Контрольная работа Розрахунок рівней викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами автомобільних двигунів та р
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
РОЗРАХУНОК РІВНЕЙ ВИКИДІВ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН З ВІДПРАЦЬОВАНИМИ ГАЗАМИ АВТОМОБІЛЬНИХ ДВИГУНІВ ТА РІВНЕЙ ЕКОКОМПЕНСАЦІЙ
1. Методика розрахунку рівней викидів ШР з ВГ автомобільних двигунів для міського автомобільного парку
В більшості випадків для кількісної оцінки шкідливих речовин, які викидаються автомобілями з ВГ, користуються експериментальними даними по рівнях питомих пробігових викидів середнім автомобілем з кожної окремої групи автомобілей: легкові, вантажні, автобуси з різноманітними типами ДВЗ (бензиновими, дизельними, на зрідженому газі та ін.).
Розрахунок за пробіговим викидом середнього автомобіля дозволяє визначити "умовний викид" ШР в атмосферу. Для визначення більш реальних значень викидів ШР необхідне коректування значень пробігових викидів в залежності від різних природно- кліматичних умов, умов руху та технічного стану автомобілей. В результаті для автомобільного парку міста (регіону) маса викинутої за розрахунковий період шкідливої речовини (Мі) (при наявності груп автомобілей з різними ДВЗ) може визначатися за наступною залежністю
де
Звичайно враховуються наступні фактори впливу:
- середній вік парку, рівень технічного стану автомобілей та двигунів;
- природно-кліматичні умови експлуатації автомобілей (температура, тиск, вологість навколишнього повітря) у регіоні;
- відміна фактичних режимів руху автомобілей від того, який використовується, при випробуванні для визначення пробігового викиду і-ї ШР з ВГ автомобіля j-ї групи з двигуном k-го типу.
Розрахунок для окремих територій (держава, область, місто, населений пункт) проводиться для парку автомобілей, які зареєстровані в даному регіоні на розрахунковий період. Факторні коефіціенти (Rijkn) можуть визначатися, наприклад, з використанням різних даних. На рисунку 1 представлені дані по зміненню питомих пробігових рівней викидів ШР від року випуску автомобілей.
При використанні, наприклад на легкових автомобілях, систем з окислювальною каталітичною нейтралізацією ВГ пробігові викиди CO та CH знижуються відповідно в середньому у 6 та 2,5 разів. При використанні систем з окислювально-відновною (біфункціональною) каталітичною нейтралізацією ВГ питомі пробігові викиди CO, CH та NO2 знижуються відповідно у 2 та 10, 30 разів.
Треба відзначити, що для більш глибокого урахування та розуміння ступеня забруднення атмосферного повітря автотранспортом та особливо автомобілями з дизельними двигунами необхідно також знати пробігові викиди з ВГ автомобілей: оксидів сірки (SO2), сажових часток (Сж), канцерогенних вуглеводнів, в якості індикатора яких прийнятий бенз(а)пірен (БП), і альдегідів (RCHO). У відповідності до приведених даних раніше, наприклад, питомі пробігові рівні викидів БП з ВГ легкових автомобілей типу ГАЗ-31-029 з бензиновими двигунами складають 8,87*10-6 г/км. З використанням на вказаних автомобілях систем окислювальної чи біфункціональної каталітичної нейтралізації ВГ забезпечується зниження пробігового викиду БП приблизно до 0,5*10-6 г/км, тобто майже в 20 разів. Використанння на автомобілях систем каталітичної нейтралізації ВГ забезпечить також суттєве зниження питомих пробігових рівней викидів альдегідів та сажових часток. Однак, як відмічалося раніше, для надійної роботи нейтралізаторів необхідне використання в автомобілях неетильованих бензинів з гранично низьким вмістом сірки.
На рисунку 2 приведені дані по фактичним коефіціентам функціонально пов`язаних із середнім віком автомобілей (τ, роки) та їх технічним станом (ТС).
