совокупности источников города (с учетом перспектив развития предприятий) при их рассеивании в атмосфере не создадут приземных концентраций, превышающих установленные нормативы качества воздуха.

В нашей стране отсутствуют общероссийские нормы ПДВ по оксидам азота, но для каждой котельной устанавливаются свои нормативы ПДВ как по NO₂ , так и по другим веществам. Это связано с тем, что мероприятия по сокращению выбросов токсичных оксидов азота требуют модернизации действующих горелок или топочных устройств, что повышает эксплуатационные расходы или снижает КПД котлов. Следует отметить, что в настоящее время в целях выполнения экологической отраслевой программы крайне необходимо скорейшее внедрение ПДВ для всех котельных предприятий ОАО РЖД. Почти 90% предприятий железнодорожного транспорта имеют обоснованные нормативы ПДВ (ВСВ), согласованные с местными органами Минприроды РФ.

При сжигании различных топлив наряду с основными продуктами полного сгорания (углекислый газ и водяные пары) в атмосферу поступают оксиды азота (N0 и N0₂), оксиды серы (S0₂ и S0₃), твердые вещества (сажа, зола), оксид углерода (СО), соединения ванадия и углеводороды, включая канцерогенные (представителем которых является бензапирен С₂₀Н₁₂). Вместе с тем применяемые на железнодорожных предприятиях технологии и оборудование в настоящее время не позволяют существенно снизить количество вредных веществ, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду. С учетом этого проблема охраны атмосферного воздуха от загрязнения в отрасли становится весьма актуальной.

Подходы к решению проблемы снижения воздействия предприятий железнодорожного транспорта на окружающую среду изложены в трудах отечественных ученых СВ. Белова, В.Р. Ведрученко, Г.К. Зальцмана, Н.И. Зубрева, В.Д. Катина, Н.Н. Маслова, Л.Б. Сватовской, М.А. Шевандина, а технические решения задач экологического использования топлива в котельных рассмотрены в трудах А.Н. Воликова, Я.Б. Зельдовича, В.М. Иванова, В.А. Корягина, Н.Н. Семенова, И.Я. Сигала, Л.М. Цирульникова, Д.С. Беркли, К.Т. Боумэна, Е. Мэримана, С. Фенимора, Н.А. Чигира и других отечественных и зарубежных ученых. Обзор исследований в указанной области показал, железнодорожный транспорт продолжает негативно воздействовать на окружающую природную среду.

Выброс загрязняющих веществ стационарными объектами железнодорожного транспорта в атмосферный воздух в 2004 году приведён в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Загрязнение атмосферы стационарными объектами железнодорожного транспорта

Загрязнение по видам выбросов, тыс. тонн
оксид углерода	твердые вещества	диоксид серы	оксиды азота	углеводороды	прочие	всего
72,6	64,2	48,0	19,2	2,6	6,6	213,2

Валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу железными дорогами Сибири и Дальнего Востока за 2004 год представлены на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (%)

железными дорогами Сибири и Дальнего Востока за 2004 год

Данные рисунка показывают, что Дальневосточная дорога среди остальных занимает место наиболее крупного загрязнителя. Выбросы вредных веществ в атмосферу Дальневосточной железной дороги за 2004 год составили 23,6 тысяч тонн в год.

2.3 Методическое обеспечение нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

В настоящее время в РФ концепция воздухоохранной деятельности основана на понятиях предельно-допустимой концентрации (ПДК) и предельно-допустимого выброса (ПДВ). ПДВ устанавливается для каждого природопользователя и для каждого источника выброса загрязняющих веществ в атмосферу в атмосферу [7].

Используются санитарно-гигиенические нормативы ПДК_мр (время осреднения 20 - 30 минут)

ПДВ устанавливается так, чтобы на границе санитарно-защитных зон концентрации загрязняющих веществ не превышали ПДК. Если в санитарно-защитной зоне имеются жилые дома, то нормирование проводится по жилой зоне.

Эта схема регламентируется и управляется в соответствии с:

1. Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» № 96-ФЗ от 04.05.1999 (ред. от 31.12.2005г.).

2. Закон РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30.03.1999 (ред. от 31.12.2005г.).

3. Закон РФ «Об экологической экспертизе» №174-ФЗ от 23.11.1995 (ред. от 29.12.2004, с изм. от 31.12.2005).

4. ГОСТ 17.2.3.02-78 «Охрана окружающей среды. Атмосферный воздух».

5. ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий», Госкомгидромет 1987.

6. ОНД-90 Руководство по контролю ИЗА. Часть 1 и 2, СПБ, НИИ Атмосфера, 1992.

7. СанПиН 2.2.1./2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов».

8. СанПиН 2.1.6. 1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест».

9. РД 52.04.186.89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы».

10. РД 52.04.306-92 «Охрана природы. Атмосфера. Руководство по прогнозу загрязнения воздуха».

11. «Методика прогнозирования масштабов заражения СДЯВ при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте», Госкомгидромет, Штаб ГО, 1990.

12. Постановление Правительства РФ № 183 от 02.03.2000. «О нормативах выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него»

13. Постановление Правительства РФ № 31 от 15.01.2001. «Об утверждении положения о государственном контроле за охраной атмосферного воздуха»,

14. Инструктивные Письма НИИ Атмосфера.

В основном эти документы удовлетворяют поставленной цели. Основной документ по нормированию выбросов ОНД-86 неоднократно подвергался критике и для некоторых случаев, а именно, для аэродромов, автомобильных дорог и городских условий предлагались альтернативные методики расчета концентраций загрязняющих веществ, основанные на подходах, похожих на те, что заложены в рекомендациях МАГАТЭ.

Однако, эти методики, как правило, не соответствовали поставленным целям и не согласованы в установленном порядке.

В Западно-Европейских странах для расчетов концентраций используются методики, рекомендованные МАГАТЭ: Atmospheric dispersion models for application in relation to radionuclide releases. IAEA (international atomic energy agency).-TECDOC-379 Vienna, 1986 (Сборник методик, рекомендованных МАГАТЭ). В РФ на основе рекомендаций МАГАТЭ, разработаны методики для расчетов концентраций радиоактивных веществ [17].

В связи с вопросом о согласовании нормативов, действующих в РФ, с нормативами Европейских стран иногда ставится вопрос о переходе, в том числе, на методики расчета рассеивания примеси в атмосфере, рекомендованные МАГАТЭ.

Для того, чтобы понять целесообразность такого перехода следует сравнить методику ОНД-86 с основной методикой МАГАТЭ (моделью Пасквилла-Гиффорда).

ОНД-86 имеет следующие преимущества перед моделями МАГАТЭ:

1. Для целей нормирования выбросов и установления ПДВ в ОНД-86 решена основная задача – задача выбора метеоусловий, при которых следует рассчитывать концентрации загрязняющих веществ. Благодаря решению этой задачи ОНД-86 является практически действенным инструментом.

2. Если для нормирования выбросов пользоваться разновидностями модели Пасквилла-Гиффорда придется разработать и утвердить алгоритм выбора условий для нормирования. Есть опасение, что при этом процедура нормирования сильно усложнится и процесс потеряет относительную однозначность, которую имеет в настоящее время.

3. Кроме того, следует отметить, что ОНД-86 является моделью более высокого уровня, чем основная модель МАГАТЭ и точнее рассчитывает концентрации загрязняющих веществ.

4. Преимуществом модели Пасквилла-Гиффорда является возможность проведения расчетов при различных метеоусловиях.

Имеются случаи, когда модель ОНД-86 работает не достаточно хорошо:

1. Выброс загрязняющих веществ на большие высоты (модель не рассматривает такие ситуации, поскольку они не дают максимальных концентраций);

2. Перенос ЗВ загрязняющих веществ на большие расстояния (более 30 км).

Однако, при этих условиях модель Пасквилла-Гиффорда также не работает (модель работает до 10 км. и ограничена по рассматриваемым высотам - не рассчитывает вертикальное распределение примеси в атмосфере) [17].

Для целей нормирования выбросов переходить на модели МАГАТЭ нецелесообразно.

Процесс нормирования встречается в настоящее время с принципиальными трудностями в следующих процедурах:

1. Учет фоновых концентраций и нормирование при высоких значениях фона. Для корректировки проектов ПДВ промышленных предприятий через 5 лет не прописана процедура установления или принятия ранее действующей «квоты» на выбросы;

2. При рассмотрении таких объектов, где принципиально трудно достичь ПДВ, которые расположены, как правило, недалеко от селитебных зон.

К техническим трудностям следует отнести отсутствие методик расчетов выделений для некоторых производств. Наличие документа «Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух», НИИ Атмосфера МПР, С-П, 2002 со статусом пособия, рекомендующего, например, расчет концентраций с учетом застройки и, одновременно, инструктивных писем о необязательности таких расчетов может ввести в замешательство и разработчиков проектов и экспертов. Кроме того, это пособие вводит новый алгоритм расчета фактора Ф. Однако, подтверждения ввода в действие этого алгоритма в виде инструктивного письма нет.

Целесообразно приближать значения ПДК к европейским нормативам.

Для целей установления технических регламентов для различных производств также нецелесообразно менять ОНД-86 на другую методику расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.

Предложено введение таких нормативов как концентрации соответствующие минимальному риску. Значения этих концентраций на порядок меньше ПДКсс. Вводится понятие «приемлемый риск» [24].

Для оценок приемлемого риска в РФ нужны методики расчета среднесуточных концентраций и вообще концентраций, осредненных за различные периоды времени. Таких официальных методик для химического загрязнения в РФ нет. Методики Мос МР 2.1.9.001-03. «Критерии установления уровней минимального риска здоровью населения от загрязнения окружающей среды», Минздрав РФ, ЦГСЭН в г. Москве и Мос МР 2.1.9.003-03. «Расчет доз при оценке риска многосредового воздействия химических веществ», Минздрав РФ, ЦГСЭН в г. Москве являются рекомендованными для расчетов распространения радиоактивных веществ.

