автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Анализ топливоиспользования и загрязнения окружающей среды при эксплуатации теплоэнергетических объектов локомотивного хозяйства железных дорог

На правах рукописи

АГАФОНОВА ИРИНА ВЛАДИМИРОВНА

АНАЛИЗ ТОПЛИВОИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ.

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2004 г.

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения

(МИИТ)

доктор технических наук, профессор Б.Н. Минаев

доктор технических наук, профессор В.И. Киселев

кандидат технических наук С.С. Петраковский

Ведущая организация - Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (ФГУП ВНИИЖТ).

Защита диссертации состоится « ОЛ » ЦО-Я^РЯ 2004 года в Ч. мин. на заседании диссертационного совета Д 218.005.08. в Мос-

ковском государственном университете путей сообщения (МИИТе) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, 15, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_»_2004 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь диссертационного совета д. т. н., профессор _

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Железнодорожный транспорт потребляет электроэнергию, дизельное топливо, топочный мазут, уголь и продукты его переработки, природный горючий газ, дрова, бытовое печное топливо и др.

Структура потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в отрасли определяется структурой энергетики железнодорожного транспорта, которая объединяет под общим названием совокупность топливо-энергопотребляющих и энергогенерирующих установок железнодорожного транспорта, а также систем, обеспечивающих их работу.

В 2002г. потребление ТЭР на железнодорожном транспорте составило 23,9 млн.т. в условном исчислении. Из этого количества в виде топлива (дизельного, угля и продуктов его переработки, топочного мазута, природного газа и пр.) было израсходовано 11,608 млн.т.у.т., т.е. 48,6% от общего потребления ТЭР энергетикой отрасли.

Наибольшее количество топлива потребляется в локомотивном хозяйстве железных дорог России: практически все дизельное топливо и порядка 18% ко-тельно-печного топлива, т.е. не менее 43-44% в условном исчислении от всего топлива, поступающего на железнодорожный транспорт. Среди других хозяйств железнодорожного транспорта локомотивное хозяйство в целом является одним из главных источников загрязнения окружающей среды в отрасли.

Особенность его влияния на окружающую среду заключается в том, что основная доля загрязнения от производственных объектов связана с использованием ТЭР, т.е. с эксплуатацией тепловозов и дизель-поездов, котельных, производственно-бытовых теплопотребляющих комплексов, теплотехнических систем и установок.

Следует отметить, что проведение систематического анализа количества и спектра вредных выбросов при эксплуатации многочисленных и разнообразных по мощности и типам объектов теплоэнергетики железнодорожного транспорта практически невозможно из-за большой трудоемкости и невысокой точности получения непосредственных

РОС Г*Ч"011Д.!1Ы1АЯ

".011\л

Поэтому единственным опорным показателем, определяющим объемы и состав вредных выбросов в масштабах России применительно к локомотивному хозяйству, является расход составляющих топливного баланса отрасли, объективный анализ которого был проведен на основании данных, представленных Департаментом локомотивного хозяйства ОАО РЖД и топливно-техническим управлением Росжелдорснаб.

Следует отметить также, что производственные объекты локомотивного хозяйства являются источниками других факторов, оказывающих существенное воздействие на окружающую среду, а именно потребителями питьевой и технической воды, источниками загрязненных стоков, шума, вибрации, электромагнитных излучений и т.п.

Таким образом, объективная оценка влияния производственных и, прежде всего, теплоэнергетических объектов локомотивного хозяйства на окружающую среду с учетом состояния топливоиспользования, а также определение места локомотивного хозяйства среди других хозяйств в общем воздействии железнодорожного транспорта на окружающую среду является актуальной задачей.

Значительный вклад в разработку соответствующих направлений исследований внесли Е.Т.Бартош, Л.К. Кистьянц, Е.М. Юдаева, Б.Н. Минаев, Ю.Н. Панков, Г.П. Мокриденко, Е.Н. Школьников, С.С. Петраковский, В.И. Панферов, Н.В. Москалев, В.М. Бельков,.Н.П. Зубрева, Н.А. Шарпова, В.А. Капцов, В.А. Полякова, И.Ф. Боярчук, И.Л. Винокур, С.В. Суворов, В.Б. Панкова и др.