В основу побудування графіка змінення Rтс прийнято передумову, що рівень технічного стану, який впливає на рівні викидів ШР, які розглядаються, представляє собою міру охоплення експлуатуємих автомобілей контролем на токсичність. У відповідності до цього за нульовий рівень прийнятий такий стан, коли всі автомобілі перед виїздом проходять контроль на токсичність та автомобілі з перевищенням норм не випускатимуться для подальшої експлуатації. За одиницю прийняте таке положення, коли контрольна перевірка токсичності в експлуатації повністю відсутня. За рівень, рівний 0,5, принімають положення, коли всі автомобілі при ТО-2 проходять контроль на токсичність.
Одну з методик розрахунку викидів шкідливих речовин у атмосферу автомобільним транспортом розроблено Міністерством статистики України та підтверджено Міністерством охорони навколишнього середовища України в 1992 році. В основу методики полягає середній питомий викид ШР по автомобілям окремих груп з різними типами ДВЗ та врахунком виду палива, яке використовується:
- вантажні та спеціальні вантажні з бензиновими двигунами, а також ті, що працюють на зрідженому газі;
- вантажні і спеціальні вантажні дизельні;
- вантажні газобалонні, що працюють на стисненому природному газі;
- автобуси з бензиновими ДВЗ, а також ті, що працюють на зрідженому нафтовому газі;
- автобуси дизельні;
- легкові службові та спеціальні;
- легкові індивідуального користування.
В загальному переліку ШР враховуються тільки три інгредієнти: оксид вуглецю (СО), неспалені (неканцерогенні) вуглеводні СН та оксиди азоту (NOx). Для кожної групи автомобілей маса викиду конкретної ШР визначається за формулою
де
де
Таблиця 1 - Показники питомого викиду ШР автомобілями з конкретними двигунами.
| | Група автомобілей | mi, г/км | ||
CO | CH | NOx | ||
| 1 | Вантажні та спеціальні вантажні з бензиновими двигунами, а також ті, що працюють на зрідженому газі | 49,6 | 10,7 | 6,3 |
| 2 | Вантажні і спеціальні вантажні дизельні | 10,5 | 6,2 | 6,4 |
| 3 | Вантажні газобалонні, що працюють на стисненому природному газі | 22,3 | 7,9 | 6,0 |
| 4 | Автобуси з бензиновими ДВЗ, а також ті, що працюють на зрідженому нафтовому газі; | 45,6 | 8,5 | 6,2 |
| 5 | Автобуси дизельні | 10,8 | 6,2 | 6,4 |
| 6 | Легкові службові та спеціальні | 14,9 | 1,3 | 1,8 |
| 7 | Легкові індивідуального користування | 14,1 | 1,2 | 1,7 |
Таблиця 2 - Показники впливу рівня технічного стану автомобілей.
| | Група автомобілей | Пk | ||
CO | CH | NOx | ||
| 1 | Вантажні та спеціальні вантажні з бензиновими двигунами, а також ті, що працюють на зрідженому газі | 1,933 | 1,838 | 0,87 |
| 2 | Вантажні і спеціальні вантажні дизельні | 1,933 | 1,666 | 0,9 |
| 3 | Вантажні газобалонні, що працюють на стисненому природному газі | 1,631 | 1,443 | 0,87 |
| 4 | Вантажні газобалонні, що працюють на стисненому природному газі | 1,933 | 1,638 | 0,87 |
| 5 | Автобуси дизельні | 1,918 | 1,638 | 0,9 |
| 6 | Легкові службові та спеціальні | 1,711 | 1,596 | 0,9 |
| 7 | Легкові службові та спеціальні | 1,711 | 1,596 | 0,9 |
Дані по пробігу автомобілей всіх груп, крім автомобілей легкових індивідуального користування, вміщуються в статистичній звітності форми № 1-Тр (Шос) "Отчёт о автотранспорте". Розрахунок пробігу легковими автомобілями індивідуального користування, в тому числі автомобілей, що належать кооперативам та малим підприємствам, виробляється на підставі паспортних даних про витрати палива на
Таблиця 3 - Показники розрахунків рівней викидів ШР автотранспортом України.
