Государственная Российская угольная компания «РОСУГОЛЬ»

Институт горного дела rm. АА-Скочинского Министерство oxpairw Окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ (СБРОСОВ' И ОПЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КАРЬЕРНОГО ТРАНСПОРТА

Москва

I99-!

УДК Ъ28 511

Методика расчета вредных выбросов (сбросов) и оценки эколотчсского ущерба при эксплуатации различных иидон карьерного транспорта. - М.: Ин-т гоок.дсла им.Л.А.Скочинского, 1994. -52 с.

Настоящая методика прсдстанляет собой единую методическую основу определения валовых выб| кгов (сбросов) вредных веществ, поступающих в окружающую среду в результат эксплуатации существующих (автомобильною, железнодорожного, конвейерного) и перспективных (дизель-троллейвозов конвейерных поездов) видов транспорта на карьерах, ь методике учтены основные виды вредно it) воздействия, оказываемые тем или иным видом транспорта на окружаю* щую среду.

Методиха предназначена для специалистов, занимающихся разработкой планов но охране окружающей среды, заполнением форм статистической отчетности, установлением нормативов предельно допустимых выбросов. для инженерно-технических работников горно-добывающих г.рсдпо'-*1Ий и проектных институтов, занимающихся эксплуатацией и проектированием карьерного транспорта.

Методика разработана сотрудниками И ГД им.А. А.Скочинского докт.тсхн.наук М.Г.Потаповым; канд. техн.паук А.НКомраковым, Л-Л.Степановой.

©Институт горного дед* им Д.Д Скоми hi коп.» (ИГД им. А.А Скочингкого),

Максимальный разовый выброс /-го вредного вещества (г/с) с отработанными газами автомобилей, тепловозов равен

I0³

-.    (2.5)

2.2. Определение массы выбросов вредных веществ из емкостей хранения и топливных баков автомобилей н тепловозов при их заполнении.

Масса (т/год) выброса вредных веществ (паров нефтепродуктов) из емкостей хранения к топливных баков тепловозов или автомобилей при их заполнении определяется по формуле

"A.T.S = Ю"⁶С_с (К_р R N + V₆ г п_б),    (2.6)

где С_с - средняя объемная концентрация углеводородов и газовоздушной смеси (200 г/м³) (3); V_p- объем выделенной из резервуара газовоздушной смеси, равный объему влитого в него нефтепродукта, м³ (К_р для автомобилей-цистерн: АЦ-4.2-53А -Vp -4,2 м³; АЦ-4,2-130 - V - 4,2 м³; ТСВ-б - V_p - 6,5 м³; для прицепа-цистерны ПЦ-5,6-817 - Н_р-5,6 м³); R, г- интенсивность заполнения соответственно резервуаров и топливных баков: при среднем интервале между заполнением резервуаров, не превышающем двух суток, R ** 182; прн ежедневном заполнении топливных баков автомобилей и тепловозов г - 365; N, п_б - соответственно количество резервуаров и топливных баков автомобилей или тепловозов; V₆ - объем выделенной из бака автомобиля или тепловоза гаэовоздушной смеси, равный объему

залитого в него нефтепродукта, м³ (для БелАЗ-75401 - ^_й-0,4 м³; БелАЗ-7523 - V₆ - 0,6 м³; БелАЗ-7549 - V. - 0,677 м³; БелАЗ-7519 - V_e- 1,02 м³; БелАЗ-75213-V₀-2,5 м³).

2.3. Определение массы выбросов вредных веществ при движении транспортных средств.

Масса годового образования пыли (т/год) при движении автомобилей определяется из выражения

^тА.п^аК ₀К | (^ _я 2£д + 2Lj) Лр_-а• Ю^-(2.7)

где К'₀ - коэффициент, учитывающий среднюю скорость движения автосамосвалов в карьере 13]. При средней скорости ¹

Примечание. При составлении табл. 2.5 использовалась формула интенсивности пыле* образования при движении автосамосвалов и график для определения коэффициента лылеибра-зукпцей способности покрытий автодорог, приведенные в работе (4 \.

