+7(927)720-11-84

Определение изменения уровня выброса загрязняющих веществ в выхлопных газах транспортного средства с установленным комплексом МСХК.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

Тольяттинский государственный университет

ОТЧЕТ  О ПРОВЕДЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ КОМПЛЕКСА МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ И ХОЛОДНОГО КРЕКИНГА (МСХК)

по договору №1322006-у «23» сентября 2020 г.

 

Реферат к отчёту о НИР

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ, ВЫБРОСЫ ПРЕДПРИЯТИЙ, ВЫХЛОПНЫЕ ГАЗЫ, КОМПЛЕКС МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ И ХОЛОДНОГО КРЕКИНГА

Объектом исследования являлся комплекс магнитной сепарации и холодного крекинга (МСХК).

Цель работы – определение изменения уровня выброса загрязняющих веществ в выхлопных газах транспортного средства с установленным комплексом магнитной сепарации и холодного крекинга МСХК.

В процессе работы проводился отбор проб выхлопных газов без комплекса МСХК и с установленным комплексом, и исследования полученных проб методами газовой хроматографии, фотометрии и другими методами физико-химического анализа.

В процессе исследований выявлено влияние комплекса МСХК на концентрацию вредных веществ в выхлопных газах ТС.

Введение

Выполнение научно-исследовательских работ (далее – НИР), с использованием поверенных средств измерений, осуществлялось научно-аналитическим центром физико-химических и экологических исследований ТГУ по заказу ООО "ВЕНС" резидент технопарка "Жигулевская Долина" на основании договора от "23" октября 2020 г. № 1322006-у (далее – Договор).

В данном отчете содержатся информация о методах и результатах испытаний о работе комплекса магнитной сепарации и холодного крекинга (МСХК).

Техническим заданием являлась организация мероприятия по замеру содержания вредных веществ в выхлопных газах тестируемого ТС до и после установки комплекса МСХК с целью получения данных о нагрузке на окружающую среду.

Условия отбора проб выхлопных газов

Для проведения исследований состава воздуха из выхлопной трубы автомобиля Металловоз с КМУ, Камаз-65115-А5, год выпуска 2014. Мощность двигателя 298 л.с. Тип двигателя: дизель. Автомобиль заправлен дизельным топливом Евро, межсезонное, сорта Е, экологического класса К5 марки ДТ-Е-К5 по ГОСТ 32511-2013 (Паспорт №2561)

 

Для отбора проб воздуха к выхлопной трубе была прикреплена труба диаметром 100мм (рисунок 1). Площадь сечения составляет 0,00785 м2. Отверстия для отбора проб находятся на расстоянии 500 мм до отбора и 300 мм после точки отбора, участок прямолинейный. Труба выполнена из инертного материала.

Пробы отбирались 4 раза: 2 раза без установленного комплекса МСХК (на холостых оборотах, и под нагрузкой, с включенным манипулятором), и 2 раза в аналогичных условиях с установленным комплексом.  Комплекс МСХК подключался к топливной системе дизельного силового агрегата в разрез топливопровода, после фильтра тонкой очистки.

Замеры и анализ проводились с помощью оборудования перечисленного в таблице 1.

Таблица №1

п/п

Наименование СИ, тип (марка)

Изготовитель (страна, наименование организации и год выпуска)

Метрологические характеристики

Свидетельство о поверке СИ или сертификат о калибровке СИ (номер, дата, срок действия)

Диапазон измерений

Класс точности (разряд), погрешность

1

2

3

4

5

6

1          

Дифференциальный цифровой манометр ДМЦ-01М;

зав. № 06436

ГР № 15594-12

ООО НПО

«ЭКО-ИНТЕХ», Россия, 2016 г.

(0 – 100) Па

(100 – 2000) Па

± 1,5 Па

± (1+0,005 P)

Па

№ 361751/115399-2020

от 03.06.2020

до 03.06.2021

2          

Аспиратор ПУ-4Э;

Зав. № 7309

ГР № 14531-13

ЗАО «ХИМКО», Россия, 2016 г.