| Номери груп автомобілей (табл. 1) | Річний пробіг груп автомобілей, млн.км/рік | Рівні викидів ШР, т/рік | ||
CO | CH | NOx | ||
| 1 | 472,4 | 57316,7 | 10544,3 | 2391,1 |
| 2 | 70,6 | 2539,9 | 940,3 | 476,5 |
| 3 | 180,6 | 8465,5 | 2104,0 | 1013,2 |
| 4 | 253,0 | 27992,5 | 4517,6 | 1376,3 |
| 5 | 22,0 | 754,4 | 285,7 | 148,5 |
| 6 | 315,0 | 9979,2 | 913,8 | 595,4 |
| 7 | 270,3 | 8095,1 | 735,0 | 486,5 |
| сума за рік | 1583,9 | 115143,3 | 20040,7 | 6487,5 |
Якщо є дані по випробуванням, наприклад, легкового автомобіля на стенді з біговими барабанами за Європейським їздовим циклом у відповідності до ОСТу 37.001.054- 86, то розрахунок річного рівня викидів і-ї ШР автомобілем j-ї групи може проводитись за наступними залежностями
чи
де
Таблиця 4 - Залежність річного рівня викидів ШР від сроку експлуатації автомобіля.
| Срок експлуатації автомобіля | КТС | |||
CO | CH | NO2 | БП | |
| до 2-х років | 1 | 1 | 1 | 1 |
| від 2 до 5 років | 1,3 | 1,2 | 0,95 | 1,3 |
| від 5 до 10 років | 1,5 | 1,4 | 0,93 | 1,7 |
| більше 10 років | 1,7 | 1,6 | 0,9 | 2,0 |
Нижче приводиться розрахунок річного рівня викидів СО, СН, NO2 та БП з ВГ легкового автомобіля з транспортного господарства АТ "ХарП" типу ГАЗ-31 із сроком експлуатації від 5 до 10 років (середньорічний пробіг вказаного автомобіля в Харкові відповідає 120 тис.км, річні витрати бензину АИ-93 - 12 т). Пробіг автомобіля за випробування за Європейським їздовим циклом відповідає
Результати досліджень легкового автомобіля типу ГАЗ-31 з карбюраторним та дизельним двигунами однакової потужності представлені відповідно в таблицях 5 та
Таблиця 5 - Дані за результатами досліджень автомобіля ГАЗ-31 з карбюратоним двигуном.
Параметри | Шкідливі речовини (карбюраторний двигун) | |||
CO | CH | NO2 | БП | |
| mil, г/км | 4,9 | 2,3 | 2,2 | 6,3*10-6 |
| mig, г/кг | 48,8 | 22,4 | 21,3 | 62,2*10-6 |
| Mi, кг/рік | | | | |
Примітка. В чисельнику приведені дані по Мі, які розраховуються через mil, а в знаменнику - через mig.
Таблиця 6 - Дані за результатами досліджень автомобіля ГАЗ-31 з дизельним двигуном.
| Пара-метри | Шкідливі речовини (дизельний двигун) | |||||
CO | CH | SO2 | NO2 | Сж | БП | |
| mil, г/км | 1,67 | 0,28 | 2,2 | 1,2 | 0,25 | 32*10-6 |
| Mi, кг/рік | 301 | 47 | 264 | 134 | 51 | 6,5*10-6 |
Треба відмітити, що показник mil для вантажних автомобілей та автобусів з бензиновими двигунами вище від представлених в таблиці 5 (в середньому):
за CO - в 3 рази, за CH - в 4 рази, за NOX - в 3,5 рази, за БП - у 5 разів. Для вантажних автомобілей та автобусів з дизельними двигунами вказаний показник вище від представлених в таблиці 6 відповідно: за CH - в 3 рази, за NOX - в 3,5 рази, за БП - на порядок (з урахуванням осаджування канцерогенних вуглеводнів на сажових частках).