транспортирования, равной 5; 10; 20; 30 км/ч, К '₀соответственно равен 0,6; 1,0; 2,0; 3,5. К\ - коэффициент, учитывающий состояние дорог 13 ]; для грунтового покрытия К равен 1,0; для щебеночного - 0,5; для щебеночного, обработанного раствором хлористого кальция, ССБ, битумной эмульсией, -0,1; Я_{ср я}, q_cpe -удельное выделение пыли при прохождении одним автомобилем 1 км соответственно временной и стационарной дороги (табл. 2.5), кг/км; [4 }; L_n% ^-соответственно длина временных и стационарных дорог, км; п_р 0 - число рейсов автосамосвала в год; N^ - число работающих автосамоспалов.

Масса годового образования пыли (т/год) при движении автомобилей с учетом пылеподавления;

^т ' л.п ~ ^тл.п С¹ - Vn)>    <2.8)

где Т)_п- величина, учитывающая степень пылеподавления при технологических процессах на угольных разрезах (табл. 2.6) [4 ]. ²

Максимально-разовый выброс пыли (.-/с) при движении автомобилей:

10³А'_оАГ ₍ (<7_fp„’2L_n Л- q_cpe^,2L_c)n_v N

где ^Ппп - число рейсов автослмосвала в 1 ч.

V “ч

Масса (т/год) вредных всшсств, сдуваемых с поверхности материала, транспортируемого различными средствами транспорта:

автосамосвалом или дизель-троллейвозом ^т А Т М ~ К о ^1 Япп    ^ АР L-mp ^пр а Ун ’ • (2.10)

где К₀ - коэффициент, учитывающий влажность материала, принимается согласно работе \Z). Tax, при влажности (в процентах) до 0,5 К_а равен 2,0, соответственно при 0.J...1.0 - 2,5; М...3.0 - 1,3; 3,1 ...5,0 - 1,2; 5.1...7.0 - i,0; 7.1...8.0 - 0,7;

8,1...9,0 - 0,3; 9.1... 10,0 - 0,2 и 10,0 - 0,1; К/ - коэффициент, учитывающий скорость ветра (м/с). Он определяется по наиболее характерному для данной местности значению скорости ветра. Так, для скорости до 2 м/с К/ равен 1,0; соответственно 2.. J -1,2; 5...7 - 1,4; 7...10 - 1,7; я_пп - удельная масса твердых частиц, сдуваемых с ) м² поверхности горкой массы, транспортируемой на расстояние в 1 км, г/м² (значения удельной сдуаасмостн для различных видов транспорта рассчитаны по формуле, приведенной в работе [6), исходя из запыленности воздуха над грузоне-сушим органом. Расчетные значения приведены в табл. 2.7); S_A • площадь поверхности транспортируемого материала в кузове автосамосвалов, м². Оиа составляет для автомобилей: БелАЗ-75401 - 14; БелАЗ-7523 - 17; БелАЗ-7549 - 31; БелАЗ-7519-42; БелАЗ-75213 - 52; дизель-троллейвоз на базе БелАЗ-7519 - 42; N_Ap - число работающих автомобилей; L^p - длина транспортирования. км; n_fa- число рейсов в год; у„- коэффициент измельчения горной маесы (принимается у_н^ш 0,1 согласно работе 17 D;

железнодорожным транспортом

^тА.тм ² Aj q_nn S_e ng Njk Пр_М Lgy, У„ ’ 10“*,    (2.11)

где S_t - площадь поверхности <м²) транспортируемого материала в вагоне. Значения этого показателя зависят от типов вагонов:

14

ВС-60 - 33,4 м²; ВС-85 - 38,0; 2ВС-105 - 48,5; ВС-145 - 59,3; ПС-63-34,9; ПС-94 - 42,9; п_в - число вагонов ч поезде; Л'_ЛГ- число локомотивоссставов; п_рлС- число рейсов локомотивосостзва в год; конвейерными поездами

^тА.Т.М К₀К| <7пл &    ^к-п ^прейс ' I® .    (2,12)

где В - ширина грузоиссущего органа, м; / -длина конвейерного поезда, м; //*_„ - число работающих конвейерных поездов; -число рейсов конвейерных поездов в год; конвейерным транспортом

^тА.Т.М г 3.6 К₀ К_х W_k В l_k у_н Т_еоА,    (2.13)

где W_k - удельная сдувасмость твердых частиц с ленточного конвейера (принимается равной З‘10‘³ кг/м^2,с (5J); Т_еод - годовое количество рабочих часов, ч; l_k - длина конвейера, м.