Аварийные риски рассмотрены в некоторых отраслевых методиках. В методике «Отраслевое руководство по анализу и управлению риском, связанным с технологическим воздействием на человека и окружающую среду при сооружении и эксплуатации объектов добычи, транспорта, хранения и переработки углеводородного сырья с целью повышения их надежности и безопасности (1 редакция), РАО «ГАЗПРОМ», Москва, 1996, например, имеются методы оценки величин выбросов при авариях на газопроводах. В методике «Методики оценки последствий аварий на опасных производственных объектах», Госгортехнажзор РФ, НТЦ «Промышленная безопасность, Москва, 2002г имеются методы расчета концентраций при некоторых аварийных ситуациях

Процедура нормирования выбросов на промышленных предприятиях в настоящее время достаточно отработана. Метод расчета концентраций ОНД-86 в основном удовлетворяет поставленной цели нормирования и установления ПДВ. Для целей нормирования выбросов переходить на модели МАГАТЭ нецелесообразно. Следует разработать и рекомендовать модели распространения примеси для расчетов концентраций при аварийных ситуациях, например, для случаев: выброс загрязняющих веществ на большие высоты, перенос загрязняющих веществ на большие расстояния (более 30 км) и т.п.

Документы, рекомендующие принципы и подходы, отличные от таковых в ОНД-86 должны иметь официальный статус и отменять соответствующие разделы ОНД-86. Целесообразно приближать значения ПДК к европейским нормативам. Для оценок приемлемого риска в РФ необходимо разрабатывать методики расчета среднесуточных концентраций и вообще концентраций, осредненных за различные периоды времени [25].

3 Системы защиты атмосферы от выбросов загрязняющих веществ

3.1 Оценка эффективности воздухоохранных мероприятий по снижению эколого-экономического риска

В настоящее время весьма различно понимание термина «риск». Однако общим во всех его определениях является то, что риск всегда связан с вероятностью какого-либо нежелательного события. Этот термин широко применяется в исследованиях антропогенного воздействия на окружающую среду и используется как терминологический оборот «эколого-экономический риск». Таким образом можно дать следующее определение: эколого-экономический риск (ЭЭР) – это уровень воздействия на различные компоненты окружающей среды, соотнесённый с потенциалом её устойчивости и выраженный в стоимостной и (или) вероятностной форме [3].

Количественно величину эколого-экономического риска можно оценить на основе концепции порогового и беспорогового действия. В основе этой системы – предельно-допустимые концентрации (ПДК) и базирующиеся на них нормативы предельно-допустимых выбросов (ПДВ). В свою очередь, на этих нормативах основывается расчёт платежей за загрязнение, взимаемых с предприятий-загрязнителей в соответствии с действующим законодательством. Эти платежи являются стимулом к проведению мероприятий по снижению эколого-экономического риска (природоохранных).

Несмотря на то, что железнодорожный транспорт – один из наиболее экологически чистых видов, природоохранной деятельности на железных дорогах РФ уделяется большое внимание. Так, в федеральном законе «О железнодорожном транспорте в Российской Федерации» №17-ФЗ от 10.01.2003 (ред. от 07.07.2003) одной из главных функций отрасли названо обеспечение экологической безопасности. В соответствии с «Экологической программой железнодорожного транспорта на 2001-2005 гг.» можно выделить группы и типы мероприятий по снижению эколого-экономического риска (таблица 3.1)

Таблица 3.1

Классификация мероприятий по снижению эколого-экономического риска на предприятиях железнодорожного транспорта

Назначение	Тип мероприятий	Содержание мероприятий
Снижение выбросов в атмосферу загрязняющих веществ	Ликвидация источников выбросов	Закрытие маломощных котельных и подключение объектов к централизованным источникам тепла
	Внедрение ресурсосберегающих технологий	Перевод котельных и печей не менее токсичный вид топлива (газ). Перевод котельных на электроотопление
	Установка, реконструкция, наладка пылегазоулав-ливающего оборудования	Внедрение, модернизация и текущий ремонт пылегазоулавливающего оборудования в котельных, технологических печах, а также в технологических процессах (сушка песка, пропитка шпал, сварка и т.п.)

Природоохранные мероприятия всех типов можно классифицировать по степени снижения загрязнения по таким критериям: не снижающие загрязнение, снижающие загрязнение и исключающие загрязнение.

К мероприятиям, не снижающим загрязнение, но уменьшающим вредное воздействие объекта на окружающую среду, следует отнести рассеивание выбросов в атмосфере за счёт увеличения высоты дымовых труб котельных. Такие мероприятия не являются специфичными для предприятий железнодорожного транспорта. Наиболее распространены здесь мероприятия, снижающие загрязнение. В эту группу входят все действия – от внедрения и реконструкции газоочистного оборудования до реконструкции основного производства. К исключению загрязнения приводит ликвидация загрязняющего объекта или переход на новую технологию, исключающую образование выбросов, например закрытие малой котельной, подключение потребителей к другим источникам тепла или перевод котельной на электропитание.

Все мероприятия направлены на снижение загрязнения и реализуются, как правило, с учётом экономического эффекта, но при этом есть исключения.

Снижению загрязнения способствуют также мероприятия, направленные на реконструкцию основного производства и проводимые по технико-экономическим соображениям, например – реконструкция промывочно-пропарочной станции при переходе на беспропарочную технологию. Экологический эффект тогда может быть в виде снижения объёмов выбросов, сбросов, водопотребления и отходов.

Оценка эффективности любых инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте, включающая природоохранные, сейчас осуществляется с учётом дисконтирования денежных потоков, т.е. приравнивая их разновременные значения к их ценности в определённый момент времени, называемый моментом приведения [3].

Показателями общей эффективности природоохранных мероприятий являются чистый дисконтированный доход, индекс доходности, внутренняя норма доходности и срок окупаемости. Чистый дисконтированный доход (ЧДД) представляет собой сумму изменения затрат за расчётный период, начиная с года осуществления мероприятия. При коротком расчётном периоде (до трёх лет) или небольших нормах дисконта (менее 0,05) можно не производить дисконтирование показателей, в этом случае вместо ЧДД используется другой показатель – чистый экономический эффект (ЧЭЭ), с которым тесно связан индекс доходности (ИД). Природоохранное мероприятие считается эффективным, если ЧДД > 0 и ИД > 1.

Внутренняя норма доходности (ВНД) представляет собой норму дисконта (Е_вн), при которой приведённые эффекты равны приведённым затратам на осуществление мероприятия. Если расчётное значение ВНД не меньше требуемой нормы прибыли на инвестицию, мероприятие признаётся экономически эффективным.

Срок окупаемости (возврата) затрат на природоохранное мероприятие представляет собой период от начала его осуществления до того момента, когда ЧДД становится неотрицательным. Мероприятие считается экономически эффективным, если срок его окупаемости не превышает нормативного (Т₀ £ Т_н). нормативный срок окупаемости для объектов энергетики (котельных) составляет 8,3 лет, для прочих объектов железнодорожного транспорта – 6,7 лет [27].

При наличии нескольких вариантов мероприятия по результатам расчётов проводятся их сравнение и выбор наилучшего (с максимальным ЧДД или ЧЭЭ). Показателем при сравнении вариантов с одинаковыми результатами считаются приведённые строительно-эксплуатационные затраты (Э_пр). экономически наиболее эффективным считается вариант с минимальными Э_пр.

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений (Т_р) соответствует временному периоду, за который дополнительные затраты на более дорогой вариант природоохранного мероприятия окупаются за чсёт прироста экономического эффекта при его реализации. Полученное значение Т_р сравнивается с нормативным сроком окупаемости Т_н, и при Т_р £ Т_н принимается более дорогой вариант мероприятия.

Мероприятия, направленные на реконструкцию основного производства, при нулевом или отрицательном суммарном предотвращённом ущербе (У £ 0) считаются экологически не эффективными, даже если они эффективны с экономической точки зрения. Особенности различных типов мероприятий по снижению эколого-экономического риска необходимо учитывать при оценке их эффективности.

Атмосфероохранные мероприятия – наименее сложные с точки зрения эколого-экономической оценки их эффективности. Большинство из них на железнодорожном транспорте направлены на снижение вредных выбросов котельных – главных источников загрязнения атмосферы. Мероприятия, заключающиеся в ликвидации маломощных котельных, исключают загрязнение всех компонентов природной среды, поэтому предусматривают нулевой ущерб после их проведения, как и отсутствие расходов на эксплуатацию котельной, однако для предприятия-владельца котельной увеличиваются затраты на отопление помещений от другого источника.

При переводе котельной на менее токсичный вид топлива ущерб после мероприятия снижается. Массы выбросов рассчитываются в соответствии с установленной методикой в зависимости от расхода топлива. При переводе котельной на электроотопление ущерб после мероприятия равен нулю, а расходы на электроэнергию для отопления значительно возрастают.

Согласно представленному алгоритму (рис.3.1) проводится эколого-экономическая оценка эффективности воздухоохранных мероприятий, характерных для объектов железнодорожного транспорта по следующим критериям [27]:

1) экологические платежи за выбросы ЗВ в атмосферу (Уатм), руб/год;

2) прирост дохода(дополнительный доход) (Д), руб/год;

3) количество товарной продукции i-го (j-го) получаемой до (после) осуществления оцениваемого мероприятия (q);

4) оценка единицы i-й (j-й) продукции (Z);

5) капитальные вложения (К), руб: К_зо – на закупку оборудования; К_м – на монтажные работы; К_д – на демонтаж старого оборудования; К_пр – прочие составляющие; В_кв – возврат капитальных вложений;

6) эксплуатационные расходы (С), руб/год: С_зп – зарплата обслуживающего персонала, С_ам – амортизационные отчисления, С_э – расходы на силовую электроэнергию, С_сп – затраты на спецодежду, С_тр – транспортные расходы, С_отоп – расходы на отопление, С_см – расходы на сырьё и материалы, С_пр – прочие составляющие;

7) нормативный срок окупаемости (Т_н), лет, срок окупаемости (Т_о), лет;

8) срок окупаемости дополнительных капитальных вложений (Т_р), лет;

9) внутренняя норма доходности (Е_вн);

10)строительно-эксплуатационные затраты (Э_пр);

11)чистый дисконтированный доход (ЧДД);

12)индекс доходности (ИД);

13)номер (k) и количество (N) варианта природоохранного мероприятия.

Рис. 3.1. Эколого-экономическая оценка эффективности воздухоохранных мероприятий, характерных для объектов железнодорожного транспорта

3.2 Системы защиты от выбросов в атмосферу, применяемые в локомотивном депо Хабаровск-2

В столярном, экспериментальном и колёсном цехе применяются вытяжные устройства. Вытяжное устройство состоит (рис.3.2):

- из гибкого вытяжного рукава, внутри которого расположен двухрычаговый опорный механизм;

- монтажного кронштейна с поворотной муфтой и монтажным фланцем, которые позволяют закрепить само устройство, установить индивидуальный вентилятор или подключать воздуховод;

- круглой воздухоприемной воронки (диаметр воздухоприемного отверстия 300 мм), которая может поворачиваться на угол до 90 градусов от оси в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Вытяжной рукав выполнен из гибкого и прочного воздуховода.