Розрахунок річного викиду вказаних ШР всієї експлуатуємої в місті групи автомобілей розглядаємого типу може вироблятися за формулою
де
Для всього автомобільного парку міста, яке розглядається, маса викинутого за розрахунковий період τ шкідливої і-ї речовини може визначатися за наступними залежностями
або
де
Можливе також урахування факторних коефіціентів, яке пов`язане з атмосферними умовами експлуатації автомобілей.
В роботі розглядається приведена маса річного викиду забруднення в атмосферу з джерела, якавизначається за формулою
де
де
Показники аі та аj, поправки αi, αj, βi, βj, δi, δj - безрозмірні.
Показникам Аі та Аj при їх обчисленні привласнюється розмірність ум.т/т. Чисельне значення показників аі та аj визначається за формулою
де
2 Оцінка питомих рівней платежів (екокомпенсацій) за викиди у атмосферу ШР автотранспортними засобами
Згідно з методикою [17], яку підтверджено Міністерством екологічної безпеки України, розмір річних платежів за викиди в атмосферу ШР пересувними джерелами забруднення встановлюється на основі базових нормативів платежів, які визначаються видом та кількістю рідкого палива, яке спалюється, за наступною формулою
де
Коефіціент КТ залежить від чисельності мешканців населеного пункту, його народогосподарського значення та розраховується за формулою
де
Таблиця 7 - Показники коефіцієнту, які залежать від чисельності мешканців населеного пункту.
| Чисельність населення, тис. чол. | Кнас |
1 | 2 |
До 100 | 1,0 |
| 100,1-250 | 1,2 |
| 250,1-500 | 1,35 |
| 500,1-1000 | 1,55 |
| більше 1000 | 1,8 |
Таблиця 8 - Показники коефіцієнту, які залежать від народогосподарського значення населеного пункту.
Тип населеного пункту | Кф |
| Невеликі міста, районні центри, селища районного підпорядкування та села | 1,0 |
| Багатофункціональні центри (обласні центри, крупні промислові міста та транспортні вузли і т.п) | 1,25 |
| Курортні центри та т.п. | 1,65 |
Таким чином, для міста Харкова в 1997 році
Отже, рівень платежів за забруднення атмосфери у Харкові одним легковим автомобілем з карбюраторним двигуном типу ГАЗ-31 (річні витрати бензину- 12 т) при дослідженнях автотранспортного господарства АТ "ХарП" складають:
- при використанні етильваного бензину
- при використанні неетильованого бензину
Рівень платежів за забруднення атмосфери Харкова одним легковим автомобілем пипу ГАЗ-31 з дизельним двигуном (витрати дизельного пального- 10 т) складає 10,68 грн/рік.
Річні витрати палива індивідуальним легковим автомобілем вказаного типу приблизно в 10 разів менше, тоді і плата за екологічний збиток (у відповідності до вказаної методики) складатиме - одну-дві гривні за рік.
Треба відмітити, що вказана методика не враховує істиного рівня забруднення атмосфери міста, рівней викидів транспортними засобами шкідливих інгредієнті,їх відносної небезпечності, сумуючої дії низки ШР на людину, явищ синергізму, при яких у атмосфері, наприклад, під дією сонячної радіації, синтезуються ще більш небезпечні для людини ШР (нітроканцерогенні ШР, які володіють мутагенними властивостями, та ін.). Крім того, такий методичний підхід не стимулює володарів до покращення екологічних показників автомобілей, в тому числі до використання високоефективних каталітичних нейтралізаторів ВГ, до приймання автомобілей у технічно справному стані та ін.