Максимально-разовый выброс пыли (г/с) с поверхности транспортируемого материала автосамосвалом, в вагонах, конвейерным поездом;

(2.14)

Где S - площадь поверхности транспортируемого материала (авто-самосвалом, в вагоне, конвейерным поездом), м²; л - число рейсов транспорта в 1 ч.

Максимально-разовый выброс пыли (г/с) с поверхности транспортируемого материала конвейером:

'ПА.ГМр =К₀К_Х W_kBl_ky„ • 10³.    (2.15)

15

2.4.    Определение маесы buojxjcob на перегрузочных пунктах.

Количество твердых частиц (т/год), выделяющихся при проведении всех видов погрузочно-разгрузочных работ, определяется по формуле

m_AP=K_oK_iK₂K₃q_ydn_n-\0~^<>,    (2.16)

где К] - коэффициент, учитывающий местные условия, степень защищенности узла от внешних воздействий; он составляет для складов, хранилищ открытых: с четырех сторон - 1,0; стрех сторон - 0,8; с двух сторон полностью - 0,5; с двух сторон частично - 0,5; с одной стороны - 0,1; для загрузочного рукава - 0,2, а закрыгого с четырех сторон - 0,1; Х_} - коэффициент, учитывающий высоту падения материала; он составляет при высоте падении (м): 0,5 - 0,4; 1,0 - 0,5; 1,5 - 0,6; "2,0 - 0,7; 4,0 - 1,0; 6,0 -1,5; 8,0 - 2,0; 10,0 - 2,5; удельное выделение твердых частиц отгружаемого (перегружаемого) материала, r/т (принимается равным 3,0 г/т-для угля и 1,8 r/тдля породы, согласно работе [5 J; П. - количество отгружаемого (перегружаемого) материала, т/год.

Максимально-разовый выброс (г/с) твердых частиц при проведении всех видов погрузочно-разгрузочных работ

К₀ К\ К-2 Кл СулЛ,

.н,^с —-    з*-'.    (2-17)

где П_ч - максимальное количество отгружаемого (перегружаемого) материала, т/ч).

2.5.    Определение массы выбросов вредных веществ в местах ремонта и обслуживания автомобильного, железнодорожного транспорта

2.5.1. Масса годового выброса вредных веществ (т/год) от собственно средств транспорта;

для помещения с тупиковыми постами

^тЛ.Р.Г.Х( ~ (.4 Л $ср Я ini бф)    '    Ю    (2.18)

где q_ilt - выброс /-го вредного вещества при движении автомобиля или тепловоза по помещению со скоростью 5-10 км/ч (табл. 2.8); S_cp - среднее расстояние, пройденное транспортным средством от въездных ворот до поста (стойла) и обратно (км);    -    удельный

16

Введение

Рост глубины карьеров вызывает значительное увеличение объемов переяоэхи, расстояний транспортирования, что приводит к росту числа транспортных единиц, и концентрации их и другого технологцчсскопо оборудования на ограниченных пространствах разрезов. Это предопределяет увеличение экологической нагрузки на окружзющую среду.

Экономическая оценка негативного воздействия различных видов транспорта на окружающую среду представляет собой сложную и далеко не решенную задачу, поскольку работа карьерного транспорта имеет ряд особенностей, отличающих его от работы транспорта общего назначения:

1.    Пункты погрузки и разгрузки постоянно меняют свое местоположение, следуя за фронтом горных работ, что требует периодического перемещения транспортных коммуникаций, оборудования (железнодорожных путей, автодорог, конвейеров) и, следовательно, затрудняет поддержание путей в хорошем состоянии, создает значительную запыленность. Кроме того, транспортные пути в карьере имеют большое количество спусков, подъемов, поворотов, что обусловливает нестандартные режимы работы двигателей и, следовательно, повышенное выделение вредных веществ.