Актуальность постановки, а также необходимость в разрешении указанных проблем отражены в ряде документов руководящих органов отрасли и, в частности, в Указаниях МПС России №187У от 26.11.02г. «О повышении эффективности работы по энергосбережению» и №11 ЗУ от 14.08.96г. «Об управлении природоохранной деятельностью на железнодорожном транспорте».

Целью работы является оценка вклада производственных и, прежде всего, теплоэнергетических объектов локомотивного хозяйства в общее воздействие железнодорожного транспорта на окружающую среду с учетом структурного анализа топливоиспользования в отрасли. Разработка практических рекоменда-

ций по снижению вредного воздействия локомотивного хозяйства на окружающую среду и здоровье населения.

Задачами исследования, обеспечивающими достижение цели, являются: проведение анализа топливоиспользования в отрасли и локомотивном хозяйстве железных дорог России;

выявление источников и составляющих вредных выбросов в локомотивном хозяйстве;

на базе структурного анализа топливоиспользования в отрасли получение количественных результатов, необходимых для оценки влияния вредных выбросов на окружающую среду при эксплуатации теплоэнергетических, а также других производственных объектов локомотивного хозяйства железных дорог;

экспериментальное исследование реальной экологической ситуации вблизи локомотивного депо, а также оценка влияния факторов деятельности объектов локомотивного хозяйства на здоровье его работников и население прилегающих районов;

совершенствование методик расчета параметров санитарно-защитных зон вблизи объектов локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта.

Методика исследований основывалась на обобщении и сопоставлении данных научно-технической литературы, ведомственных отчетностей Департаментов транспортных и других организаций (Департаменты локомотивного хозяйства, безопасности движения и экологии; Росжелдорснаб, ВНИИЖТ, ВНИ-ИЖГ), результатов теоретического (многофакторного) анализа и экспериментальных данных при комплексной оценке влияния источников загрязнения на окружающую среду вблизи теплоэнергетических и других производственных обьектов железных дорог.

Объект исследования. В качестве объекта исследования рассматривался производственно-технологический комплекс локомотивного хозяйства железных дорог России, как основной потребитель топлива и источник загрязнения окружающей среды.

Предметом исследования являлись топливоиспользование в теплоэнергетике железнодорожного транспорта, а также состояние окружающей среды в зоне эксплуатации производственных, в том числе теплоэнергетических объектов локомотивного хозяйства отрасли.

Научная новизна работы заключается: в результатах комплексного анализа топливоиспользования и экологической ситуации на предприятиях локомотивного хозяйства железных дорог;

в определении места локомотивного хозяйства в структуре толливопотребле-ния отрасли и общем воздействии железнодорожного транспорта на окружающую среду;

в уточнении параметров санитарно-защитных зон для объектов локомотивного хозяйства железных дорог;

в комплексной оценке реального гигиенического и экономического ущерба от загрязнения окружающей среды при эксплуатации теплоэнергетических и других производственных объектов локомотивного хозяйства.

Практическая ценность диссертации заключается: в разработке системы расчета и получении количественных результатов загрязнения окружающей среды при эксплуатации производственных объектов локомотивного хозяйства железных дорог на базе структурного анализа топливо-потребления в отрасли;

в определении места локомотивного хозяйства среди других хозяйств в общем воздействии железнодорожного транспорта на окружающую среду;

в оценке значительной доли локомотивного хозяйства в общем для отрасли количестве платежей за сверхнормативное загрязнение воздуха, связанное в основном с объемами использования топливных ресурсов;

в оценке реальной экологической ситуации вблизи локомотивного депо на основании непосредственных результатов, полученных экспериментальным путем;

в уточнении параметров санитарно-защитных зон вблизи объектов локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта.

Внедрениерезультатовработы

Результаты исследований, полученные в диссертации, были использованы при разработке ФГУП ВНИИЖГ методических указаний «Санитарно-защитные зоны предприятий, сооружений и иных объектов железнодорожного транспорта».