(0,2 – 20) л/мин

± 5 %

№ 353391/141782-2019

от 14.11.2019

до 13.11.2020

3          

Газоанализатор
универсальный ГАНК-4 КПГУ.413322.022 зав. № 2811,

ГР № 24421-09

ООО «НПО «Прибор «ГАНК»

г. Москва, 2016 г.

более 20 ПДК р.з.

(в выбросах),

Где ПДК-предельно допустимая концентрация

± 20 %

Номер голографической наклейки

№16004998088

от 11.12.2019

до 10.12.2020

4          

Хроматограф аналитический газовый «Кристалл-2000М»

зав. № 721692

ГР № 14516-08

ООО «НПФ

«Метахром», Россия, 2010 г.

Предел детектирования

3·10-12 г/с по углероду в гептане

Относит. СКО 2%; уровень шумов 2×10-14 А(В); дрейф 4×10-13 А/ч (В/ч)

№ 359479/143977-2019

от 29.11.2019

до 28.11.2020

5          

Фотометр фотоэлектрический КФК-3

зав. № 0200207

ГР № 11598-02

"ЗОМЗ", СССР, 1988 г.

(315-990) нм; коэф. пропускания             (0,1 – 100) %

опт. плотн.

(3 – 0)

3 нм;

0,5 %

№ 359499.140673-2019

от 29.11.2019

до 28.11.2020

6          

Измеритель параметров микроклимата «Метеоскоп-М»

зав. № 220916

ГР № 32014-11

Россия,
ООО «НТМ-Защита»
г. Москва,
2016 г.

(-40 – + 85) ºС,

(3 – 97) %

(0,1 – 20) м/с

(80 – 110) , кПа

(600 - 825) мм.рт.ст.

± 0,2 ºС

± 3,0 %

± (0,05+0,05V)
±(0,1+0,05V)

м/с, где V- скорости

± 0,13 кПа

(± 1) мм.рт.ст

№ 340294/113718-2019

от 07.05.2019

до 06.05.2021

7          

Трубка напорная модификации Пито

зав. № 6816

ГР № 21099-11

Производство ООО НПО «ЭКО-ИНТЕХ», Россия,

2017 г.

(2 – 30) м/c

0.67 %

№ 476374/115397-2020

от 30.06.2020

до 29.06.2021

8          

Рулетка измерительная Holex с держателем модификации 462010

зав. № 339

ГР № 48406-11

Компания «Hoffmann GmbH Qualitatswerkzeuge» Германия,

2018 г.

(0 – 5) м

Шкала более 1м:

± (0,3+0,2·L) мм,

Где L-измеряемая длина

№ 372782/115404-2020

от 28.05.2020
до 27.05.2021

9          

Хроматограф газовый GC-2010Plus, зав. № C11805571069 US;

ГР № 19383-10

«Shimadzu Corporation», Япония, 2018

Предел детектирования 1,5·10-12 г/с по углероду в гептане

Относительное СКО:

По площади: не более 3.0 %;

По времени удерживания: не более 0.3%;

№ 359481/143977-2019

от 29.11.2019

до 28.11.2020

10       

Термометр КШ 14/23, зав № 19. ГР № 4661-91

ОАО "Термоприбор", г.Клин, 2015

(0 – 250) °С

1 класс

№ 331327 142635/36,

от 26.12.2018

до 25.12.2021

11       

Колбы мерные

ГОСТ 1770-74

10 мл

25 мл

50 мл

100 мл

ЧАО "Стеклоприбор", Украина, г.Червонозаводское

10 мл

25 мл

50 мл

100 мл

2 класс

-

12       

Мерные цилиндры

ГОСТ 1770-74

10 мл

25 мл

50 мл

100 мл

ЧАО "Стеклоприбор", Украина, г.Червонозаводское

10 мл

25 мл

50 мл

100 мл

2 класс

-

13       

Пипетки мерные

ГОСТ 29169-91

1 мл

2 мл

5 мл

10 мл

25 мл

ЧАО "Стеклоприбор", Украина, г.Червонозаводское

1 мл

2 мл

5 мл

10 мл

25 мл

2 класс

-

14       

Секундомер механический СОПпр-2а-3-000

Зав. № 4526

ГР № 11519-11

ОАО «Златоустовский часовой завод», июнь 2020 г.

