CC BY
18
ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ
ВАГОНОВ С НЕФТЕПРОДУКТАМИ
А.С. Самофалова, М.В. Вербицкая, А.В. Звягинцева, Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж
В России в период с 2003 по 2014 год продолжилась тенденция роста объема перевозок опасных грузов. Происходит увеличение количества нарушений в безопасности движения, в том числе с утратой опасного груза: в 80-85 % случаев происходит утрата цистерн с бензином (в количествах от 2 до 900 тонн) сырой нефти и газовых конденсатов [1, 2].
В качестве объектов исследования при товарных перевозках ЖД транспортом нами были выбраны нефть и нефтепродукты. Источником аварий чаще всего является железнодорожный транспорт (более 80 % случаев). Важнейшей эколого-аналитической задачей является контроль качества воздуха в случае аварийных выбросов токсических веществ. В этой связи необходимо проводить расчет приземных концентраций ЗВ от аварийных источников, в том числе их валового выброса.
Таблица 1
Исходные данные для расчета массы аварийных выбросов
Вещество Расход топлива. В. т. г/с Низшая температура сгорания. н в МДж/кг Зольность топлива. Ар. Коэффициенты. к, х, Л %
125 3000 2
СН;0 78.1 2900 1,6
С'Ш; 833.3 30 0.021
С-Н3 1 062.5 40 0.014
Суммарные угл еъодороды 625 20 ОЛ 1
Расчет выполнен по «Методике проведения инвентаризации выбросов ЗВ в атмосферу для ЖД предприятий» [1, 3]. Массу аварийного выброса при взрыве или разгерметизации цистерны с нефтепродуктами, рассчитывали по формуле (1):
М = 0,001 • В • Кн^ • Qн, (1)
где В - расход топлива, г/с; КН2 5 - коэффициент, характеризующий выброс, на 1 МДж теплоты, кг/МДж; QН - низшая температура сгорания, МДж/кг. Проведем расчеты массы выброса сероводорода по формуле (1):
Мн2в = 0,001- В • Кн^Н = 75 г/с Аналогично рассчитывается масса выброса формальдегида:
Мсн20 = 0,01 • В • Ксн20 • QН = 36,75 г/с Массу аварийного выброса бензола рассчитываем по формуле (2):
МСбНб = В ■ АР ■ /, (2)
где В - расход топлива, г/с; АР - зольность топлива на рабочую массу, %; / - коэффициент учитывающий скорость трансформации ароматических углеводородов в воздухе. Подставим имеющиеся данные в формулу (2):
Аналогично рассчитаем массу толуола:
Мс7не = В ■ АР ■/ = 595 г/с
Масса выброса суммарного количества углеводородов рассчитывается по
формуле (3):
Мсу«.Угл. П1-Х, (3)
где g - зольность топлива, %; т - расход топлива, г/с; х - коэффициент.
Подставим имеющиеся значения в формулу (3):
МСум.Угл. = g■ ш-х = 1375 г/с
После расчета массы аварийного выброса ЗВ, образующихся при взрыве или разгерметизации цистерны с нефтепродуктами, проводят расчет рассеивания данных токсических веществ атмосферным воздухом. При расчете рассеивания ЗВ от аварийного источника проводят расчет приземных концентраций. Аварийный источник - источник с кратковременным выбросом большого количества загрязняющих веществ. Загрязнение воздушного бассейна от таких источников рассчитывается по формуле (4):
А-М-т
^ = —(4)
где СА - приземная концентрация, мг/м3 (в зоне жизнедеятельности населения); А - безразмерный коэффициент: А = 110; М - масса выброшенных веществ, г/с; т - продолжительность выброса для всех веществ примем равную 10 с; х3 - расстояние от источника до расчетной точки, м. Проведены расчеты приземных концентраций для сероводорода (^Б), формальдегида (СН2О), бензола (СбНб), толуола (С7Н8), а также содержание суммарного количества углеводородов. Сравнивая полученные в ходе расчетов значений СА со значением ПДК, имеющихся для этих веществ, можно сделать вывод о том, что по всем направлениям света ПДК веществ достигается только на расстоянии более 1000 м. Графически полученные данные представим в виде карт-схем распространения ЗВ по всем направлениям света (рис.).