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

определение места локомотивного хозяйства в структуре топливопотребле-ния отрасли и общем воздействии железнодорожного транспорта на окружающую среду;

системный подход к обследованию хозяйств железнодорожного транспорта на примере локомотивного хозяйства, включающий в себя анализ топливоисполь-зования, выделение основных источников вредных выбросов, изучение состава и расчет количества вредных выбросов, оценку экономического и гигиенического ущерба от загрязнения окружающей среды;

определение размеров санитарно-защитных зон для объектов локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта.

Апробация работы Основные материалы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Четвертой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (МИИТ, Москва, 16-18 апреля 2003 г.); Международной конференции, посвященной 80-летию НИИ медицины труда РАМН «Социальная ответственность работодателя за здоровье работника» (НИИМТ, Москва, 25-26 июня 2003 г.); Межрегиональной научно-практической конференции «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (Бийский технологический институт (филиал) АлтГТУ, Бийск, 3-4 июля 2003 г.); Четвертой международной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 10-12 сентября 2003 г.); Международной молодежной научной конференции «Экология 2003» (Архангельск, 17-19 июня 2003 г.); XVI Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-16» (Санкт-Петербург, 16-18 сентября 2003г.); Пятом Всероссийском студенческом научно-техническом семинаре «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (23-24 апреля 2003 г., ЭЛТИ, Томск); Второй Между-

народной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно технический прогресс» (Пермь, ноябрь 2003г.); Региональной научно-практической конференции «Устойчивое развитие: региональные экологические проблемы и стратегия защиты окружающей среды» (Старый Оскол, февраль 2004г). Публикации

По материалам диссертации было опубликовано 15 печатных работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 235 страницах текста, содержит 34 рисунка, 57 таблиц, 2 приложения, список использованной литературы из 278 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, его научная новизна и практическая ценность, конкретизированы объект и предмет исследования, дана общая характеристика выполненных исследований.

В первой главе был выполнен анализ топливо-энергопотребления, показавший, что за 2001 г. в локомотивном хозяйстве было израсходовано 1145 тыс. т. котельно-печного топлива, из которого 83,7% потреблялось котельными и 5,1% технологическими печами; 3839 тыс. т. нефтепродуктов, из которых 98,54% было израсходовано на поездную работу. Потребление электроэнергии локомотивным хозяйством в 2001 г. составило 27713 млн. кВт-ч, из которого 98% было израсходовано на поездную работу, а 2% - на собственные нужды (рис.1).

В первой главе диссертации была проведена классификация источников загрязнения на предприятиях локомотивного хозяйства железных дорог.

При этом показано, что основными источниками вредных выбросов и сбросов в локомотивном хозяйстве являются теплоэнергетические и технологические объекты, а основная доля загрязнения в процессе эксплуатации объектов локомо-

Рис. 1. Потребеление топливно-энергетических ресурсов локомотивным хозяйством железнодорожноготранспорта России за 2000г., %

Котельно- печное топливо

Нефтепродукты

Электроэнергия

1 2 3 4 5

6 7 8' 9 10

11 12 13

%

1 - потребление котельно-печного топлива локомотивным хозяйством

2 - котельные локомотивных депо

3 - прочее производственное потребление

4 - технологические печи локомотивных депо

5 - потребление на не топливные нужды

6 - потребление нефтепродуктов локомотивным хозяйством

7 - работа тепловозов, дизель-поездов и автомотрисс на тяге поездов

8 - прочее производственное потребление

9 • потребление на непроизводственные нужды

10 - реостатные испытания тепловозов

11 - потребление электроэнергии локомотивным хозяйством

12 - электротяга поездов

13 - нужды локомотивного хозяйства

тивного хозяйства связана с использованием ТЭР, Распределение дизельного топлива по видам поездных и ремонтных работ в локомотивном хозяйстве показано

Была сделана оценка величины загрязнения окружающей среды при эксплуатации тепловозного парка на сети железных дорог России и оценка загрязнения окружающей среды при эксплуатации паровых и водогрейных котельных локомотивного хозяйства. Для этого на основании статистических данных, предоставленных отделами охраны природы ОАО РЖД, организации работы локомотивов и локомотивных бригад и деповского хозяйства и оборудования департамента локомотивного хозяйства ОАО РЖД, на базе анализа топливоис-

на рис. 2.