секундная стрелка: 60 с

минутная стрелка: 30 мин

Класс точности третий

Первичная поверка: июнь 2020 г.

15       

Термометр лабораторный электронный ЛТ-300-Н

Зав. № 800845

ГР № 61806-15

ООО "Термэкс", 2020 г.

от минус 50 °С до 300 °С

от минус 50,00 °С до 199,99 °С: ±0,05 °С

№ 1945/2

от 27.07.2020

до 26.07.2021

16       

Спектрофотометр «UNICO» мод. 2100, ГР №54737-13, зав. № KRX18111709007

"United Products & Instruments, Inc.", США, 2018 г.

(1-99) – T%

(0,01-2,0) – А

± 2,0 нм – установка длин волн,

±1,0 - %T,

±0,002 – дрейф показаний

№087406/131867-2020 от 18.09.2020

до 17.09.2021

 

Обработка результатов испытаний без установленного комплекса МСХК

Дата отбора 03.11.2020.

Замеры проводились без нагрузки на холостых оборотах (800 об/мин) и с нагрузкой (включен манипулятор, 1200 об/мин) без установки МСХК.

Условия окружающей среды:

 температура окружающего воздуха 8,3 °С;

 атмосферное давление 102,13 кПа;

 относительная влажность 82%

Условия выполнения анализа:

 температура окружающего воздуха 21,0°С;

 атмосферное давление 102,33 кПа;

 относительная влажность 38,7 %

 частота переменного тока 50 Гц;

 напряжение в сети 223 В.

Результаты замеров на холостых оборотах без комплекса МСХК представлены в таблице № 2:

Таблица № 2

Наименование показателя

Результат испытаний

Метод испытаний

Примечание

Аэродинамические показатели газового потока

1

Температура

45 0С

Метод прямых измерений

 

2

Измеренный перепад давления на трубке напорной (динамическое)

0,81 мм вод. ст.

Метод прямых измерений

 

3

Скорость потока

3,7 м/с

Метод прямых измерений

 

4

Влажность в газоходе (трубе)

10,2 %

Метод прямых измерений

 

Загрязняющие вещества

5

Диоксид азота

101,1±25,3 мг/м3

Фотометрический

 

6

Диоксид серы

0,59±0,15 мг/м3

Фотометрический

 

7

Формальдегид

2,09±0,50 мг/м3

Фотометрический

 

8

Оксид углерода

Более 400 мг/м3

Метод прямых измерений (газоанализатор)

Выше диапазона измерения прибора (675 мг/м3)

9

Углеводороды С110

1,3±0,3 мг/м3

Газовая хроматография

 

10

Толуол

0,32±0,08 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

11

Этилбензол

0,13±0,03 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

12

Ксилолы (суммарно)

0,59±0,15мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

13

Бензол

0,56±0,14мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

Результаты замеров с включенным манипулятором без комплекса МСХК представлены в таблице № 3.

Таблица № 3

Наименование показателя

Результат испытаний

Метод испытаний

Примечание

Аэродинамические показатели газового потока

1

Температура

70 0С

Метод прямых измерений

 

2

Измеренный перепад давления на трубке напорной (динамическое)

2,02 мм вод. ст.

Метод прямых измерений

 

3

Скорость потока

6 м/с

Метод прямых измерений

 

4

Влажность в газоходе (трубе)

6,2 %

Метод прямых измерений

 

Загрязняющие вещества

5

Диоксид азота

49,1±12,3 мг/м3

Фотометрический

 

6

Диоксид серы

0,4±0,1 мг/м3

Фотометрический

 

7

Формальдегид

1,5±0,4 мг/м3

Фотометрический

 

8

Оксид углерода

Более 400 мг/м3

Метод прямых измерений (газоанализатор)

Выше диапазона измерения прибора (759,8 мг/м3)

9

Углеводороды С110

3,2±0,7 мг/м3

Газовая хроматография

 

10

Толуол

0,41±0,10 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

11

Этилбензол

0,13±0,03 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

12

Ксилолы (суммарно)

0,6±0,15 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

13

Бензол

0,65±0,16 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

Обработка результатов испытаний с установленным комплексом МСХК

Замеры проводились без нагрузки на холостых оборотах (800 об/мин) и с нагрузкой (включен манипулятор, 1200 об/мин) с установленным комплексом МСХК.