2.    Карьерныйтранспорг эксплуатируется в условиях затяжных подъемов, двигатели работают с максимальной мощностью, при этом в атмосферу выбрасывается значительное количество предных веществ.

3.    На карьерных дорогах России высокая интенсивность движения, а следовательно, запыленность и загазованность.

Расчет количества вредных веществ при эксплуатации автомобильного, железнодорожного видов транспорта и ущерба от них до настоящего времени проводился по методикам, не учиты-

3

ноющим особенности карьерного транспорта. Креме, того, в тих методиках рассматривается и основном влияние транспорта на атмосферу и не учитывается негативное воздействие транспорта на гидросферу и литосферу.

Практика открытых горных работ связана с перемещением огромных объемов горной массы, особенно вскрышных пород, которые чаще всего вывозятся на внешние отвалы. Отчуждение земель под внешние отвалы, т.е. процесс формирования внешних отпадов, зависит в значительной степени от вида транспорта.

Исследование и учет всех негативных воздействий различных видов карьерного транспорта на окружающую среду позволит разработать единую методику количественной оценки негативных последствий развития различных видов транспорта.

L Источники вредного воздействия различных видов карьерного транспорта на окружающую среду

Основными видами карьерного транспорта являются: автомобильный, железнодорожный и конвейерный, с помощью которых транспортируются почти вес полезные ископаемые и вскрышные (Юроды ил угольных разрезах и рудных карьерах.

С ростом гд>бины открытых разработок, расстояний транспортирования и объемов перевозок увеличивается число транспортных средств, дороги характеризуются большой грузоподъемностью и интенсивностью движения, что приводит к усилению вредного влияния таких производственных факторов, как запыленность и загазованность атмосферы разреза.

Проблемы зашиты окружающей среды от вредного воздействия различных видов транспорта с каждым годом приобретают вес большее значение, их решение должно носить комплексный характер и ни один из источников выделения вредных веществ, негативно воздействующий на окружающую среду, нс должен оставаться без внимания.

Каждый вид транспорта по-своему взаимодействуете окружающей средой и оказывает негативное воздействие на атмосферу, воду и землю.

Общими видами негативного воздействия на окружающую среду существующих видов транспорта, таких как автомобильный, железнодорожный и конвейерный, а также перспективного транспорта - дизель-троллейвозов и конвейерных

4

поездов, являются:отчуждениеiерри горий при сооружении трлн-спортных коммуникаций, потребление поди подвижным составом и обслуживающим хозяйством, загрязнение атмосферы пылью в результате сдувания ее с поверхности транспортируемого материала, потребление топливных ресурсов и энергии.

Автомобильный транспорт, помимо перечисленных негативных воздействий на окружающую среду, загрязняет атмосферу при движении в результате взаимодействия автомобильных колес с поверхностью дороги. Интенсивность пылсобразовлнии зависит от скорости движения, грузоподъемности автомашин, а также от состояния дороги, материала верхнего покрытия и других факторов. Запыленность воздуха в зоне автодороги может достигать десятков и сотен миллиграмм па 1 м³ 11 ).

При работе автомобильного и железнодорожного (тепловозы) транспорта загрязнение атмосферы карьера происходит за счет валового выброса вредных веществ при сжигании топлива в двигателях внутреннего сгорания. При этом в атмосферу с отработавшими газами поступают аэрозольные и газообразные компоненты. Наиболее опасными из газообразных выбросов дизельных двигателей являются окислы азота (до 50% общей токсичности выброса), окись углерода (до 25%) и альдегиды (до 20%). Из аэрозольных компонентов наиболее опасна тонкодиспсрснля сажа, сорбирующая канцерогенные и другие токсичные вещества.

При использовании конвейерного транспорта на карьерах появляются новые источники валового выделения пыли: дробильные и грохотильные установки, запыленность воздуха при работе которых достигает десятков н даже сотен миллиграмм на 1 м'¹.