Гибкость вытяжного устройства обеспечивается тремя регулируемыми соединениями. Вытяжное устройство может поворачиваться вокруг оси монтажного кронштейна (муфты) на 360 градусов (рис.3.2).

Таблица 3.2

Техническая характеристика вытяжных устройств локомотивного депо

Модель	A, (мм)	B, (мм)	D, (мм)	L, (мм)	L1, (мм)	Макс. радиус рабочей зоны, (м)	Высота уст. H, (м)	КПД очистки, %
EA-2H	1030	980	950	2280	1930	2,0	2,2-3,0	99,98
EA-3H/S	1630	1400	1550	3300	2950	3,0	2,2-3,0	99,98
EA-4H/S	2130	1860	2050	4260	3910	4,0	2,2-3,0	99,98

Для регулирования удаляемого расхода воздуха вытяжное устройство снабжено специальной заслонкой.

Вытяжное устройство устанавливается:

- на стене при помощи монтажного кронштейна;

- на монтажной балке (заказывается дополнительно), которая позволяет смонтировать вытяжное устройство в любом необходимом месте;

- на передвижном воздушном фильтре при помощи поворотной муфты.

1-монтажный кронштейн, 2-монтажный фланец, 3-круглая воздухоприёмная воронка, 4-поворотная муфта

Рис. 3.2. Конструкция вытяжного устройства

Бункер засыпки песка оборудован пылеулавливающими агрегатами серии ПУ предназначенными для очистки сухих воздушных потоков от различных видов не слипающейся и не волокнистой средне-крупнодисперсионной пыли в составе систем вытяжной вентиляции, систем очистки воздуха.

Общие технические сведения (таблица 3.3)

· двухступенчатая очистка воздуха с эффективностью более 97%;

· большая пылеемкость;

· отсутствие расходных материалов;

· функция самоочистки;

· простота монтажа.

Воздушный фильтр эксплуатируется в различных помещениях в составе систем очистки и рециркуляции воздуха или систем вытяжной вентиляции. Температура перемещаемого воздушного потока не должна превышать 80⁰С. Очищаемый воздушный поток не должен содержать различных взрывоопасных смесей.

Таблица 3.3

Технические характеристики пылеулавливающих агрегатов локомотивного депо

Наименование модели	Максимальный расход воздуха, м³/час	Максимальная потеря давления, Па	Активная фильтрующая поверхность, м²	КПД очистки фильтра, %
ПУ - 800	800	1000	3,7	99
ПУ - 1500	1000	1100	4,4	99
ПУ - 2500	2500	1100	9,5	99
ПУ - 4000	4000	1200	9,5	99

Корпус агрегата изготавливается из листовой стали и окрашивается порошковой краской, которая обеспечивает высокую защиту корпуса от воздействия окружающей среды. Сбоку корпуса агрегата расположен входной патрубок, позволяющий подключить к нему вентиляционное (технологическое) оборудование. Сверху корпуса крепится вытяжной вентилятор или воздуховод централизованной системы вытяжной вентиляции. В нижней части корпуса располагается пылесборник (рис.3.3). Очистка рукавных фильтров, которые могут быть легко заменены на новые, производится ручным встряхивающим механизмом. для рукавных фильтров используются различные типы тканей в зависимости от характеристик пыли и температуры очищаемых газов или воздуха.

Для удобства эксплуатации агрегат может быть снабжен специальными шасси для своего перемещения. Кроме того, агрегат может комплектоваться рукавными фильтрами с пропиткой из огнезадерживающего состава.

Принцип работы основан на использовании - при отделении крупной фракции - центробежных сил, возникающих при вращении воздушно-пылевого потока внутри корпуса агрегата, и последующей фильтрации потока в рукавах из фильтровальной ткани.

Воздушный поток через входной патрубок поступает в цилиндрический корпус. Под воздействием центробежных сил крупные частицы пыли отбрасываются к стенкам корпуса, теряют скорость и спадают в пылесборник. Мелкие частички улавливаются фильтровальными рукавами, которые периодически очищаются с помощью ручного встряхивающего механизма. В результате очищенный воздух, проходя через вентилятор, выбрасывается наружу сверху корпуса агрегата.

1-входной патрубок, 2-сухой циклон, 3-рукавные фильтры,

4-встряхивающий механизм, 5-вытяжной вентилятор, 6-пылесборник

Рис. 3.3. Конструкция пылеулавливающих агрегатов

В пантографическом отделении используется пылеосадительная камера.

Схема горизонтальных осадительных камер показана на рис.3.4. Преимущество осадительной камеры – простота конструкции, малое гидравлическое сопротивление, отсутствие износа, способность производить очистку газа при высоких запыленностях и температурах.

Скорость газа в данных камерах от 2 до 1.5 м/с. Камеры пригодны для улавливания частиц не менее 50 мкм. Степень очистки не превышает 40 - 50 %. При работе с химически агрессивными газами внутренняя поверхность камеры обрабатывают специальным покрытием. Использование камер для улавливания взрывопожароопасной пыли не применяется.

I - запылённый газ, II - очищенный газ, III – пыль:

1 – корпус; 2 – бункер; 3 – штуцер для удаления пыли;

4 - перегородки

Рис.3.4 Схема горизонтальной пылеосадительной камеры

Цех эксплуатации оборудован циклоном. Циклонные пылеуловители являются наиболее распространенным видом газоочистного оборудования, применяемого в различных производствах.

Использование циклона объясняется простотой конструкции, надежностью в эксплуатации, сравнительно небольшими материальными затратами на изготовление и эксплуатацию. Он не имеет движущихся частей, что повышает надежность в эксплуатации.

Принцип работы циклона основан на создании вращательного движения запыленного газа, в котором возникают центробежные силы, действующие на частицы пыли по направлению к стенкам циклона.

Очистка газов от примесей происходит в циклонах при наличии двух винтообразных вихревых потоков - внешнего и внутреннего (рис.3.5). Радиус внешнего вихря соответствует радиусу корпуса циклона, внутреннего - радиусу выхлопной трубы. Внешний вихрь опускается вниз, затем поворачивался и переходит во внутренний вихрь, поднимаясь вверх.

В момент поворота внешнего вихря на 180° появляются инерционные силы, которые способствуют выводу уловленной пыли со стенок циклона в бункер. Эти относится к циклонам со спиральным входом. Для циклонов с винтовым входом газа одиночного исполнения, установка раскручивателей, в отдельных случаях, приводит к снижению сопротивления циклона.

Направление движения газа в циклоне:

А – вход запыленного газа; Б – выход очищенного газа;

В₁– внешний вихрь; В₂– внутренний вихрь.

1 – входной патрубок; 2 – труба выхлопная; 3 – корпус циклона;

4 – конус; 5 - отверстие пылевыпускное; 6 – бункер; 7 – затвор.

Рис.3.5 Схема циклона цеха эксплуатации

4 Расчёт воздухоохранных мероприятий для локомотивного депо Хабаровск-2

4.1. Методика расчёта выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x_м (м) от источника [17] и определяется по формуле:

, (4.1)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

H (м) - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м);

h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности

, (4.2)

где D (м) - диаметр устья источника выброса;

ω₀ (м/с) - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, с учётом региона принимаем равным 160.

Значения мощности выброса М (г/с) и расхода газовоздушной смеси V₁ (м³/с) определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами. В расчете принимам сочетания М и V₁ , реально имеющие место в течение года при установленных (обычных) условиях эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальное значение с_м . Значение М следует относить к 20-30-минутному периоду осреднения, в том числе и в случаях, когда продолжительность выброса менее 20 мин [26].

При определении значения ΔТ (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т_в(°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т_г(°С) - по действующим для данного производства технологическим нормативам.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.

При наличии данных о распределении на выбросе частиц аэрозолей по размерам определяются диаметр d_g , так что масса всех частиц диаметром больше d_g составляет 5 % общей массы частиц, и соответствующая d_g скорость оседания v_g м/с. Значение коэффициента F устанавливается в зависимости от безразмерного отношения v_g /u_м , где u_м - опасная скорость ветра:

; (4.3)

; (4.4)

; (4.5)

. (4.6)

Коэффициент m определяется в зависимости от f_е по рис. 4.1

Рис. 4.1 Зависимость m от f_е

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от ν_м по рис. 4.2

Рис. 4.2 Зависимость n от ν_м

Безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:

при ν_м≤ 0,5; (4.7а)

при 0,5 < ν_м≤ 2; (4.7б)

при ν_м > 2. (4.7в)

Значение опасной скорости u_м (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ с_м , в случае f < 100 определяется по формулам:

u_м=0,5 при ν_м≤ 0,5; (4.8а)

u_м= ν_м при 0,5 < ν_м≤ 2; (4.8б)

при ν_м > 2. (4.8в)

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_ми (мг/м³ ) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра u_м (м/с), определяется по формуле

с_ми = r c_м, (4.9)

где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u/u_м по рис. 2.3

Рис. 4.3. Зависимость r от u/u_м

Расстояние от источника выброса х_м, на котором при благоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения, определяется по формуле:

. (4.10а)

Расстояние от источника выброса x_ми (м), на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения с_ми (мг/м³ ), определяется по формуле:

х_ми = px_м, (4.10б)

где р - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u/u_м:

При опасной скорости ветра u_м приземная концентрация вредных веществ с (мг/м³ ) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле:

с = s₁ c_м, (4.11)

где s₁ - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/x_м и коэффициента F:

при х/х_м≤ 1; (4.12а)

при 1< х/х_м≤ 8; (4.12б)

при F≤1,5 и х/х_м>8; (4.12в)

при F>1,5 и х/х_м>8. (4.13г)

Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере с_y (мг/м³) на расстоянии у (м) по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле

с_y = s₂ c , (4.14)

где s₂ - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра и (м/с) и отношения у/х по значению аргумента t_y :

при u ≤ 5, (4.15а)

при u > 5, (4.15б)

. (4.16)

Максимальная концентрация c_мx (мг/м³ ), достигающаяся на расстоянии x от источника выброса из оси факела при скорости ветра u_мx , определяется по формуле:

, (4.17)

где безразмерный коэффициент находится в зависимости от отношения х/х_м :

при 1 < x/x_м ≤ 8;

при 8 < x/x_м ≤ 24;

при 24 < x/x_м ≤ 80, F > 1,5;

при x/x_м > 80, F ≤ 1,5;

при x/x_м > 80, F > 1,5.