Дата отбора: 05.11.2020

Условия окружающей среды:

 температура окружающего воздуха 5,6 °С;

 атмосферное давление 101,76 кПа;

 относительная влажность 70 %

 

Условия выполнения анализа:

 температура окружающего воздуха 20,6 °С;

 атмосферное давление 102,53 кПа;

 относительная влажность 43,4 %

 частота переменного тока 50 Гц;

 напряжение в сети 227 В.

Результаты замеров на холостых оборотах с установленным комплексом МСХК представлены в таблице № 4.

Таблица 4

Наименование показателя

Результат испытаний

Метод испытаний

Примечание

Аэродинамические показатели газового потока

1

Температура

71,5 0С

Метод прямых измерений

 

2

Измеренный перепад давления на трубке напорной (динамическое)

1,06 мм вод. ст.

Метод прямых измерений

 

3

Скорость потока

4,45 м/с

Метод прямых измерений

 

4

Влажность в газоходе (трубе)

8,6 %

Метод прямых измерений

 

Загрязняющие вещества

5

Диоксид азота

39,9±10,0 мг/м3

Фотометрический

 

6

Диоксид серы

менее 0,05 мг/м3

Фотометрический

 

7

Формальдегид

1,0±0,2 мг/м3

Фотометрический

 

8

Оксид углерода

Более 400 мг/м3

Метод прямых измерений (газоанализатор)

Выше диапазона измерения прибора             ( 493,8 мг/м3 )

9

Углеводороды С110

1,3±0,3 мг/м3

Газовая хроматография

 

10

Толуол

0,23±0,06мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

11

Этилбензол

0,09±0,02 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

12

Ксилолы (суммарно)

0,42±0,11 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

13

Бензол

0,35±0,09 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

Обработка результатов испытаний с установленным комплексом МСХК

Замеры проводились без нагрузки на холостых оборотах (800 об/мин) и с нагрузкой (включен манипулятор, 1200 об/мин) с установленным комплексом МСХК.

Дата отбора: 05.11.2020

Условия окружающей среды:

 температура окружающего воздуха 5,6 °С;

 атмосферное давление 101,76 кПа;

 относительная влажность 70 %

 

Условия выполнения анализа:

 температура окружающего воздуха 20,6 °С;

 атмосферное давление 102,53 кПа;

 относительная влажность 43,4 %

 частота переменного тока 50 Гц;

 напряжение в сети 227 В.

Результаты замеров на холостых оборотах с установленным комплексом МСХК представлены в таблице № 4.

Таблица 4

Наименование показателя

Результат испытаний

Метод испытаний

Примечание

Аэродинамические показатели газового потока

1

Температура

71,5 0С

Метод прямых измерений

 

2

Измеренный перепад давления на трубке напорной (динамическое)

1,06 мм вод. ст.

Метод прямых измерений

 

3

Скорость потока

4,45 м/с

Метод прямых измерений

 

4

Влажность в газоходе (трубе)

8,6 %

Метод прямых измерений

 

Загрязняющие вещества

5

Диоксид азота

39,9±10,0 мг/м3

Фотометрический

 

6

Диоксид серы

менее 0,05 мг/м3

Фотометрический

 

7

Формальдегид

1,0±0,2 мг/м3

Фотометрический

 

8

Оксид углерода

Более 400 мг/м3

Метод прямых измерений (газоанализатор)

Выше диапазона измерения прибора             ( 493,8 мг/м3 )

9

Углеводороды С110

1,3±0,3 мг/м3

Газовая хроматография

 

10

Толуол

0,23±0,06мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

11

Этилбензол

0,09±0,02 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

12

Ксилолы (суммарно)

0,42±0,11 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

13

Бензол

0,35±0,09 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

Результаты замеров с включенным манипулятором с установленным комплексом МСХК представлены в таблице № 5:

Таблица № 5

Наименование показателя

Результат испытаний

Метод испытаний

Примечание

Аэродинамические показатели газового потока

1

Температура

84,3 0С

Метод прямых измерений

 

2

Измеренный перепад давления на трубке напорной (динамическое)

0,91 мм вод. ст.