пользования были сделаны оценочные расчеты массы загрязняющих веществ тепловозным парком России (рис. 3) и котельными локомотивного хозяйства России (рис. 4) на 2002 г. по количеству сожженного топлива за год. Выполненные оценочные расчеты показали, что в 2002 г. тепловозы выбросили в атмосферный воздух 177,5 тыс. т., а котельные -42,8 тыс. т. загрязняющих веществ.

Рис. 2. Распределение дизельного топлива по видам поездных и ремонтных работ в локомотивном хозяйстве железнодорожного транспорта в 2000 г., %

Грузовые перевозки Пассажирские перевозки

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

%

1 - расход дизельного топлива в локомотивном хозяйстве

2 - топливо, затраченное на поездную работу и ремонт в грузовом движении

3 - топливо для работы тепловозов в грузовом движении

4 - топливо для работы маневровых тепловозов в грузовом движении

5 - топливо при ТР и ТО электровозов, участвующих в грузовом движении

6 - топливо при ТР и ТО тепловозов, участвующих в грузовом движении

7 - топливо на КР основных средств (грузовое движение)

8 - топливо, затраченное на поездную работу и ремонт в пассажирском

движении

9 - топливо для работы тепловозов в пассажирском движении

10 - топливо для дизель-поездов в пассажирском движении

11 - топливо для маневровых тепловозов в пассажирском движении

12 - топливо при ТР и ТО электровозов, участвующих в пассажирском

движении

13 - топливо при ТР и ТО электросекций, участвующих в пассажирском

движении

14 - топливо при ТР и ТО тепловозов, участвующих в пассажирском

движении

15 - топливо при ТР и ТО дизель-поездов, участвующих в пассажирском

движении

16 - топливо на КР основных средств (пассажирское движение)

Рис. 3. Динамика изменения количества выбросов в атмосферу от тепловозного парка России в период 1998-2002 г.г., тыс. т.

Также была сделана оценка величины загрязнения окружающей среды при эксплуатации технологических агрегатов в цехах локомотивных депо России путем статистической обработки технико-экономических паспортов локомотивных депо России нового образца с отчетными данными за 1996-2002 г.г., предоставленных отделом деповского хозяйства и оборудования ЦТ ОАО РЖД.

Было выявлено, что суммарный выброс от технологических объектов локомотивного хозяйства железнодорожной отрасли оценивается в 2473,3 т/год и включает в себя большой спектр веществ первого и второго класса опасности. Очистке подвергается только 7,2% выбросов.

Таким образом, объем выбросов от стационарных источников локомотивного хозяйства в 2002 г. составил 45,3 тыс. т. в год, а от передвижных - 177,5 тыс. т. в год Суммарно выбросы в атмосферный воздух от всех объектов локомотивного хозяйства железных дорог России в 2002 г. составляли 222,8 тыс. т.

В главе I приведена количественная оценка прочих загрязнений от объектов локомотивного хозяйства (загрязнение воды, почвы, физические факторы).

Эти данные показывают, что экологическая проблема на энергетических объектах локомотивного хозяйства актуальна и требует решения.

Рис. 4. Ориентировочная масса вредных выбросов, выделяющихся в результате работы котельных локомотивного хозяйства железных дорог РФ в 2002 г.

Во второй главе для проведения сравнительной оценки вклада локомотивного хозяйства в общее количество загрязнения от хозяйств ж. д. транспорта сделан анализ топливо-энергопотребления различных хозяйств и железнодорожной отрасли в целом (рис.5).