Скорость ветра u_мx при этом рассчитывается по формуле

u_м_x = f₁ u_м , (4.18)

где безразмерный коэффициент f₁ определяется в зависимости от отношения x/x_м: f₁ = 0,25 при 8 < x/x_м < 80; f₁ = 1,0 при x/x_м > 80.

Решение обратных задач по определению мощности выброса М и высоты H, соответствующих заданному уровню максимальной приземной концентрации с_м при прочих фиксированных параметрах выброса, наводится следующим образом.

Мощность выброса М (г/с), соответствующая заданному значению максимальной концентрации с_м (мг/м³ ), определяется по формуле

. (4.19)

Если вычисленному по формуле (10) значению Н соответствует м/с, то H уточняется методом последовательных приближений по формуле

, (4.20)

где n_i и n_i-1 - значения коэффициента n, полученные соответственно по значениям Н_i и H_i-1 ,- (при i = 1 в формуле (11) принимается n₀ = 1, а значение H_i определяется по (10)).

Уточнение значения H производится до тех пор, пока два последовательно найденных значения H (H_i и H_i+1 ) будут различаться менее чем на 1 м. При одновременной необходимости учета влияния рельефа местности и застройки за величину h принимается произведение поправок к максимальной концентрации на рельеф и застройку [17].

В случае выбросов в атмосферу, обусловленных сжиганием топлива, при фиксированных высоте и диаметре устья трубы соответствующий с_м расход топлива Р (т/ч) определяется по формуле

, (4.21)

где d₃ (г/кг) - количество выбрасываемого в атмосферу вредного вещества на единицу массы топлива (в необходимых случаях с учетом пылегазоочистки);

d₄ (м³ /кг)-расход газовоздушной смеси, выделяющейся на единицу массы топлива.

При определении минимальной высоты источников выброса и установлении предельно допустимых выбросов концентрация каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы с не должна превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации данного вещества в атмосферном воздухе (ПДК). При определении ПДВ примеси от расчётного источника необходимо учитывать её концентрацию с_ф в атмосфере, обусловленную выбросами от других источников:

ПДВ= . (4.22)

При наличии фонового загрязнения атмосферы в соотношениях вместо с следует принимать с + с_ф , где с_ф - фоновая концентрация вредного вещества.

Минимальная высота одиночного источника выброса (трубы) Н (м), если установлены значения М (г/с), w₀ (м/с), V₁ (м³/с), D (м), в случае ΔT>0 определяется по формуле:

. (4.23)

Неорганизованные выбросы всего предприятия или отдельных участков его промплощадки сводятся к площадным источникам или к совокупности условных точечных источников.

Наряду с ПДВ для одиночных источников устанавливаются ПДВ для предприятия в целом. При постоянстве выбросов они находятся как сумма ПДВ от одиночных источников и групп мелких источников. При непостоянстве во времени выбросов от отдельных источников ПДВ предприятия меньше суммы ПДВ от отдельных источников и соответствует максимально возможному суммарному выбросу от всех источников предприятия при нормальной работе технологического и газоочистного оборудования [23].

ПДВ определяется для каждого вещества отдельно, в том числе и в случаях учета суммации вредного действия нескольких веществ.

Установлению ПДВ для отдельного источника предшествует определение его зоны влияния, радиус которой приближенно оценивается как наибольшее из двух расстояний от источника: х₁ и х₂ (м), где х₁ = 10х_м (при этом х₁ соответствует расстоянию, на котором с составляет 5 % от с_м ). Значение х₂ определяется как расстояние от источника, начиная с которого с≤0,05 ПДК. Здесь с_м , х_м и с определяются как расстояние х за максимумом, соответствующее s₁=0,05 ПДК/с_м . При с_м≤0,05 ПДК значение х₂ полагается равным нулю.

Для предприятий также устанавливаются зоны влияния, включающие в себя круги радиусом х₁ , проведенные вокруг каждой из труб предприятия, и участки местности, где рассчитанное на ЭВМ суммарное загрязнение атмосферы от всей совокупности источников выброса данного предприятия, в том числе низких и неорганизованных выбросов, превышает 0,05 ПДК.

Зоны влияния источников и предприятий рассчитываются по каждому вредному веществу, (комбинации веществ с суммирующимся вредным действием) отдельно. Для предприятий и источников, зоны влияния которых целиком расположены в участках города, где рассчитанная суммарная концентрация от всех источников города , значения выбросов, использованные при указанных расчетах , принимаются в качестве ПДВ.

Распределение концентраций вредных веществ с на расстоянии х от центра линейного источника длиной L при ветре, направленном вдоль этого источника, в случае, когда скорость ветра равна u_м , определяется по формуле

, (4.24)

где и - безразмерные коэффициенты, определяемые по рис. 4.4.

Расчет распределения концентрации от точечного источника с учетом влияния застройки при заданных скорости и направлении ветра выполняется для ограниченных участков промплощадки при решении отдельных вопросов, таких, как размещение воздухозаборов, а также как составная часть расчета загрязнения воздуха на промплощадке от совокупности большого числа источников. Если эта линия не пересекает основание здания, то расчет распределения приземных концентраций производится без учета влияния здания.

Приземная концентрация при произвольных значениях скорости и направления ветра рассчитывается по формуле:

(4.25)

При расчетах максимальной приземной концентрации рассматриваются различные возможные пары зданий, учитываемые в группе. Для каждой пары определяются границы объединенных ветровых теней (в случае их пересечения) и с использованием их параметров вычисляется значение с_j, где j - номер направления ветра. Максимальное из полученных значений с_j для всех рассматриваемых направлений ветра принимается в качестве с_м.

Рис. 4.4. Зависимость коэффициента S от отношения х/х_м

При обтекании воздушным потоком группы зданий могут образовываться объединенные (в том числе межкорпусные) зоны ветровой тени (здания в этом случае называются смежными). Конфигурация объединенных зон определяется путем наложения зон, построенных для рассматриваемых зданий, которые при этом полагаются отдельно стоящими. За границу объединенной зоны принимается огибающая границ зон отдельных зданий, а высота объединенной зоны в различных точках полагается равной максимальной из высот ветровых теней, участвующих в образовании объединенной тени. Пример построения объединенной зоны показан на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Объединённая зона построения обтекания ветром

Здания, зоны ветровой тени которых полностью находятся внутри зон ветровой тени других зданий, при построении объединенных зон не учитываются.

а)

б)

в)

г)

Здание сложной формы может быть представлено в виде нескольких параллелепипедов с нижним основанием на уровне земли. Конфигурация и размеры ветровой тени, возникающей при обтекании воздушным потоком такого здания, определяются в соответствии с рис. 4.6.

Рис. 4.6. Конфигурация и размеры ветровой тени

В наиболее ответственных случаях, когда необходимо детально определить форму и размеры зон ветровой тени, возникающих вблизи отдельных зданий и их групп, а также ожидаемое распределение концентраций, целесообразно проводить эксперименты по обдуванию макетов зданий в специальных аэродинамических трубах. При постановке и проведении таких экспериментов, а также при использовании их результатов для описания обтекания зданий воздушным потоком в реальной атмосфере необходимо соблюдать соответствующие критерии подобия [17].

4.2 Расчёт концентраций выбросов загрязняющих веществ в атмосферу локомотивного депо Хабаровск-2

Произведём расчёт предельно допустимых выбросов локомотивного депо от организованного источника - парокотельной.

В котельной установлены два котла на мазуте, выбросы от которых производятся через дымовую трубу диаметром 1,5м и высотой 36м. Скорость выхода газовоздушной смеси 7м/с, температура газовоздушной смеси 125⁰С. Для расчёта возьмём температуру окружающей среды 25⁰С. Выброс двуокиси серы 12г/с, окислов азота (в пересчёте на двуокись азота) 15,8г/с, оксида углерода 25,2г/с.

Рассчитываем объем газовоздушной смеси (по формуле (4.2)):

V₁==12,37м³/с

Определяем значение необходимых для дальнейших расчётов коэффициентов из условий местности, климата, формул (4.3) – (4.7) и рис.4.1., рис.4.2.: А=200, h=1, n=1, m=0,41,

f==0,567,

ν_м==2,113,

ν^’_м==0,379,

f_e==43,55,

d==12,53.

Перегрев газовоздушной смеси:

ΔТ = 125⁰С - 25⁰С = 100⁰С.

Максимальные разовые предельно допустимые концентрации (ПДК_мр): диоксида азота 0,085мг/м³, оксида углерода 5,0мг/м³, диоксида серы 0,5мг/м³.

Значение опасной скорости ветра (обычно на высоте 10м), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ с_м, рассчитываем (по формуле (4.8)):

u_м= 2,113(1+0,12√0,567) = 2,3м/с.

Рассчитаем максимальную концентрацию SO₂ по формуле (4.1):

мг/м³.

Рассчитаем максимальную концентрацию окислов азота. Концентрации и связаны соотношением:

мг/м³.

Рассчитаем максимальную концентрацию оксида углерода. Концентрации и связаны соотношением:

мг/м³.

Определяем расстояние (по формуле (4.10а)), на котором при благоприятных метеорологических условиях концентрация вредных веществ достигает максимального значения:

м.

Определим приземную концентрацию вредных выбросов в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от источника выброса при опасной скорости ветра u_м. Расчёт производим (по формулам (4.11) и (4.12)). Для удобства расчёт приведён в табличной форме (таблица 4.1).

Таблица 4.1

Приземная концентрация выбросов в атмосферу на расстоянии от источника

Расстояние от источника выброса, м	50	100	200	400	1000	2000	3000
Отношение контрольной точки к точке с максимальной концентрацией загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу х / х_м	0,125	0,249	0,498	0,997	2,491	4,983	7,474
Коэффициент, показывающий зависимость приземной концентрации от расстояния от источника выброса S₁	0,079	0,260	0,684	1	0,625	0,267	0,136
Приземная концентрация выбросов парокотельной локомотивного депо с, мг/м³: диоксида серы окислов азота оксида углерода	0,006	0,018	0,048	0,070	0,044	0,019	0,009
	0,008 0,013	0,024 0,038	0,063 0,101	0,092 0,147	0,058 0,092	0,025 0,040	0,012 0,019

Для визуального анализа распределения концентрации выбросов от парокотельной в атмосферу построим точечную диаграмму (рис.4.7.). По вертикальной оси целесообразно отобразить расчётные значения концентраций загрязняющих веществ (мг/м³), а по горизонтальной оси – расстояние от источника выброса загрязняющих веществ (дымовой трубы).