Метод прямых измерений

 

3

Скорость потока

4,2 м/с

Метод прямых измерений

 

4

Влажность в газоходе (трубе)

10,5 %

Метод прямых измерений

 

Загрязняющие вещества

5

Диоксид азота

9,1±2,3 мг/м3

Фотометрический

 

6

Диоксид серы

0,30±0,08 мг/м3

Фотометрический

 

7

Формальдегид

1,47±0,35мг/м3

Фотометрический

 

8

Оксид углерода

Более 400 мг/м3

Метод прямых измерений (газоанализатор)

Выше диапазона измерения прибора (534 мг/м3)

9

Углеводороды С110

3,1±0,73 мг/м3

Газовая хроматография

 

10

Толуол

0,39±0,07мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

11

Этилбензол

0,13±0,03 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

12

Ксилолы (суммарно)

0,64±0,16 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

13

Бензол

0,72±0,18 мг/м3

Газовая хроматография с термодесорбцией

 

 

 

Краткое описание методов определения загрязняющих веществ

Для определения загрязняющих веществ в выхлопных газах использовались методики аналогичные методам определения загрязняющих веществ на стационарных источниках промышленных выбросов. Погрешность методов составляет 20-25%.

При использовании инструментальных методов определение разовых значений концентраций ЗВ в выбросах выполняется путем отбора и последующего анализа ряда проб либо путем проведения ряда измерений с помощью соответствующего газоанализатора.

Далее приведены краткие описания методов использованных для определения концентраций токсичных веществ в выхлопных газах автомобиля.

Рисунок 2. Отбор проб выхлопных газов.

Предварительный анализ загрязняющих веществ

Для предварительного анализа загрязняющих веществ в воздухе использовался метод линейно-колористический индикации. Пробы отбирались на индикаторные трубки фирмы изготовитель «Сервэк» г. С-Петербург. Номер в госреестре 27471-09 технические условия РЮАЖ.415522.505. Пробы, отобранные фотометрическим методом, предварительно разбавлялись, время отбора рассчитывалось согласно концентрации.

Определение аэродинамических показателей

Измерения проводилось в соответствии с руководством по эксплуатации дифференциального цифрового манометра ДМЦ-01М с использованием напорной трубки модификации Пито. Температура выхлопных газов замерялась электронным термометром.

Определение диоксида азота

Отбор проб проводился в поглотительные приборы со скоростью 0,25 дм3/мин в течение 5 минут.

В лаборатории поглотительные растворы перенесли в колориметрические пробирки. Если раствор окрашивался йодом в желтый цвет, то дотитровываали до обесцвечивания 0,01М раствором натрия серноватистокислого. В пробирки приливали 2 мл реактива Грисса и через 20 минут измеряли оптическую плотность при длине волны 540 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 20 мм относительно нулевой пробы.

Массу диоксида азота в поглотительных сосудах вычисляли по предварительно построенному градуировочному графику. Концентрацию рассчитывали, как отношение массы диоксида азота в поглотительном приборе к объему отобранной пробы, приведенной к нормальным условиям.

Определение диоксида серы

Отбор проб проведен на поглотительные приборы, заполненных поглотительным раствором. Аспирировали газо-воздушную смесь со скоростью 1 дм3/мин в течении 5 минут. Пробы анализировали в тот же день. Содержимое поглотительных приборов перелили в пробирки. Приготовили нулевые растворы. Во все пробирки внесли 1 см3 фуксин-формальдегидного реактива. Через 15 минут замеряли оптическую плотность при длине волны 590 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм. Вычислили массу диоксида серы в пробах по предварительно построенному градуировочному графику. Концентрацию рассчитывали, как отношение массы диоксида серы в поглотительном приборе к объему отобранной пробы, приведенной к нормальным условиям.

Определение формальдегида

Отбор проводился в поглотительный прибор, заполненных на 5 см3 поглотительным раствором. Пропускали газо-воздушную смесь со скоростью 0,5 дм3/мин в течении 5 минут.  Растворы из поглотительных приборов перенесли в колориметрические пробирки и поместили на 10 минут на кипящую водяную баню. После охлаждения измерили оптическую плотность растворов при длине волны 514 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм. Концентрацию рассчитывали, как отношение массы формальдегида в поглотительном приборе к объему отобранной пробы, приведенной к нормальным условиям.