Так, за 2000 г. железнодорожной отраслью России было израсходовано 5344 тыс. тут котельно-печного топлива, 4414 тыс. тут нефтепродуктов, используемых в ДВС, 34231 млн. кВтч электроэнергии, 23881 Гкал теплоэнергии (пар и горячая вода) При этом анализ данных по расходу топлива показал, что основная доля топливно-энергетических ресурсов отрасли потребляется локомотивным хозяйством: 85,5% дизельного топлива и 79,4% электроэнергии приходится на поездную работу. Кроме того, в локомотивном хозяйстве расходуется на прочее производственное потребление 0,9% нефтепродуктов, используемых в качестве

Рис. 5. Удельный вес расходов различных хозяйств железнодорожного транспорта в расходах топлива (по элементам затрат), %

Затраты на топливо

Затраты на электроэнергию

1 23456789 10 11

1 23456789 10 11

%

1 — пассажирское хозяйство

2 - хозяйство грузовой и коммерческой работы

3 - хозяйство перевозок

4 - локомотивное хозяйство

5 - вагонное хозяйство

6 - хозяйство пути

7 - хозяйство гражданских сооружений,

водоснабжения и водоотведения

8 - хозяйство сигнализации, связи и вычислительной техники

9 - хозяйство электрификации и электроснабжения

10 - прочие хозяйства

11 - все хозяйства

топлива, на реостатные испытания после КР и на пунктах экологического контроля (ПЭК) - 0,4% нефтепродуктов, а также 0,02% нефтепродуктов на непроизводственные нужды. На собственные нужды локомотивным хозяйством потребляется 1,6% электроэнергии. Котельными локомотивного хозяйства расходуется 18% котельно-печного топлива от общего потребления всей ж. д. отраслью, технологические печи потребляют 1% котельно-печного топлива, на прочее производственное потребление и не топливные нужды расходуется соответственно 1% и 0,5% котельно-печного топлива. На рис. 6 приведена динамика расхода материальных средств (%) локомотивным хозяйством на топливно-энергетические ресурсы в отношении к расходам всей железнодорожной отраслью.

Рис. 6. Динамика расхода материальных средств (%) на топливно-энергетические ресурсы локомотивным хозяйством в процентном содержании от расходов всей железнодорожной отраслью в период 1988-2000 г.г.

100

1988 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

■ Расходы на топливо локомотивным хозяйством железнодорожного транспорта % □ Расходы на электроэнергию локомотивным хозяйством железнодорожного транспорта, %

Из диаграммы видно, что локомотивное хозяйство потребляет основную долю (более 80%) топливно-энергетических ресурсов в отрасли. Так как объемы выбросов в атмосферный воздух напрямую зависят от количества сжигаемого топлива, логично ожидать, что локомотивное хозяйство вносит основной вклад в загрязнение окружающей среды.

Следующим этапом проводится сравнительная оценка вклада локомотивного хозяйства в общее количество загрязнения окружающей среды хозяйствами железнодорожного транспорта.

Для этого проведена классификация источников загрязнения в хозяйствах железнодорожного транспорта, а также количественная оценка вредных выбросов от объектов железнодорожного транспорта. Так, например, за 2000 г. выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных и передвижных источников железнодорожного транспорта составили суммарно 0,431 млн т, из которых 46,6 % - от передвижных и 53,4 % - от стационарных источников загрязнения. При этом выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от железнодорожного транспорта в целом (суммарно от стационарных и передвижных источников) не превышали 1,4 % общего количества выбросов от всех отраслей экономики страны.

В целом по отрасли состав выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников за 2000 г. характеризуется цифрами, приведенными в табл. 1.

Таблица 1

Составляющие выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников железнодорожного транспорта за 2000 г

Выбросы от передвижных источников локомотивного хозяйства, составляющие на 2002 г. 177,5 тыс. т. вредных веществ, занимают порядка 93-95% в суммарном загрязнении от передвижных источников отрасли. Выбросы от котельных локомотивного хозяйства и его технологических объектов, составлявшие в 2002 г. 45,3 тыс. т. загрязняющих веществ, вносят 21,3 % в общее загрязнение железнодорожной отраслью атмосферного воздуха. Тогда, как выброс вредных веществ от всей отрасли в 2002 г. составлял 213,2 тыс. т. (с учетом ремонтных заводов).