Рис. 4.7. Зависимость распределения приземной концентрации выбросов

загрязняющих веществ от расстояния до источника выбросов

Для сравнения с предельно допустимыми концентрациями построим гистограмму максимальной приземной концентрации загрязняющих веществ и предельно допустимых концентраций этих веществ (рис.4.8.). Максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ наблюдается на расстоянии 401,4м от дымовой трубы парокотельной. Это обусловлено прежде всего скоростью выхода газовоздушной смеси из устья дымовой трубы и высотой самой дымовой трубы.

Рис.4.8. Гистограмма сравнения фоновых, приземных и предельно

допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосфере

Рассчитаем предельно допустимые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу (по формуле (4.22)):

ПДВ_SO₂==0,118г/с;

ПДВ_NO₂==0,015г/с;

ПДВ_С_O==0,561г/с.

Отсюда следует, что необходимо сократить выбросы окислов азота на 99%, оксидов серы на 99%, оксидов углерода на 97%.

4.3 Разработка систем защиты атмосферы от выбросов загрязняющих веществ локомотивного депо Хабаровск-2

В процессах горения оксиды азота не отделяют индивидуально, поскольку выбросы от малых установок незначительны, а количество выбросов и вредное воздействие диоксида серы от крупных установок гораздо значительней. Проблемы, связанные с удалением оксидов азота, до некоторой степени решаются при отделении диоксида серы, поскольку происходит попутное частичное их связывание. Как правило, однако, таким путем отделяется лишь 20—40 % их [22].

Если одновременно с десульфуризацией не происходит ограничения выбросов оксидов азота, то в процессе горения можно ограничить их образование. Это лучше всего осуществлять путем контроля за горением, так чтобы избыток воздуха был минимален, путем частого отделения отложений от стенок и их удаления из камеры сгорания, поддержанием правильного соотношения первичного и вторичного воздуха горения, а также рециркуляцией отходящих газов установок сжигания газа или нагревания нефти.

Кроме абсолютного снижения вредных выбросов, большое распространение получил способ их рассеивания в атмосферном воздухе с целью снижения приземных концентраций загрязняющих веществ до величин меньших, чем значения ПДК, т.е. С_м < ПДК. Это достигается использованием высоких труб. Отметим, что дымовые трубы котельных - самое старое и относительно надежное средство снижения приземных концентраций различных веществ, выбрасываемых в атмосферу с продуктами сгорания. Трубы обеспечивают ассимиляцию токсичных веществ в окружающую среду [21].

В последнее время в нашей стране и за рубежом большое внимание исследователей уделяется методам снижения образования оксидов азота непосредственно в топках котлов. Очистка продуктов сгорания от оксидов азота технически сложна и экономически нерентабельна, поскольку относительно малые концентрации NO₂ извлечь из достаточно больших объемов дымовых газов крайне затруднительно. В то же время изменение топочного процесса в нужном направлении может привести к сокращению выбросов оксидов азота без дорогостоящих мероприятий по очистке дымовых газов. Изучение механизма образования оксидов азота показало, что температурный уровень в топке является основным фактором, влияющим на выход их в продуктах горения, хотя немаловажное значение имеет и концентрация кислорода. Это обстоятельство определяет главные направления борьбы с выбросами NО_Х для котлоагрегатов, работающих на различных видах топлива.

При сжигании мазута в высокофорсированных топочных устройствах в топках с жидким шлакоудалением, когда максимальные температуры в топке достигают 1900... 2000 К, уменьшение температуры в зоне горения также имеет значение, хотя уже не является столь эффективной мерой подавления выбросов NO_x [9].

На рис.4.9. представлена схема классификации теплотехнических методов снижения выбросов оксидов азота с продуктами горения котлоагрегатов, которая охватывает апробированные в промышленности способы борьбы с NO_x при сжигании различных видов топлива [6].

Как показали результаты многочисленных исследований, частичная рециркуляция дымовых газов в топочную камеру является одним из эффективных методов подавления выбросов NO_x. В этом случае дымовые газы на выходе из котла забираются и подаются в топку либо через шлицы под горелками, либо через кольцевой канал вокруг горелок, либо путем подмешивания газов в воздух перед горелками. Последний способ ввода рециркулирующих газов (рис.4.10) обеспечивает наибольшее снижение температуры в зоне горения. Рециркуляция дымовых газов наряду с уменьшением температурного уровня в топке приводит к снижению концентрации кислорода, т.е. к растягиванию зоны горения и более эффективному охлаждению этой зоны топочными экранами. Подмешивая до 20-25% продуктов сгорания в воздух, удается снизить содержание NO_x на 30-35% [8].

Подача воды или пара в ядро факела также приводит к снижению выбросов оксидов азота. Этот способ предусматривает впрыск влаги в количестве 3-5% от расхода топлива, что по аналогии с вводом рециркулирующих газов уменьшает максимальную температуру в зоне горения. По сравнению с обычным сжиганием мазута данный метод позволяет на 10% подавить образование NО_Х. Кроме того, впрыск влаги в топку эффективен не только для подавления оксидов азота, но и для уменьшения образования оксида углерода, углеводородов и сажистых частиц вследствие увеличения их скорости выгорания за счет повышения концентраций радикалов Н и ОН в реакционной зоне [2].

Рис. 4.9. - Классификация способов снижения выбросов оксидов азота

Снижение температуры подогрева и уменьшение избытка воздуха в топке котлоагрегата также несколько сокращают образование NO_x как за счет уменьшения температурного уровня в зоне горения, так и за счет падения концентрации свободного кислорода.

1 -топка котла; 2 - водяной экономайзер; 4 - дымосос;

3 – воздухоподогреватель; 5 - дутьевой вентилятор.

Потоки: I - дутьевой воздух; II - дымовые газы на рециркуляцию;

III - продукты сгорания - в дымовую трубу.

Рис. 4.10. Принципиальная схема способа частичной рециркуляции дымовых газов в дутьевой воздух и топку котлоагрегата

Радикальным способом подавления образования оксидов азота является организация многоступенчатого сжигания топлива. В отличие от традиционного (одноступенчатого) сжигания топливо сжигают в несколько ступеней, подводя на каждой ступени только часть воздуха, необходимого для горения. В котельной практике иногда применяют двухступенчатое сжигание топлива, а в некоторых случаях - трех- и многоступенчатое (если позволяет объем пространства в топочной камере, необходимого для завершения выгорания топлива). Зарубежный и отечественный опыт эксплуатации котлов свидетельствует о возможности в 1,5-2,0 раза уменьшить концентрацию NО_Х в продуктах сгорания при организации двухступенчатого сжигания (по сравнению с обычным сжиганием топлива). Сущность данного метода заключается в том, что в первичную зону горения подается воздуха меньше, чем необходимо теоретически, т.е. α₁ < 1 (α₁= 0.85.. .0,95), а во вторичную зону - с некоторым избытком α₁₁ > 1 (α₁₁ = 1.3... 1,35). В результате в первичной зоне происходят снижение максимальной температуры в ядре факела и уменьшение содержания кислорода, что способствует подавлению образования оксидов азота [10].

Перечисленные теплотехнические способы при комплексном их использовании могут существенно снизить образование оксидов азота в топке. В таблице 4.2 приведены данные по экологической эффективности названных методов подавления оксидов азота в топках котлоагрегатов.

Таблица 4.2

Эффективность теплотехнических способов уменьшения образования оксидов азота в топках котлов при сжигании мазута, %

Снижение избытка воздуха в топке, α_т	Двухступенчатое сжигание	Рециркуляция дымовых газов	Ступенчатое горение при малых α_т	Рециркуляция при малых α_т	Впрыск влаги в факел
33	40	33	73	70	10

Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени. Обратный процесс – выделение растворенного газа из раствора – носит название десорбции.

В абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две фазы – жидкая и газовая и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции). Таким образом, абсорбционные процессы являются одним из видов процессов массопередачи.

На практике абсорбции подвергают большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, составные части которых (одна или несколько) могут поглощаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами или просто компонентами, а не поглощаемые составные части – инертным газом.

Жидкая фаза состоит из поглотителя и абсорбируемого компонента. Во многих случаях поглотитель представляет собой раствор активного компонента, вступающего в химическую реакцию с абсорбируемым компонентом; при этом вещество, в котором растворен активный компонент, будем называть растворителем.

Инертный газ и поглотитель являются носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах. При физической абсорбции инертный газ и поглотитель не расходуются и не участвуют в процессах перехода компонента из одной фазы в другую. При хемосорбции поглотитель может химически взаимодействовать с компонентом. Протекание абсорбционных процессов характеризуется их статикой и кинетикой.

Статика абсорбции, т.е. равновесие между жидкой и газовой фазами, определяет состояние, которое устанавливается при весьма продолжительном соприкосновении фаз. Равновесие между фазами определяется термодинамическими свойствами компонента и поглотителя и зависит от состава одной из фаз, температуры и давления [11].

Кинетика абсорбции, т.е. скорость процесса массообмена, определяется движущей силой процесса (т.е. степенью отклонения системы от равновесного состояния), свойствами поглотителя, компонента и инертного газа, а также способом соприкосновения фаз (устройством абсорбционного аппарата и гидродинамическим режимом его работы). В абсорбционных аппаратах движущая сила, как правило, изменяется по их длине и зависит от характера взаимного движения фаз (противоток, прямоток, перекрестный ток и т.д.). При этом возможно осуществление непрерывного или ступенчатого контакта. В абсорберах с непрерывным контактом характер движения фаз не меняется по длине аппарата и изменение движущей силы происходит непрерывно. Абсорберы со ступенчатым контактом состоят из нескольких ступеней, последовательно соединенных по газу и жидкости, причем при переходе из ступени в ступень происходит скачкообразное изменение движений силы.

Различают химическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа не сопровождается химической реакцией (или, по крайней мере, эта реакция не оказывает заметного влияния на процесс). В данном случае над раствором существует более или менее значительное равновесное давление компонента и поглощение последнего происходит лишь до тех пор, пока его парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления над раствором. Полное извлечение компонента из газа при этом возможно только при противотоке и подаче в абсорбер чистого поглотителя, не содержащего компонента [12].