Определение оксида углерода

Определение проводилось с помощью переносного Газоанализатора универсального ГАНК-4 согласно руководству эксплуатации.  Перед началом замеров в лаборатории проведен прогрев прибора и обнуление по нулевому газу и проверена работоспособность прибора по поверочной газовой смеси. Показания прибора на всех точках отбора превышала верхнюю границу диапазона измерения прибора (более 400 мг/м3), значения, указанные в таблице, считаются не информативными и имеют ознакомительный характер.

Определение предельных углеводородов С110 соединений в пробах воздуха

Отбор проб, проводился в цельностеклянные шприцы. Анализ выполняли методом газовой хроматографии на хроматографе «Кристалл-2000М»

Пробу вводили из шприца, в кран-дозатор хроматографа. Для каждой пробы вычислили среднее значение площади пика и значение приведенной площади пика каждого компонента.

Вычислили массовую концентрацию предельных углеводородов по предварительно построенному градуировочному графику.

Определение летучих органических соединений в пробах воздуха с применением термодесорбера

Отбор проб проводился на сорбционные трубки, наполненные смешанным сорбентом со скоростью 0,2 дм3/мин в течение 5 минут.

Анализ проб, отобранных на сорбционные трубки, выполняли с использованием газовой хроматографии на газовом хроматографе GC-2010Plus фирмы «Shimadzu Corporation» с термодесорбером UNITY-xr фирмы Markes International.

Условия термодесорбции:

Начальная температура – 40 °С;

Время продувки гелием (осушка) трубки – 0,2 мин;

Температура термодесорбции с сорбционной трубки – 300 °С;

Время термодесорбции с сорбционной трубки – 5 мин;

Температура ловушки - -15 °С;

Время термодесорбции с ловушки – 3 мин.

-    разделение десорбированных компонентов проводили в режиме программирования температуры на капиллярной колонке с неподвижной фазой ПДМС  длиной 30 м, внутренним диаметром 0,53 мм, с толщиной пленки неподвижной фазы 5 мкм;

-    идентификацию определяемых соединений выполняли по абсолютным временам удерживания, предварительно определенных для каждого компонента.

Концентрацию загрязняющих веществ в пробах вычислили по предварительно построенному градуировочному графику.

Сравнительный анализ

Для оценки эффективности работы установки концентрация веществ была переведена из мг/м3 в г/с из расчета скорости газового потока, температуры и давления.

 Эффективность установки рассчитана по формуле в %:

где Свх и Свых     -     концентрации (г/м3) загрязняющих веществ соответственно до и после очистки по результатам замеров;

Vвх и Vвых                -     расход газовоздушной смеси в единицу времени (м3/с) на входе и выходе установки соответственно.

Согласно Методическому пособию по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. СПб. 2012.

Данные по сравнению проб до установки и после установки комплекса МСХК на холостом ходу представлен в таблице 6.

Данные по сравнению проб до установки и после установки комплекса МСХК под нагрузкой, с включенным манипулятором представлен в таблице 7.

Таблица 6. Расчет эффективности установки (холостые обороты, 800 об./мин )