Карта-схема распространения бензола при разрушении или взрыве цистернс
нефтепродуктами
- объект, для которого в случае аварии Сл>ПДК в 300 раз: ^^ объект, для которого в случае аварии СА > ПДК в 100 раз: [ \ объект, для которого в случае аварии СА > ПДК в 50 раз:( ) - объект, для которого в случае аварии Сл> ПДК в 10 ра( ] - объект, для которого в случае аварии СА > ПДК в 2 раз; I ] объект, для которого в случае аварии СА = ПДК;* - место временной стоянки ЖД цистерн с нефтепродуктами; ЩИ - соответствует 300 м от места стоянки цистерны:
- соответствует 995 м
Ш,
- соответствует 650 м от места стоянки цистерны: от места стоя неси цистерны
По результатам расчета можно сделать вывод о том, что в случае разрушения цистерн с нефтепродуктами, от 90 до 95 % объектов хозяйственной деятельности окажутся в зоне значительного превышения ПДК (от 2 - 300 раз превышения ПДК).
Таблица 2
Исходные данные для расчета валового выброса
Вид Наименовани ЗВ Площадь Числ Врем
выполняемы е Наименовани м2 моечной о я
х работ применяемог е территори моек мойк
о вещества и, м2 в год, часы и в день, часы
Мойка Керосин Керосин 0,043 500 2000 8
цистерн 3
Мойка Лабомид 101, №2003 0,001 500 2000 8
подводящих 202, 203, 6
патрубков и Темп 100Д и
передвижны т.д.
х узлов
Произведен расчет валовых выбросов загрязняющих веществ при мойке и дегазации восьмиосных ЖД цистерн Мм т/год по формуле:
где g - удельное выделение ЗВ, г/с-м2; F - площадь моечной территории, м2; п - число моек в год, часы; t - время мойки в день, часы.
Мм1 = 0.0433 ■ 500 ■ 2000 ■ 8 ■ 3600 ■ 10"6 = 1247.04 т/го д
Мм2 = 0.0016 ■ 500 ■ 2000 ■ 8 ■ 3600 ■ 10"6 = 46.08 т/год
Ми = Мм1 + Мм2 = 1247.04+ 46.08 = 1293 т/год
Получили, что суммарный выброс Мм при мойке ЖД цистерн составляет 1293,12 т/год для г. Воронеж. Мы предлагаем способ дегазации восьмиосных цистерн, позволяющий повысить диспергирующую и моющую способность промывных растворов. Способ основан на использовании патентованной смеси неионогенных поверхностно-активных веществ, карбоната натрия и хлорной извести.Очищающую способность дегазатора (Х), т.е. смытое количество загрязнителя, в процентах, рассчитывают по формуле:
А - А Х = • 100%
А - А
где А - масса чистой пластинки, г; Ai - масса пластинки с загрязнителем, г;
А2 - масса пластинки после удаления загрязнителя, г.
Деэмульгирующую способность (Д) предложенного раствора рассчитывали по формуле:
Д = V • 100%
V
где V1- объем мазута, взятого для анализа, мл; V2- объем выделенного обводненного мазута, мл.
Таблица 3
Новый способ эффективной очистки восьмиосных цистерн
Метод отмывания Время контакта с раствором, мин Температура, °С Степень очистки, %
Погружением с барботажем 15 55 ± 5 96
Следовательно, в рамках обеспечения безопасности и качества атмосферного воздуха города Воронежа целесообразно не проводить временную и постоянную дислокацию ЖД цистерн, перевозящих нефтепродукты на территории города. Суммарный выброс Мм при мойке ЖД цистерн в Воронеже составляет 1293,12 т/год.
Список использованной литературы
1. ГОСТ Р 22109-2005. «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг аварий на железной дороге». Принят и введен в действие постановлением Госстандарта России от 25 мая 2005. - 181 с.
2. Обеспечение безопасности по транспортировкам нефтепродуктов на железнодорожном транспорте [Текст] /А.В. Звягинцева, А.С. Самофалова //Proceeding soft he Fifth International Environmental Congress (Seventh International Scientific Technical Conference) "Ecology and Life Protection of Industrial-Transport Complexes" ELPIT 2015 16-20 September, 2015 Samara-Togliatti, Russia: Publishing House of Samara Scientific Centre, 2015.V. 5 Scientific symposium "Urban Ecology. Ecological Risks of Urban Territories" - 307 p. С. 149-154.