Помимо самих транспортных средств негативное влияние на окружающую среду оказывают и ремонтно-гаражные хозяйства. На территории гаражей, депо и других ремонтных хозяйств атмосферный воздух загрязняется не только отработанными газами, но и организованными и неорганизованными выбросами различных установок. Состав вредных веществ зависит от профиля работы цехов, наличия вентиляции и т.д.

Вредные вещества через систему вентиляции выбрасываются в окружающую среду.

Концентрация вредных веществ в вентиляционных выбросах, как правило, невелика, но объемы вентиляционного воздуха большие.

Хотя эти выбросы осуществляются с разной интенсивностью, но из-за небольшой высоты, периодичности, рассредоточен-

5

кости и, как гранило, плохой очистки сильно загрязняют территории ремонтно-гаражного хозяйства.

Значительное загрязнение атмосферы происходит при формировании отвалов и при сдувании частице пылящей поверхности отвалов. Поскольку формирование отвалов при различных видах транспорта происходит по-разному, го и загрязнение окружающей среды различно.

Разработанная методика позполит проводить комплексную оценку состояния окружающей среды по всем направлениям вредного воздействия различных существующих н перспективных видов карьерного транспорта.

В табл. 1.1 приведены основные виды вредного воздействия карьерного транспорта на окружающую среду.

2. Расчет валовых выбросов вредных веществ

2.1. Определение валовых выбросов вредных веществ при сжигании топлива в двигателях внутреннего сгорания (автосамоспады, дизель-троллейвозы, тепловозы, тяговые агрегаты).

Обшля масса вредных веществ, выделяющихся при сжигании то(е1ивл карьерным транспортом, зависит от режима работы двигателя автомобиля нли тепловоза в продолжение рейса.

Рассматривая работу автомобиля нлн тепловоза па карьере, можно выделить с некоторой условностью трн характерных режима работы двигателя:

холостой ход: а) для автомобиля - при погрузке, маневрах и ожидании, ил спуске; б) для дизель-троллейвоза - то же и при движении под контактной сетью; в) для тепловоза (тяговогоагрегата) - при погрузке, разгрузке, на спуске;

полное использование мощности двигателя: а) для автомобиля -при движении груженого автомобиля по горизонтальным участкам трассы, при движении груженого и порожнего автомобиля на подъем; 6) для дизель-троллейвоза - при движении груженого дизель-троллейвоза по горизонтальным участкам в забое и на отвале; в) для тепловоза - при движении груженого локомоги воеостава по горизонтальным участкам трассы и яа подъем;

6

частичное (приблизительно JO-процентное) использование мощности двигателя - при движении груженого автомобиля или локомотквосостаяа по горизонтальным участкам трассы и при разгрузке автомобиля.

Масса годового выброса вредных веществ (т/год) от сжигания топлива в двигателях автомобилей или тепловозов составит

^тЛ.С Т~\ ^тЛСТ,<    0.1)

/ = I

где п - общее число примесей, выбрасываемых в атмосферу; / -виды примесей, выбрасываемых источником </«    Щдс.Т/"

мдеса /-го вредного вещества (т/год), выброшенного автомобилем;

^тлст,~ ^mMk ^п«х) ⁿAP */    ¹    Ю    ³*    <2.2)

где т_лц- масса /-го вредного вещества, выброшенного двигателем при работе на различных режимах, кг/сут; А * количество режимов работы двигателя; п_/а} - число дней работы машины в году; N_ЛР - число автосамосвалов (локомотивосоставов); А/ - коэффициент, зависящий от возраста парка и технического состояния автосамосвалов. 8 соответствии с методикой 12) для СО указанный козффиаисит равен2.65; СН - 2,25; N0, - 2,0м С -2,65. Коэффициент влияния технического состояния тепловозов принимается в соответствии с методикой |3] равным 1,2 для тепловозов со сроком эксплуатации более 2 лет и равным 1,0 для тепловозов со сроком эксплуатации мсисе 2 лет; А, - коэффициент влияния климатических условий работы: для автомобилей, согласно указаниям (7 ], принимается равным 1,0; для тепловозов, согласно методике (3 J, принимается равным 1,2 для районов, расположенных южнее Асееверной широты, и равным 0,8 - севернее 60" северной широты; для остальных районов А,- 1,0.