Тому, з метою широкого обміркування фахівцями запропоновано наступну методику оцінки часткового рівня екокомпенсацій за забруднення атмосфери і(вище допустимих рівней) шкідливими інгредієнтами, що викидаються з ВГ автомобіля j-ї групи. Річний рівень екокомпенсації визначається наступною залежністю
П΄аа=
де
Кі- необхідний (мінімальний) рівень зменшення викиду і-ї ШР для забезпечення часткової участі автомобіля у зниженні концентрації вказаної ШР в атмосфері міста до гранично допустимих рівней [ГДКі]СД:
Таблиця 9 - Частковий рівень екокомпенсації за забруднення атмосфери шкідливими інгредієнтами
| Показ- ники | Шкідливі інгредієнти | ||||||
| CO | CH | SO2 | NO2 | Сж | НСНО | БП | |
| [ГДКі]сд, мг/м3 | 3 | 1,5 | 0,05 | 0,04 | 0,05 | 0,003 | 10-6 |
| [ГДКі]м.р, мг/м3 | 5 | 5 | 0,5 | 0,085 | 0,15 | 0,035 | - |
| Клас не- безпеки | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 |
| Ні, грн/т | 2 | 3 | 53 | 53 | 87 | 132 | 67871 |
| аі | 1 | 2 | 60 | 75 | 60 | 1000 | 3·106 |
| bi | 1 | 1 | 2 | 3 | 3 | 4 | 6 |
| Н΄і, грн/т | 2 | 4 | 240 | 450 | 360 | 8000 | 36·106 |
де Ні - величина базових нормативів платні, які прийняті для стаціонарних джерел забруднення.
Для забруднення речовин, які не мають підтверджених [ГДКі]СД чи які не ввійшли в поданий перелік, базові нормативи платні Ні обираються згідно з їх класом небезпек:
Розрахункова залежність для запропонованих нормативів платні
де
Сж - сажові частиці, на яких в значній ступені сорбуються канцерогенні вуглеводні;
НСНО - формальднгід, який також володіє канцерогенними властивостями.
Згідно з методикою, яка запропонована, рівень екокомпенсації за перебільшення допустимих рівней забруднення атмосфери Харкова оксидами азоту та бенз(а)піреном, які викидаються з ВГ одного легкового автомобіля типу ГАЗ-31 з карбюраторним двигуном, складає (табл. 5):
Можливий рівень екокомпенсації за перебільшення допустимих рівней забруднення атмосфери Харкова оксидами сірки та азоту, сажі та бенз(а)пірену, які викидаються з ВГ одного легкового автомобіля типу ГАЗ-31 з дизельним двигуном,складе (табл. 6):
В розрахунку не враховувались рівні викидів СО та СН, тому що їх концентрації в атмосфері Харкова в1996 році не перебільшували допустимих рівней концентрації.
Таким чином, рівень екокомпенсації, який отриманий за методикою, що пропонується, вище рівня, визначаємого в узгодженні з методикою, підтвердженою Міністерством екобезпеки України (зараз Мінекоресурсів), на порядок і більше; в більшій мірі характеризує співвідношення екологічного збитку та часткової екокомпенсації, а також взаємозв`язок ланцюга: реальний стан забрудненості атмосфери міста та умов експлуатації автомобільного транспорту. Головне при цьому, щоб екокомпенсація мала цільовий характер та була спрямована на заходи, які пов`язані з комплексною екологізацією автомобілей та транспортних потоків.
Примітка. При визначенні П`аа можуть також враховуватись коефіціенти Кт та Кінд, якщо необхідно вирішити гострі локальні (регіональні) екологічні прблеми. Крім того, місцевими органами самоуправління в конкретному населеному пункті може використовуватись коефіціент кратності платні (в диапазоні 1 < Кпі ≤ 5) за гранично небезпечну ШР, яка визначає забруднення в узгодженні з методикою платежів за надлімітний викид ватмосферу забруднюючої речовини.
В такому випадку річний рівень екокомпенсації може визначатись за наступною залежністю
Для легкового автомобіля типу ГАЗ-31 вказаний річний рівень екокомпенсацій може складати: при використанні карбюраторного двигуна (бензин неетильований, Кпі=1) - 265 грн/рік; при використанні дизельного двигуна (дизельне паливо ДЛ, Кпі=1) - 890 грн/рік.