Анализ экологической обстановки на железнодорожном транспорте показал, что локомотивное хозяйство среди других хозяйств отрасли занимает второе место в загрязнении окружающей среды после хозяйства социального развития и непроизводственной сферы. Тем не менее, проведенные исследования позволили установить, что влияние локомотивного хозяйства и в целом железнодорожного транспорта на изменение показателей фоновых концентраций загрязняющих веществ в соответствующих регионах страны оказывается относительно малым. Следовательно, главной задачей природоохранной деятельности на железнодорожном транспорте является стремление к тому, чтобы вредные выбросы (сбросы) от объектов железнодорожного транспорта не превышали предельно-допустимых значений внутри заданных границ санитарно-защитных зон.

В третьей главе представлены результаты исследования реальной экологической обстановки на примере локомотивного депо «Ожерелье» Московско-Павелецкого отделения Московской железной дороги. Совместно с ФГУП ВНИ-ИЖГ в 1999 - 2000 г.г. были проведены сбор и анализ фактического материала по эколого-гигиенической и технологической оценке влияния вредных выбросов локомотивного депо железнодорожного транспорта на окружающую среду. Выделены источники выбросов на объектах локомотивного депо. Определены фактические параметры и радиусы распространения химических и физических факторов на окружающую среду по сравнению с расчетными данными от указанного предприятия (санитарно-химические анализы воздушной среды и почвы, измерение уровней шума) за пределами территории расположения локомотивного депо в холодный и теплый периоды года.

Пробы воздуха отбирались в весенне-летний период под факелом основных источников выбросов на расстояниях 100, 150 и 200 м от границы депо «Ожерелье», для анализа на содержание оксида углерода, суммарных углеводородов и летучих органических соединений (40 ингредиентов). При этом фоновые концентрации вредных веществ исследовались в жилой зоне на расстоянии 100, 150, 200 м от границы депо с наветренной стороны.

Таким образом, изучение состояния окружающей среды показало, что на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) локомотивного депо Ожерелье имеет место загрязнение почвы никелем, а на расстояниях до 100 м - свинцом. Кроме того, на расстоянии до 200 м от границы локомотивного депо (100 м за пределами СЗЗ) в атмосферном воздухе обнаружено превышение допустимых концентраций этилбензола и на расстоянии до 150 м от границы депо (50 м за пределами СЗЗ) -1,2,4-триметилбензола. По расчетным данным тома ПДВ, концентрации диоксида азота на границе 100-метровой СЗЗ превышают ПДК. Уровни шума и инфразвука на расстояниях до 225-1000 м превышают ПДУ. Следовательно, установленная 100-метровая СЗЗ для локомотивного депо Ожерелье недостаточна и с гигиенических позиций не достаточно обоснована.

Таким образом, на примере локомотивного депо «Ожерелье» было показано, что необходимо разработать санитарно-защитные зоны непосредственно для локомотивного хозяйства, которые учитывали бы специфику производства и являлись защитой населения от вредного воздействия.

В четвертой главе приводятся рекомендуемые расчеты санитарно-защитных зон для объектов локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта, включающие в себя методы оценки экологической опасности объектов железнодорожного транспорта и их санитарную классификацию для установления класса опасности методом гигиенического ранжирования: определение величины санитарно-зашитной зоны; оценка состояния здоровья населения; оценка экологического риска.

Для уточнения величины санитарно-защитной зоны на различных расстояниях от существующего объекта - загрязнителя окружающей среды рекомендуется рассчитывать суммарное химическое загрязнение атмосферного воздуха, водной среды, почвы, дозу шума на основании сопоставления фактического уровня загрязняющего фактора с предельно допустимой ПДК (ПДУ). И устанавливать границу санитарно-защитной зоны на таком расстоянии от объекта, на котором уровни загрязнения среды не превышают ПДК (ПДУ).