Наименование загрязняющих веществ

Концентрация мг/м3

Параметры г/в смеси

Концентрация г/м3

Выброс в атмосферу вредных   в-в,      г/с

Эффективность, %

Площадь газохода S м2

Скорость в газоходе V м/с

Объемный расход Vo м3

Диоксид азота

До очистки

101,1

0,00785

3,7

0,02924125

0,1011

0,00295629

60,5

После очистки

39,9

0,00785

4,5

0,02924125

0,0399

0,001166726

Диоксид серы

До очистки

0,59

0,00785

3,7

0,02924125

0,00059

1,72523E-05

93,9

После очистки

0,03

0,00785

4,5

0,0349325

0,00003

1,04798E-06

Формальдегид

До очистки

2,09

0,00785

3,7

0,02924125

0,00209

6,11142E-05

42,8

После очистки

1

0,00785

4,5

0,0349325

0,001

3,49325E-05

Оксид углерода

До очистки

675

0,00785

3,7

0,02924125

0,675

0,019737844

12,6

После очистки

493,8

0,00785

4,5

0,0349325

0,4938

0,017249669

Бензол

До очистки

0,56

0,00785

3,7

0,02924125

0,00056

1,63751E-05

25,3

После очистки

0,35

0,00785

4,5

0,0349325

0,00035

1,22264E-05

Толуол

До очистки

0,32

0,00785

3,7

0,02924125

0,00032

9,3572E-06

14,1

После очистки

0,23

0,00785

4,5

0,0349325

0,00023

8,03448E-06

Этилбензол

До очистки

0,13

0,00785

3,7

0,02924125

0,00013

3,80136E-06

17,3

После очистки

0,09

0,00785

4,5

0,0349325

0,00009

3,14393E-06

Ксилолы

До очистки

0,59

0,00785

3,7

0,02924125

0,00059

1,72523E-05

15,0

После очистки

0,42

0,00785

4,5

0,0349325

0,00042

1,46717E-05

Углеводороды С1-С10

До очистки

1,32

0,00785

3,7

0,02924125

0,00132

3,85985E-05

-15,8

После очистки

1,28

0,00785

4,5

0,0349325

0,00128

4,47136E-05

 

Таблица 7. Расчет эффективности установки (под нагрузкой, с включенным манипулятором, 1200 об./мин)

Наименование загрязняющих веществ

Концентрация мг/м3

Параметры г/в смеси

Концентрация г/м3

Выброс в атмосферу вредных   в-в, г/с

Эффективность, %

Площадь газохода S м2

Скорость в газоходе V м/с

Объемный расход Vo м3

Диоксид азота

До очистки

49,1

0,00785

6

0,0471

0,0491

0,00231261

87,0

После очистки

9,1

0,00785

4,2

0,03297

0,0091

0,000300027

Диоксид серы

До очистки

0,4

0,00785

6

0,0471

0,0004

0,00001884

47,5

После очистки

0,3

0,00785

4,2

0,03297

0,0003

0,000009891

Формальдегид

До очистки

1,5

0,00785

6

0,0471

0,0015

0,00007065

31,4

После очистки

1,47

0,00785

4,2

0,03297

0,00147

4,84659E-05

Оксид углерода

До очистки

759,8

0,00785

6

0,0471

0,7598

0,03578658

50,8

После очистки

534

0,00785

4,2

0,03297

0,534

0,01760598

Бензол

До очистки

0,65

0,00785

6

0,0471

0,00065

0,000030615

22,5

После очистки

0,72

0,00785

4,2

0,03297

0,00072

2,37384E-05

Толуол

До очистки

0,41

0,00785

6

0,0471

0,00041

0,000019311

33,4

После очистки

0,39

0,00785

4,2

0,03297

0,00039

1,28583E-05

Этилбензол

До очистки

0,13

0,00785

6

0,0471

0,00013

0,000006123

30,0

После очистки

0,13

0,00785

4,2

0,03297

0,00013

4,2861E-06

Ксилолы

До очистки

0,6

0,00785

6

0,0471

0,0006

0,00002826

25,3

После очистки

0,64

0,00785

4,2

0,03297

0,00064

2,11008E-05

Углеводороды С1-С10

До очистки

3,2

0,00785

6

0,0471

0,0032

0,00015072

32,2

После очистки

3,1

0,00785

4,2

0,03297

0,0031

0,000102207

Сравнение выбросов вредных веществ с европейскими стандартами Евро 5/6

Дополнительно, по просьбе заказчика были проведены расчёты для сравнения выбросов вредных веществ испытуемым автомобилем с нормами европейского экологического стандарта, регулирующего содержание вредных веществ в выхлопных газах.

Испытуемый автомобиль относится к категории N3 (транспортные средства для перевозки грузов, масса которых более 12 тонн), но так, как директива 715/2007/EC не имеет требований к данной категории, сравнения будут произведены с категорией на N2 (Транспортные средства для перевозки грузов, масса которых более 3,5 тонн, но не превышает 12 тонн).

Пересчет выбросов из г/с в нормируемые директивой единицы был произведен из данных (полученных от заказчика) что при нагрузке в 1200 об/мин, при которых производили замеры, автомобиль развивает скорость 60 км/ч.