При хемосорбции (абсорбция, сопровождаемая химической реакцией) абсорбируемый компонент связывается в жидкой фазе в виде химического соединения. При необратимой реакции равновесное давление компонента над раствором ничтожно мало и возможно полное его поглощение. При обратимой реакции над раствором существует заметное давление компонента, хотя и меньшее, чем при физической абсорбции.

Промышленное проведение абсорбции может сочетаться или не сочетаться с десорбцией. Если десорбцию не производят, поглотитель используется однократно. При этом в результате абсорбции получают готовый продукт, полупродукт или, если абсорбция проводиться с целью санитарной очистки газов, отбросный раствор, сливаемый (после обезвреживания) в канализацию.

Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно использовать поглотитель и выделять абсорбируемый компонент в чистом виде. Для этого раствор после абсорбера направляют на десорбцию, где происходит выделение компонента, а регенерированный (освобожденный от компонента) раствор вновь возвращают на абсорбцию. При такой схеме (круговой процесс) поглотитель не расходуется, если не считать некоторых его потерь, и все время циркулирует через систему абсорбер - десорбер - абсорбер.

В некоторых случаях (при наличии малоценного поглотителя) в процессе проведения десорбции отказываются от многократного применения поглотителя. При этом регенерированный в десорбере поглотитель сбрасывают в канализацию, а в абсорбер подают свежий поглотитель.

Условия, благоприятные для десорбции, противоположны условиям, способствующим абсорбции. Для осуществления десорбции над раствором должно быть заметное давление компонента, чтобы он мог выделяться в газовую фазу. Поглотители, абсорбция в которых сопровождается необратимой химической реакцией, не поддаются регенерации путем десорбции. Регенерацию таких поглотителей можно производить химическим методом.

Области применения абсорбционных процессов в отраслях промышленности весьма обширны. Кроме того, производят санитарную очистку выпускаемых в атмосферу отходящих газов (например, очистка топочных газов от SO2, NО₂, СО). Обычно абсорбция предпочтительнее в тех случаях, когда не требуется очень полного извлечения компонента [13].

При абсорбционных процессах массообмен происходит на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому абсорбционные аппараты должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. Исходя из способа создания этой поверхности абсорбционные аппараты можно подразделить наследующие группы:

а) Поверхностные абсорберы, в которых поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости (собственно поверхностные абсорберы) или поверхность текущей пленки жидкости (пленочные абсорберы). К этой же группе относятся насадочные абсорберы, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в абсорбер насадки из тел различной формы (кольца, кусковой материал и т. д.), и механические пленочные абсорберы. Для поверхностных абсорберов поверхность контакта в известной степени определяется геометрической поверхностью элементов абсорбера (например, насадки), хотя во многих случаях и не равна ей.

б) Барботажные абсорберы, в которых поверхность контакта развивается потоками газа, распределяющегося в жидкости в виде пузырьков и струек. Такое движение газа (барботаж) осуществляется путем пропускания его через заполненный жидкостью аппарат (сплошной барботаж) либо в аппаратах колонного типа с различного типа тарелками. Подобный характер взаимодействия газа и жидкости наблюдается также в насадочных абсорберах с затопленной насадкой. В эту же группу входят барботажные абсорберы с перемешиванием жидкости механическими мешалками. В барботажных абсорберах поверхность контакта определяется гидродинамическим режимом (расходами газа и жидкости).

в) Распыливающие абсорберы, в которых поверхность контакта образуется путем распыления жидкости в массе газа на мелкие капли. Поверхность контакта определяется гидродинамическим режимом (расходом жидкости). К этой группе относятся абсорберы, в которых распыление жидкости производится форсунками (форсуночные, или полые, абсорберы), в токе движущегося с большой скоростью газа (скоростные прямоточные распыливающие абсорберы) или вращающимися механическими устройствами (механические распыливающие абсорберы).

Приведенная классификация абсорбционных аппаратов является условной, так как отражает не столько конструкцию аппарата, сколько характер поверхности контакта. Один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может оказаться при этом в разных группах. Например, насадочные абсорберы могут работать как в пленочном, так и в барботажном режимах. В аппаратах с барботажными тарелками возможны режимы, когда происходит значительное распыление жидкости и поверхность контакта образуется в основном каплями [13].

Аппараты мокрой очистки по принципу работы делятся на: полые и насадочные; барботажные и пенные; аппараты ударноинерционного типа; центробежного типа; динамические и турбулентные промыватели.

К полым газопромывателям относится орошаемые жидкостью подаваемые через форсунки участки трубопроводов, промывные камеры или полые форсуночные колонны (скрубберы). Наиболее часто используются скрубберы с противоточным движением фаз газ – жидкость [14].

Работа хемосорберов основана на поглощении газов и паров жидкими или твёрдыми поглотителями с образованием малорастворимых или малолетучих химических соединений. Основными аппаратами для реализации процесса являются насадочные башни (рис.4.11), барботажно-пенные аппараты, скрубберы Вентури и т.п. Хемосорбция – один из распространённых методов очистки отходящих газов от оксидов азота и паров кислот. Эффективность очистки от оксидов азота составляет 0,17…0,86 и от паров кислот, а также диоксида серы – 0,95 [15].

1-насадка; 2-разбрызгиватель

Рис.4.11. Схема насадочной башни

Исходя из рассмотренных способов снижения концентрации загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу можно сделать следующие выводы:

1. применительно к котельной локомотивного депо Хабаровск-2 можно использовать двухступенчатое сжигание мазута в топке котла, впрыск влаги в факел, частичную рециркуляцию дымовых газов, насадочную башню;

2. все эти мероприятия желательно использовать в комплексе, т.к. они взаимно дополняют друг друга;

3. рассмотренные способы очистки не только снижают содержание в отходящих газах окислов азота и оксидов серы, но и попутно снижают концентрацию оксида углерода.

Согласно схеме возможного применения воздухоохранных мероприятий (рис.4.12.) возможно снизить выбросы окислов азота до 1,14 г/с, диоксида серы до 0,6 г/с, оксида углерода до 3,75 г/с.

Рис.4.12. Схема возможного применения воздухоохранных мероприятий для локомотивного депо Хабаровск-2

5 Оценка предотвращённого экономического ущерба при внедрении воздухоохранных мероприятий

5.1 Экономический ущерб от загрязнения атмосферы

В соответствии с Законом Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» промышленное или иное предприятие несет ответственность за соблюдение требований и норм по рациональному использованию природных ресурсов с учетом законов природы, восстановлению и охране земель, атмосферного воздуха, вод, недр, растительного и животного мира, других природных ресурсов, а также возмещает ущерб, причиненный природе в результате его деятельности. По этому закону предприятие обязано своевременно осуществлять природоохранные мероприятия, направленные на снижение и компенсацию отрицательного воздействия на природную среду. Финансирование таких предприятий может происходить за счет собственных средств предприятий, внебюджетных государственных экологических фондов, или общественных фондов охраны окружающей среды, а также фонда экологического страхования [14].

Эффективность природоохранных мероприятий на разных уровнях оценивают с помощью экологических, социальных и экономических показателей-результатов.

Экономический результат выражается в денежной форме и заключается в снижении или предотвращении потерь природных ресурсов, живого и общественного труда, в производственной и непроизводственной сферах и в сфере личного потребления.

Экономическое обоснование природоохранных мероприятий проводится путем сопоставления экономических результатов этих мероприятий с затратами, необходимыми для их осуществления, с помощью системы показателей общей и сравнительной эффективности природоохранных мероприятий.

Экологический ущерб – это понижение качества (полезности) окружающей среды вследствие ее загрязнения. Экономически ущерб выражается суммой дополнительных затрат по воспроизводству и восстановлению качества природных ресурсов в данном регионе до уровня, предшествующего осуществлению загрязнения от рассматриваемого объекта. В настоящее время оценка годового экономического ущерба, нанесенного окружающей среде сбросами загрязняющих веществ в водоемы, выбросами в атмосферу или промышленными отходами предприятий осуществляется с учетом платежей за его компенсацию, установленных предприятиям-загрязнителям в соответствии с действующим законодательством [19].

Налоги за загрязнение ОС относятся к мерам прямого регулирования природоохранной деятельности. Их достаточно сложно применять, в то время как механизм применения природоохранных платежей органично вписывается в функционирующую систему, т.к. создается на базе системы долгосрочных экономических нормативов.

Система природоохранных платежей строится на основе следующих принципов:

платежи должны соответствовать экономической оценке ущерба от загрязнения;
плата предприятия за загрязнение окружающей среды должна возмещать соответствующую часть причиняемого ущерба окружающей среде в регионе;
предприятию должно быть выгодно затрачивать средства на природоохранные мероприятия, поскольку соответствующая сумма будет вычитаться из платы за загрязнение.

Плата за загрязнение окружающей природной среды взимается с организаций независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, на которой они основаны, включая совместные предприятия с участием иностранных юридических лиц, и граждан, которым предоставлено право ведения производственно-хозяйственной деятельности на территории Российской Федерации. В случае, когда подразделения предприятий, расположенные на отдельных от головных предприятий территориях, не являются юридическими лицами и не имеют своих расчетных счетов, плату за загрязнение этими подразделениями вносят головные предприятия. Платежи должны поступать в экологические фонды тех территорий, где расположены такие подразделения. За основу при определении базовых нормативов платы за выбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду приняты нормативы платы за предельно допустимые выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. В связи с изменением уровня цен на природоохранное строительство и по другим направлениям природоохранной деятельности к нормативам платы за загрязнение окружающей природной среды применяются коэффициенты индексации платы. Плата за загрязнение представляет собой форму возмещения экономического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду Российской Федерации, которая возмещает затраты на компенсацию негативного воздействия загрязняющих веществ и стимулирование снижения или поддержание уровня такого воздействия в пределах нормативов, а также затраты на проектирование и строительство природоохранных объектов. Базовые нормативы платы за выбросы конкретных загрязняющих веществ определяются как произведение удельного экономического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в пределах допустимых нормативов или лимитов выбросов на показатели относительной опасности конкретного загрязняющего вредного вещества для окружающей природной среды и здоровья населения и на коэффициенты индексации платы. Базовые нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду рассчитываются для наиболее распространенных загрязняющих вредных веществ [20].

