Пути снижения концентраций вредных веществ в воздухе на пунктах реостатных испытаний тепловозов

8. Парсаданов 1.В. Пщвищення якосп i конкурентоспроможностi дизелiв на 0CH0Bi комплексного паливно-екологiчного критерiю: Монографiя. - Харкiв: Видавничий центр НТУ „ХПГ, 2003.-244 с.

УДК 504.06:629.424.1

Паламарчук Н.В., д.т.н., профессор

ПУТИ СНИЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ НА ПУНКТАХ РЕОСТАТНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ТЕПЛОВОЗОВ

Постановка вопроса. Работающие тепловозы являются одним из крупных источников выброса в атмосферу вредных веществ в виде окиси углерода, сажи, окислов азота, углеводородов и других веществ. Концентрации этих вредных веществ в отработавших газах в тысячи раз выше допустимых. Эти выбросы загрязняют окружающую атмосферу в больших объемах и на больших площадях. Исследованиями установлено [1], что за счет этих выбросов концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы в районе пункта реостатных испытаний превышают допустимые пределы в десятки раз.

Целью исследования являлось показать, что в настоящее время из всех известных способов снижения концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы приемлемым по технологическим и экономическим параметрам является рассеивание отработавших газов в большом объеме атмосферного воздуха.

Основная часть. Возможны три пути снижения степени загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами тепловозов:

- уменьшение концентрации вредных веществ в процессе сгорания топлива в цилиндре двигателя;

- обезвреживание вредных веществ в отработавших газах;

- рассеивание газов в атмосферном воздухе.

Уменьшение образования вредных веществ при сгорании топлива достигается выбором рациональной формы камеры сгорания, оптимизацией процесса каплеобразования, выбором рационального угла опережения подачи топлива и обеспечением нормальной рециркуляции отработавших газов. Так Коломенское машиностроительный завод [2] за счет осуществления указанных выше факторов, а также за счет организации внутренней рециркуляции газов в цилиндре и за счет двухстепенчатой подачи топлива снизили образование вредных веществ в двигателе 5Д49. Эти факторы обеспечили конкурентоспособность этого двигателя на рынке стран Евросоюза. Вместе с тем, за счет этих мероприятий удается снизить выбросы вредных веществ всего лишь на 20..30% , и не позволяет в полной мере решить проблемы загрязнения атмосферы в целом.

Обезвреживание отработавших газов позволяет снизить выбросы вредных веществ на 70..90%. Однако все известные технологии обезвреживания вредных газов сопряжены со значительными капитальными и эксплуатационными затратами и требуют использования достаточно громоздкого и дорогостоящего оборудования. В отработавших газах тепловозов основными токсичными веществами являются окись азота N0 и двуокись азота N0^ Их обезвреживание достигается восстановлением до атомарного или молекулярного азота, для чего требуются комплекс химических реагентов - восстановителей (аммиак, карбамид и др.). Все это приводит к значительным затратам по очистке газов.

Рассеивание вредных веществ не решает проблему загрязнения атмосферы в целом, однако этим способом можно снизить концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы. Этот способ, как правило не сопряжен с большими капитальными затратами, практически не требует эксплуатационных затрат и по этой причине широко используется в ряде отраслей народного хозяйства.

При поездной работе тепловозов рассевание отработанных газов происходит естественным путем и превышение местных концентраций вредных веществ над допустимыми значениями их в атмосферном воздухе не наблюдается. На пунктах реостатных испытаний тепловоз является „точечным" источником газовыделений и в приземном слое атмосферы создаются концентрации вредных веществ превышающие предельные.

Для рассеивания вредных веществ над источником газовыделений устанавливают обычно газоотводящий цилиндрический канал, за счет которого увеличивается высота выброса газов и улучшается процесс

рассеивания газов. Такой канал над выхлопным патрубком тепловоза устанавливают с разрывом по газовому потоку. В месте разрыва происходит подсасывание атмосферного воздуха, и канал в этом месте работает как эжектор. Движение газовоздушной смеси в отводящем канале происходит при этом за счет кинетической энергии газового потока, выходящего из выхлопного патрубка тепловоза.

Исследования показали, что эффективность рассевания в значительной степени зависит от соотношения геометрических размеров эжекторного устройства, расстояния входного конфузора над выхлопным патрубком тепловоза и количества подсасываемого воздуха.

Для выбора рациональных параметров эжекторного устройства разработана специальная методика. Расчеты по этой методике показали, что необходимая высота эжекторного устройства для рассеивания отработавших газов в 1,5 раза меньше по сравнению с высотой газоотводящего цилиндрического канала, используемого в настоящее время для этой же цели. Это значит, что использование эжекторного устройства позволит снизить расходы на изготовление и монтаж такого устройства также в 1,5 раза.

Выводы. Показано, что на современном этапе развития техники и технологии снижения концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе является их рассеивание в большом объеме атмосферного воздуха, при этом для уменьшения затрат следует использовать не обычный канал цилиндрической формы, а эжекторное устройство, позволяющее снизить расходы на его установку в 1,5 раза.

Список литературы

1. Черняк Ю.В., Трубiхiн О.В., Бондар О. А. Вплив роботи тепловозiв при 1'х реостатних випробуваннях на приземну концентращю шкщливих речовин / Сб. ДонДАБА. Технолопя, оргашзащя, мехашзащя та геодезичне забезпечення будiвництва. № 2005-7(55), стор. 97...100

2. ОАО «Коломенский завод», Экологический пункт. Д49Ф1, Ыш.260408