Для сравнения использовали только показатель выбросов по диоксиду азота, так как остальные определяемые компоненты не нормируются отдельно, а данные полученные по монооксиду углерода не точны, и находятся за верхним диапазоном прибора. Результаты расчетов стоит считать ориентировочными.

Таблица 8. Результаты пересчета выхлопных газов и сравнения с европейскими стандартными.

Наименование загрязняющего вещества

Условия работы автомобиля

Выброс загрязняющих веществ, г/км

Нормы европейского стандарта, г/км

Евро 5

Евро 6

Диоксид азота

Без установки

0,14

0,28

0,125

С установкой

0,02

Согласно полученным данным, без установки, выброс диоксида азота в выхлопных газах соответствует требованиям стандарта Евро 5. После установки комплекса МСХК концентрация значительно снижается, и автомобиль с большим запасом соответствует нормам Евро 6.

Для более точных результатов необходимо провести замеры на специальном стенде с использованием более точных средств измерений и набрать статистические данные, для исключения погрешности единичного определения.

Предложения по дальнейшим испытаниям комплекса МСХК

  • Для дальнейших исследований стоит использовать в работе специализированные многокомпонентные газоанализаторы, например, «Полар про» или МОНОЛИТ, подходящие для определения содержания загрязняющих веществ в промышленных выбросах топливо-сжигающих установок. Использование прибора поможет сократить финансовые и временные затраты на проведение испытаний. Погрешность данных приборов ниже, чем методы, используемые в данной исследовательской работе, и соответствуют требованиям, предъявляемым к газоанализаторам для определения уровня выбросов выхлопных газов.
  • Провести большее количество замеров в различных условиях, для набора статистических данных, и исключения фактора погрешности единичного измерения и изменения условий испытаний.

Научно-аналитический центр готов к дальнейшему сотрудничеству и содействию в реализации данных мероприятий.

Выводы

По результатам исследования выхлопных газов от автомобиля Камаз-65115-А5 с КМУ было выявлено, что оборудование автомобиля комплексом магнитной сепарации и холодного крекинга (МСХК) уменьшали выброс вредных соединений в атмосферный воздух. Эффективность установки по снижению выбросов на холостых оборотах составила:

  • Диоксид азота: 60,5 %
  • Диоксид серы: 93,9 %
  • Формальдегид: 42,8 %
  • Оксид углерода: 12,6 %
  • Бензол: 25,3 %
  • Толуол: 14,1 %
  • Этилбензол: 17,3 %
  • Ксилолы: 15,0 %
  • Углеводороды С110: -15,8 %

Не смотря на увеличение выброса предельных углеводородов С110, стоит учитывать, что концентрация в выхлопных газах, не изменилась, и совпадает с содержанием в атмосферном воздухе, а увеличение выброса в расчетах происходит из-за увеличения скорости потока выхлопных газов в трубе.

Эффективность установки по снижению выбросов под нагрузкой, с включенным манипулятором составила:

  • Диоксид азота: 87,0 %
  • Диоксид серы: 47,5 %
  • Формальдегид: 31,4 %
  • Оксид углерода: 50,8 %
  • Бензол: 22,5 %
  • Толуол: 33,4 %
  • Этилбензол: 30 %
  • Ксилолы: 25,3 %
  • Углеводороды С110: 32,2 %

Стоит учитывать, что погрешность методов определения концентрации загрязняющих веществ составляет 20-25%, что может коррелировать с полученными результатами эффективности установки по некоторым показателям.

Полученные значения по оксиду углерода превышают верхнюю границу диапазона измерения газоанализатора. Результаты по данному показателю даны как ориентировочные и не имеют достоверности.

Дополнительная установка комплекса МСХК на автомобиль снижает концентрацию диоксида азота в выхлопных газах, благодаря чему по уровню выброса данного загрязняющего вещества автомобиль может претендовать на соответствие европейским экологическим нормам Евро 6.

 

Обратная связь

 
Award 2013

Жигулёвская долина

Мы являемся резидентом технопарка в сфере высоких технологий "Жигулевская долина".

Award 2011

Защищено патентом

Комплекс магнитной сепарации и холодного крекинга является запатентованной технологией.