Платежи не являются ни наказанием за вредные выбросы (штрафом), ни разрешением ухудшать экологическую ситуацию региона в пределах финансовых возможностей промышленного объекта. Основное назначение такой реакции общества – стимулировать усилия предпринимателей на внедрение более совершенных малоотходных и экологически щадящих технологий на основном производстве и более эффективных методов и устройств очистки выбросов.

5.2 Оценка экономического ущерба и затрат на его предотвращение

Оценки экономики любого вида деятельности требую рассмотрения производственных затрат и полученных доходов. Применительно к защите атмосферы затраты – это сумма всех средств, израсходованных на указанные цели во всех областях деятельности. Гораздо труднее определить, каков же будет доход или выигрыш. В идеале это должна была бы быть теоретическая сумма затрат от общего ущерба, причинённого отсутствием защиты атмосферы минус сумма реального ущерба, имеющегося при наличии защиты атмосферы. Затраты на защиту атмосферы следовало бы сравнивать с экономией от снижения суммарного ущерба. Практически это невозможно, поскольку имеются сложности в определении стоимости такого ущерба [10].

Хоть это и не просто, но можно сделать аппроксимацию суммарных затрат на защиту атмосферы.

Гораздо сложнее определить реальный ущерб. Невозможно охарактеризовать целый ряд разрушительных эффектов, поскольку они могут проявляться как при наличии других антропогенных или природных воздействий, так и в результате совместного влияния различных компонентов загрязняющих веществ, а наиболее серьёзным эффектам, разрушающим здоровье человека, нельзя дать точную денежную оценку.

Если практически невозможно определить реальный ущерб, то теоретически ущерб от отсутствия защиты атмосферы нельзя даже оценить.

Вследствие указанных трудностей оценки экономических аспектов защиты атмосферы затраты на неё обычно сопоставляют непосредственно с размером реального ущерба. Поскольку в суммарный ущерб не включаются затраты, связанные со здоровьем человека и некоторые другие определённые виды ущерба, то это упрощение не является просто неоправданным, как это могло бы показаться на первый взгляд. Изъятие из рассмотрения ущерба, наносимого здоровью человека, гораздо важнее, чем просто разница между реальным ущербом и тем, который мог бы быть при отсутствии принятия защитных мер.

На диаграмме минимальных суммарных затрат (рис.5.1.) приведено соотношение между затратами на защиту атмосферы и размером ущерба.

Рис.5.1. Определение минимума суммарных затрат на защиту атмосферы

В различных странах оценка экономических аспектов защиты атмосферы существенно различается не только в отношении к серьёзности загрязнения воздуха, но также и в зависимости от законов регламентирующих защиту атмосферы.

Для оценки эффективности отдельных видов сепараторов, спроектированных для ограничения выбросов загрязняющих веществ, были разработаны конкретные методы. С экономической точки зрения, прежде всего следует рассмотреть следующие факторы:

1. капитальные затраты;

2. эксплуатационные затраты: а) энергия, б) обслуживание и ремонт, в) расходуемые и вспомогательные вещества и инструменты (например, вода, увлажнители, химические реагенты, катализаторы), г) лабораторные и измерительные работы (связанные с эксплуатацией сепарационного оборудования), д) исследования и дальнейшие разработки.

Капиталовложения в отделение загрязнений часто составляют значительную часть суммарной стоимости производственного оборудования. Например, в энергетических производствах 6 – 7 % суммарной стоимости строительства электростанций приходится на сепарационное оборудование.

Можно сравнить стоимости различных видов сепараторов. Если стоимость электроосадителей для данного источника выбросов составляет 100%, то стоимость рукавных фильтров для этих же целей составит от 50% до 90%, мокрых скрубберов – 15-90%, а механических коллекторов – 6-30%. Безусловно, необходимо учесть ряд других условий, прежде всего концентрацию выбросов и стоимость конкретного оборудования из выбранного вида его.

Нет никаких сомнений, что загрязнение воздушного бассейна непосредственно приводит к серьёзным разрушительным воздействиям. В настоящее время маловероятно точно определить степень этого ущерба, и едва ли это будет возможно сделать в обозримом будущем [16].

Едва ли точно определим ущерб, наносимый зелёным насаждениям при выращивании сельскохозяйственной продукции, ещё труднее сделать это применительно к лесным массивам, а определение ущерба для растений, не имеющих непосредственной экономической ценности, таким как в городских парках, садах, на цветочных клумбах и т.д., имеющим преимущественно социальную значимость, практически невозможно.

Загрязнение воздушного бассейна наносит ущерб сельскому хозяйству как в растениеводстве, так и в животноводстве. Ущерб сказывается в снижении продуктивности и качества (например, снижении содержания витаминов).

Другие виды ущерба (например, зданиям)могут явиться следствием комбинации природных условий с промышленными выбросами. Материальный ущерб может явиться следствием загрязнения как атмосферы, так и воды. Часто невозможно точно разделить эффекты загрязнения воздуха и разрушения от долговременного хранения и т.п.

Подсчёт финансовых потерь от ущерба здоровью людей, который конечно не является оценкой потерянного здоровья, должен включать минимальные затраты на повышенную заболеваемость (лекарства, медпомощь, продолжительность пребывания в госпиталях, выплаты страховок по здравоохранению, преждевременную нетрудоспособность, исследования и т.д.), а также затраты на оздоровление детей и пациентов из поражённых районов и т.д.

Трудно оценить вторичные отрицательные эффекты, такие как нежелание людей жить и работать в загрязнённых районах, приводящие к оттоку из них рабочей силы, несмотря на некоторые экономические преимущества, предоставленные этим районам и т.д [17].

Стоимость защиты атмосферы, так же как и стоимость нанесённого ущерба, нельзя определить просто и однозначно. Подсчёт этих затрат можно осуществить на узкой или расширенной основе. В более узком смысле затраты включают лишь стоимость защиты воздушного бассейна без эксплуатационных и капитальных затрат на оборудование, ограничивающее выброс загрязняющих веществ, а в широком смысле эти затраты необходимо учитывать.

Ещё более расширенная концепция, хотя она и не применяется на практике, может при рассмотрении затрат на защиту атмосферы включать затраты на новую безотходную технологию или технологию с ограниченным количеством отходов, затраты на строительство «чистых» энергетических источников (атомные электростанции или гидроэлектростанции и т.д.), расширение которых также приведёт к серьёзным ограничениям выбросов от существующих источников.

При оценке затрат на оборудование для защиты воздушного бассейна конечные цифры редко включают стоимость штрафов за загрязнение воздуха и другие наказания, которые следовало не включать в указанную стоимость.

5.3 Расчёт предотвращённого ущерба и срока окупаемости воздухоохранных мероприятий для локомотивного депо Хабаровск-2

Платежи предприятия за нормативный выброс загрязняющих веществ в атмосферу, тыс. руб./год, определяются зависимостью [17]:

, (5.1)

где П_уд.н_i – ставка платы за выброс одной тонны i-го загрязняющего вещества в пределах ПДВ, руб.;

М_i – фактическая масса выброса i-го загрязняющего вещества, т/год;

М_ПДВ_i – масса предельно-допустимого выброса i-го загрязняющего вещества, т/год, при превышении которого плата за выбросы взимается в пятикратном размере.

Ставка платы, руб./т, за нормативный выброс i-го загрязняющего вещества определяется по формуле:

П_уд.н._i = Н_бл.i × К_э.атм×К_и, (5.2)

где Н_бл.i - базовый норматив платы за выброс i-го загрязняющего вещества, руб./т;

К_э.атм – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферы (для Дальнего Востока К_э.атм= 1,4);

К_и – коэффициент индексации (принимаем К_и = 90).

Требуется определить массы выбросов загрязняющих веществ в зависимости от вида и количества израсходованного топлива (М_i), годовой ущерб от загрязнения атмосферы каждым из загрязняющих веществ (П_i) и суммарные значения этих величин. Результаты расчетов сведены в таблицу 5.1. Исходные данные к расчёту: ПДВ_SO₂=3,721т/год, ПДВ_NO₂=0,473т/год, ПДВ_С_O=17,69т/год.

Расчёт платы в пределах ПДВ и сверх нормативов выбросов (по формуле (5.1)) приведён в таблице 5.2.

Таблица 5.1

Таблица расчетов тарифа ущерба от загрязнения атмосферы вредными выбросами

Загрязняющее вещество	M_i, т/год	ПДВ_i, т/год	Н_бл._i, руб./т	П_i, руб./т
Оксид углерода (CO)	778,4	17,69	0,005	11,145
Оксиды азота (NO_х)	498,269	0,473	0,42	25,031
Оксиды серы (SO_х)	378,431	3,721	0,33	154,719
Итого	S 1655,1	S 21,884		S 190,895

Таблица 5.2

Таблица расчёта платы за выбросы в атмосферу локомотивного депо до применения воздухоохранных мероприятий

Загрязняющее вещество	П_i, руб./т	Плата в пределах норм ПДВ_i, руб.	Плата сверх норм ПДВ_i, руб.	Плата за фактический выброс П, руб.
Оксид углерода (CO)	11,145	197,155	42390,56	42587,72
Оксиды азота (NO_х)	25,031	11,840	62301,66	62313,50
Оксиды серы (SO_х)	154,719	575,710	289873,78	290499,49
Итого, плата за выбросы в год составляет:				395400,71

Чистый экономический эффект определяется с целью технико-экономического обоснования выбора наилучших вариантов воздухоохранных решений, различающихся между собой по воздействиям на среду и производственные результаты отрасли, а также для экономической оценки фактически осуществленных мероприятий. Требуется определить экономическую эффективность комплекса природоохранных мероприятий для атмосферы, планируемых в локомотивном депо К, тыс. руб. капитальных вложений и С тыс. руб./год - текущих годовых затрат на эксплуатацию и обслуживание объектов природоохранного назначения [3].

Порядок расчетов. Находим годовую оценку ущербов до (У₁) и после (У₂) проведения воздухоохранных мероприятий в локомотивном депо. Значения У₁ = П, руб./год, значение ущерба У₂, руб./год, определяется по формуле:

, (5.3)

где n – количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ;

У₁_i – платежи за выброс в атмосферу (У₁_i = П_i) i-й примеси, руб./год;

η_ji – эффективность j-го средства очистки по i-й примеси;

m – количество применяемых средств очистки.

Капитальные вложения в природоохранное мероприятие К, руб., определяются как суммарная стоимость применяемых средств очистки:

, (5.4)

где К_j – стоимость j-го средства очистки, тыс. руб.