У відповідності до викладеного для автомобіля з бензиновим двигуном ФБЕНЗ=0,89, а для того ж автомобіля з дизелем ФДИЗ=1,82 чи відносний показник ФДИЗ/ ФБЕНЗ=2,04. Таким чином, ступінь забруднення атмосферного повітря міст автомобілями з дизельними двигунами може бути вище приблизно в 2 рази порівняно з автомобілями з бензиновими двигунами.
З приведених вище даних маємо, що основні напрямки у знижці забруднення атмосфери міст повинні бути, в першу чергу, пов`язані із скороченням рівней викидів визначаючих це забруднення ШР: канцерогенних речовин, оксидів азоту та сірки, а також твердих (сажових часток). Для стимулювання заходів, спрямованих на зменшення рівней викиду вказаних ШР з ВГ автомобілей, доцільно не збирати екокомпенсації з володарів транспортних засобів, двигуни яких працюють на газоподібних паливах чи які обладнані діючими високоефективними каталітичними нейтралізаторами ВГ, тому що такі автомобілі викидають в атмосферу значно менше ШР. Для розширення використання неетильованих бензинів та малосірчастих дизельних палив, а також палив з гранично низьким вмістом ароматичних вуглеводнів, в першу чергу ву великих містах України, необхідно цілеспрямовано та розумно використовувати економічно- адміністративні важелі дії на виробників палив, ринок їх збуту та споживачів.
3 Розрахунок економічної доцільності природоохоронного заходу
Економічна доцільність впровадження на автомобілях типу ГАЗ-31 системи каталітичної нейтралізації (ОСНВГ) при роботі його на газовому паливі (пропан-бутан) оцінюється за допомогою внутрішньої норми прибутку (ВНП) та чистого приведеного добутку (ЧПД) при з`ясованій величині дисконту
де
Термін окупності капітальних вкладів пректу складає 5 років;
добуток від реалізації природоохоронного заходу складає за роками реалізації проекту, відповідно 0, 20, 20,12,10 тис.грн.;
поточні витрати на експлуатацію ОПФ - 2,4 тис.грн;
капітальні вклади KVt=50 тис.грн. проводяться в рівних частинах від загального об`єму в перші 2 роки;ставка дисконту r=28%.
При підрахунках маємо наступні дані в таблиці 10.
Таблиця 10 - Значення потоку платежів та ЧПД при впровадженні природоохоронного заходу.
| Роки | P(t), тис.грн. | ЧПД, тис.грн. |
| 1 | 0,1 | -24,9 |
| 2 | 20,1 | -9,2 |
| 3 | 20,1 | 3,05 |
| 4 | 12,1 | 8,8 |
| 5 | 10,1 | 12,5 |
Рисунок 3 - Значення чистого приведеного добутку при впровадженні природоохоронного заходу.
При даній величині дисконту (r=28%) ЧПД від реалізації природоохоронного заходу складає 12,5 тис.грн.
ВНД(IRR) - величина внутрішньої норми добутку - це та норма дисконту, при якій величина приведених платежів дорівнює величині приведених інвестицій
Розрахункові дані наведені в таблиці 11.
Таблиця 11 - Залежність ВНД від норми дисконту.
| r,% | ВНД, тис.грн | ||||
| 1 рік | 2 рік | 3 рік | 4 рік | 5 рік | |
| 10 | -24,9 | -6,63 | 9,98 | 19,07 | 25,9 |
| 28 | -24,9 | -9,2 | 3,05 | 8,8 | 12,5 |
| 40 | -24,9 | -10,5 | -0,24 | 4,17 | 6,8 |
| 50 | -24,9 | -11,5 | -2,56 | 1,03 | 3,03 |
| 60 | -24,9 | -12,3 | -4,45 | -1,49 | 0,05 |
| 70 | -24,9 | -13,1 | -6,14 | -3,67 | -2,4 |
Рисунок 4 - Залежність ВНД від норми дисконту
При r=55% (ВНД) величина приведених платежів дорівнює величині приведених інвестицій.