Масса /-то вредного вещества (кг/сут) определяется из выражения

^тЛ1к = ^ <Jik ⁽к •    <2.3>

к-I

где т - число режимов двигателя; я_1к - удельный выброс /-го вредного вещества при работе двигателя иа А-м режиме для дизельных двигателей автомобилей (табл. 2.1) я для двигателей тепловозов и тяговых агрегатов (табл. 2.2);    -    времв работы

&

двигателя иа к-м режиме в сутки, ч; определяется исходя из времени работы двигателя на данном режиме в продолжение рейса (табл. 2.3, 2.4) и суммарного времени работы машины в сутки.

Таблица 2.1

Марка автомобиле и двигателе Вредные вещества Значение удельных выбросов вредных веществ дизельными двигателями аагомобнлей, кг/ч. с режимом работы Холостой ход 50% мощности Максимальная мощность БелАЗ-75401 СО 0.160 0.219 0,519 <ЯМЗ-г*0ПМ2) NO- 0,115 0.963 1,767 СИ 0,044 0,087 0.161 С 0,005 0.024 0.052 БелАЗ-7523 СО 0,190 0,261 0.617 (ЯМЗ-8401.10-02) NO- 0.150 (.148 2,105 СИ 0.052 0,104 0.192 с 0.009 0.034 0.052 СехЛЗ-7549 со 0.371 0.488 0.895 (6ДМ-21 А) NO- 0,254 2.148 3.938 СМ 0,098 0,195 0.358 с 0,017 0,053 0,116 БелАЗ-7519 со 0.494 1.081 1.108 (8ДМ-21А) NO- 0,363 2.660 4,876 сн 0,121 0,242 0,443 с 0,023 0.079 0.144 БелАЗ-752J3 со 0,874 1.413 1.961 U24HU26/26) NO- 0,642 4,706 8,605 СН 0.214 0,427 0.804 с 0,069 0.139 0.255 Дизель-трол- со 0,350 0,834 1.053 л ей воз на безе NOx 0.239 2,280 3,914 БелАЗ-7519 СН 0.U4 0,213 0.330 (6ДМ-21А) с 0.011 0,060 0.104

С учетом применения нейтрализаторов масса выброса вредных веществ с отработанными газами определяется по формуле

'«Л.С.Г/ ^#0 "?/)•

где г); * величина, учитывающая степень очистки /-го вредного вещества.

9

Таблица 2.2

Марка тягового агрегата или те«иювоза и двигателя Вредные вещества Значения удельных выбросов вредных веществ с О Г дизельных дииге гелей тепловозов и тяговых агрегатов, аг/ч. с различными режимами работы Холостой ход 507. ^мощности Максимальная МОЩНОСТЬ ОПЭ-1 СО 0,442 1,603 2,714 (14ДГУ-2) NOx о.зяз 6,105 10.829 см* 0,4/ui 0,642 1.085 с 0.027 0,208 0.353 ТЭМ-7, ТЭМ-7Л со 0,424 ),508 2,574 (12-26 ДП NO- 0,313 6.139 10,666 см* 0.034 0,603 1.070 с о.оп 0,193 0.347

Таблица 2.3

Вид транспорт! Процентное распределение времени работы двигателей автомобилей при различных нагрузочных режимах Холостой ход 50% мощности Максимальная мощность Автомобили 33-41 11-14 49-45 Дизель-троллейвоз на базе БелАЗ*7519 40-55 30-20 30-25

Таблица 2.4

Процентное распределение времени работы двигателя тепловозов и тяговых агрегатов при различных Марка тепловоза нагрузочных режимах агрегата Холостой ход 20*30% мощности Максимальна! мощность ОПЭ-1 55-60 23-20 22-20 ТЭМ7.ТЭМ-7А 45-50 45-42 12-8

1

2