Текущие затраты (эксплуатационные расходы) С, руб./год, определяются с учетом капитальных вложений для мероприятий по очистке воздуха от газообразных загрязнителей:

С = 0,4К. (5.5)

Формула для определения текущих затрат выбирается в зависимости от того, какая примесь наносит наибольший ущерб.

Используя полученные данные по ущербам до и после предлагаемых природоохранных мероприятий, а также капитальным вложениям и текущим затратам, нетрудно определить экономическую эффективность таких мероприятий. При наличии нескольких вариантов природоохранного мероприятия на одном и том же объекте предпочтение отдается варианту с минимальным сроком окупаемости Т. Срок окупаемости не должен превышать нормативного (Т ≤ Т_н, для объектов энергетики (котельных) Т_н = 8,3 лет, для прочих объектов железнодорожного транспорта Т_н = 6,7 лет).

Рассчитаем предотвращённый ущерб по формуле:

П_эу=У₁ – У₂, (5.6)

Годовая оценка ущерба после проведения воздухоохранных мероприятий в локомотивном депо (5.3):

У₂=42587,72(1-0,85)+62313,5(1-0,33)(1-0,1)(1-0,4)(1-0,8)+

+290499,49(1-0,95)=156146,9руб.

Предотвращённый ущерб составляет:

П_эу=395400,71-156146,9=239253,81руб.

В таблице 5.3 приведена ориентировочная стоимость технических средств очистки отходящих газов для котельной.

Таблица 5.3

Стоимость технических средств очистки отходящих газов для котельной

Наименование технического средства	Ориентировочная стоимость, руб.
Установка впрыска влаги в факел	25000 - 50000
Насадочная башня	30000 – 100000
Устройство двухступенчатого сжигания топлива	40000 - 90000
Устройство частичной рециркуляции дымовых газов	50000 - 95000

Капитальные вложения в воздухоохранные мероприятия рассчитываем по формуле (5.4), принимаем для расчёта наибольшую стоимость:

К=50000+100000+90000+95000=335000руб.

Рассчитываем текущие затраты (эксплуатационные расходы) с учетом капитальных вложений (по формуле (5.5)):

С=0,4∙335000=134000руб./год.

Приведённые затраты, З (руб./год), рассчитываются по формуле:

, (5.7)

З=134000+335000/8,3=174361,45руб./год.

При R > 0 оцениваемый комплекс мероприятий экономически эффективен. Чистый экономический эффект воздухоохранных мероприятий рассчитываем по формуле:

R = П_эу – З, (5.8)

R = 239253,81 – 174361,45 = 64892,36руб.

Срок окупаемости мероприятия, лет:

, (5.9)

Т = = 3,18 лет

Таким образом, расчёты показали, что срок окупаемости выбранных систем защиты атмосферы от вредных выбросов локомотивного депо Хабаровск-2 не превышает нормативного. Следовательно, выбранные системы защиты атмосферы экономически целесообразно применить.

Заключение

Исследование структуры загрязнения атмосферы стационарными источниками железнодорожного транспорта показывает, что порядка 90 % валового объема загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу линейными предприятиями, приходится на долю энергетических теплоагрегатов котельных, около 5 % загрязняющих веществ выбрасывается в атмосферу при работе энерготехнических теплоагрегатов (кузнечных печей, агрегатов термической обработки изделий, сушильных установок и т.д.), использующих твердое, жидкое и газообразное топливо. Приблизительно такое же количество загрязняющих веществ попадает в атмосферу от технологических агрегатов (станков, моечных ванн, окрасочных камер, сварочных постов и т.д.) [20].

В процессе дипломного проектирования были исследованы следующие вопросы:

- климатические особенности и состояние атмосферы г. Хабаровска;

- привнесение загрязняющих веществ в атмосферу технологическими процессами локомотивного депо Хабаровск-2;

- влияние загрязняющих веществ на окружающую среду и здоровье человека;

- распределение концентрации загрязняющих веществ от главного источника выбросов в атмосферу локомотивного депо – дымовой трубы парокотельной;

- методическое обеспечение нормирования предельно допустимых выбросов в атмосферу загрязняющих веществ парокотельной локомотивного депо.

Результатами дипломного проектирования стали:

- расчёт фактических выбросов в атмосферу загрязняющих веществ парокотельной локомотивного депо Хабаровск-2;

- расчёт предельно допустимых выбросов в атмосферу загрязняющих веществ парокотельной;

- разработка воздухоохранных мероприятий для локомотивного депо Хабаровск-2;

- оценка предотвращённого ущерба в результате внедрения на парокотельной выбранных систем защиты от выбросов в атмосферу;

- экономическая оценка рентабельности и срока окупаемости предложенных воздухоохранных мероприятий.

При применении рекомендованных в настоящем дипломном проекте воздухоохранных мероприятий возможно снизить выбросы окислов азота с 15,8 г/с до 1,14 г/с, оксидов серы с 12 г/с до 0,6 г/с, оксида углерода с 25,2 г/с до 3,75 г/с. Расчёты показали, что срок окупаемости выбранных систем защиты атмосферы от вредных выбросов локомотивного депо Хабаровск-2 не превышает нормативного и составляют 3,18 года.

Список литературы

1. Безопасность жизнедеятельности: Учебник [Текст]/ Под ред. проф. Э.А. Арустамова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский Дом «Дашков и Ко», 2000. – 678с.

2. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов [Текст]/ С.В. Белов, Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1999. – 448с.: ил.

3. Глухов, В.В. Экономические основы экологии: Учебник [Текст]/ Глухов В.В., Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П. – С.-Пб.: Специальная Литература, 1997. - 304 с.

4. Данилов-Данильян, В.И. Экология, охрана природы и экологическая безопасность [Текст] / В.И. Данилов-Данильян. - М.: МНЭПУ, 1997 г. – 246с.

5. Данилов-Данильян, В.И. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? [Текст] / В.И. Данилов-Данильян. - М.: МНЭПУ, 1997 г. – 185с.

6. Зельдович Я.Б. Окисление азота при горении [Текст] / Я.Б. Зельдович. – М.: АН СССР, 1947. – 350с.

7. Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды. [Текст] / – М.: ВНИИЖТ, 1998. – 43с.

8. Катин, В.Д. Защита окружающей среды при эксплуатации печных и котельных установок: Монография. [Текст]/ В.Д. Катин. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. – 174с.

9. Катин, В.Д. Экологическая эффективность горелочных устройств
трубчатых печей [Текст] / В.Д. Катин, И.Г Киселев, А.Р. Эйсмон. - М., ЦНИИТЭ-нефтехим. 1993. - Вып. 3.- 56 с

10. Катин, В.Д. Анализ состояния и перспективы совершенствования
парка горелочных устройств для трубчатых печей [Текст] / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС / ЦНИИТЭнефтехим, – М., 1994. – С. 95-98

11. Кожин, Н.А. Анализ состояния печного парка и пути повышения
его экономичности [Текст] / Н.А. Кожин, В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС / ЦНИИТЭнефтехим, - М. –1987. - № 4. - С. 40-42

12. Катин, В.Д. Загрязнение воздушного бассейна на транспорте и пути его предотвращения: Учеб. пособие [Текст]/ В.Д. Катин, Е.И.Мельник. – Изд-во ДВГУПС, – Хабаровск: ДВГУПС, 2003. – 79с.

13. Катин, В.Д. Повышение эффективности использования топлива в трубчатых печах НПЗ и охрана окружающей среды [Текст] / В.Д. Катин. - Хабаровск: изд-во РИОТИП, 2004. – 240с.

14. Крылов, В.К. Основы экологии и охраны окружающей среды: Учебное пособие [Текст]/ В.К. Крылов.– М.: Изд-во ВЗИИТа, 1995. – 66 с.

15. Маслов, Н.Н. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте: Учеб. для вузов. [Текст]/ Н.Н. Маслов, Ю.Н. Коробов. - М.: Транспорт, 1996. – 238 с.

16. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час [Текст] / С.-П.: «Интеграл», 1999. – 53с.

17. Методика расчета природоохранных затрат предприятий железнодорожного транспорта [Текст] / – М.: ВНИИЖТ, 1995. – 25 с.

18. Никитин, С.П. Эколого-экономические основы экспертизы объектов: Методическое пособие [Текст]/ С.П. Никитин. – Иркутск: ИрИИТ, 1994. – 57 с.

19. Охрана окружающей среды: Учеб. для техн. спец. Вузов [Текст]/ Под ред. С.В. Белова. 2- изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1991. – 319 с.

20. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на железнодорожном транспорте: Уч. пособие [Текст] /Под ред. проф. Н.И. Зубрева, Н.А. Шарповой. – М.: УМК МПС РФ, 1999. – 592 с.

21. Сигал, И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива [Текст] / И.Я. Сигал. – Л.: Недра, 1988. – 312с.

22. Справочник по котельным установкам малой производительности [Текст] / Под ред. И.М. Полтарецкий. – М.: «Энергия», 1996. – 247с.

23. Производственные и отопительные котельные [Текст] / Под ред. Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис, Э.Я.Берзиньш.- 2-е изд., перераб. – М.: Энергатомиздат, 1984.- 248с., ил.

24. Протасов, В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России [Текст] / В.Ф. Протасов - М.: Финансы и статистика, 1999 г. – 156с

25. Тимофеева, С.С., Экология: Учебное пособие [Текст] / С.С. Тимофеева, Ю.В. Шешуков. – Иркутск: ИрГТУ, 2001. – 172 с.

26. Трубчатые печи. [Текст] / Под ред. Ц.А. Бахшияна. -
М.: Химия, 1989. - Вып. 5 (15). - 240 с.

27. Цховребов, Э.С. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте. [Текст] / Э.С. Цховребов. - М.: Космосинформ, 1996. – 527 с.

Скачать дипломную работу

Если Вас интересует помощь в НАПИСАНИИ ИМЕННО ВАШЕЙ РАБОТЫ, по индивидуальным требованиям - возможно заказать помощь в разработке по представленной теме - Разработка воздухоохранных мероприятий ... либо схожей. На наши услуги уже будут распространяться бесплатные доработки и сопровождение до защиты в ВУЗе. И само собой разумеется, ваша работа в обязательном порядке будет проверятся на плагиат и гарантированно раннее не публиковаться. Для заказа или оценки стоимости индивидуальной работы пройдите по ссылке и оформите бланк заказа.