Гигиеническая характеристика химического загрязнения воздушной среды, суммарного санитарно-химического загрязнения воды, химического загрязнения почвы рассчитывалась соответственно по формулам 1,2, 3:

где - соответственно среднесуточные (или максимально

разовые) концентрации и ПДК отдельных компонентов загрязнения, присутствующих в атмосферном воздухе

к

С„ ) НпПДКсп)

(1)

N - коэффициент, величина которого зависит от класса опасности вещества

t - экспозиция воздействия суммы загрязнения С|,С2,Сп,

иода

(2)

где - соответственно фактические концентрации химиче-

ских веществ и предельно допустимые концентрации химических веществ УФП - определяемый ультрафиолетовый показатель, УФПдоп. - допустимый УФП, равный 0,1

где - соответственно концентрации определяемых веществ и их

предельно допустимые концентрации.

Также учитывают дозу шума или суммарную шумовую нагрузку, Кшум.

В диссертации показано, что уточнение параметров СЗЗ для локомотивного хозяйства целесообразно проводить с учетом химических компонентов и физических факторов, образующихся в результате сжигания различных видов топлива, а также связанных с другими теплотехническими процессами, т.к. основными источниками вредных выбросов нами были выделены теплоэнергетические объекты депо.

В четвертой главе приведены также рекомендуемые размеры санитарно-защитных зон для объектов железнодорожного транспорта, составляющие 500 м для тепловозных депо с реостатными испытаниями в закрытых помещениях и 1000 м для тепловозных депо с реостатными испытаниями на открытых путях.

В пятой главе представлен анализ влияния вредных веществ на здоровье населения прилегающих жилых районов, а также непосредственно работников локомотивного хозяйства. Было выявлено, что факторы деятельности локомотивного депо «Ожерелье» оказывают негативное влияние на состояние здоровья взрослого и детского населения прилегающего к территории депо города. Причем, в результате исследования было установлено, что основными источниками пагубного воздействия на окружающую среду локомотивного хозяйства являются его теплоэнергетические объекты. Так, основными химическими соединениями, концентрации которых превышали ПДК за границей существующей СЗЗ локомо-

К

п

(3)

тивного депо «Ожерелье», явились диоксид азота, получаемый в результате сжигания топлива, а также углеводороды, входящие в состав выхлопа при реостатных испытаниях. Доминирующим показателем для определения рекомендуемой СЗЗ явился уровень звука, превышающий ПДУ в окружении исследуемого локомотивного депо. Основными источниками шума, превышающего ПДУ (55 дБА), оказались теплоэнергетические процессы (работа пескосушильных установок (89,5 дБА), котлов (92,5 дБА), реостатные испытания (112 дБА), испытания форсунок в топливном отделении (91,6) и др.). На примере исследований, проведенных в депо «Ожерелье» были сделаны выводы о негативном влиянии локомотивного хозяйства на здоровье населения, проживающего в зоне влияния факторов деятельности данного хозяйства.

В результате анализа работы локомотивного хозяйства железных дорог было также установлено, что выбросы от его теплоэнергетических и технологических объектов и физические факторы, возникающие в результате различных производственных процессов, негативно сказываются на здоровье работников локомотивного хозяйства.

В шестой главе проведен анализ законодательной базы РФ в области экологии, на которую опирается система управления природоохранной деятельностью на железнодорожном транспорте. Приведен перечень и краткое содержание основных законодательных актов по охране окружающей природной среды в РФ, а также стандартов и правил, регламентирующих природоохранную деятельность на железнодорожном транспорте.

В главе рассмотрена организация, управление и контроль природоохранной деятельностью на железнодорожном транспорте. Проанализирована техническая политика отдельных Департаментов в области охраны окружающей среды. Даны рекомендации по привлечению внимания Департаментов к вопросам экологии на производстве, находящемся в их ведомстве. Основанием к данному анализу явилось Указание МПС № 11 Зу от 14 августа 1996 г. «Об управлении природоохранной деятельностью на железнодорожном транспорте».

Сформулированы также цели и задачи природоохранной деятельности на железнодорожном транспорте и в локомотивном хозяйстве, в частности.

В главе проанализированы экологические платежи локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта. Так, например, по данным отдела охраны природы ЦРБ ОАО РЖД в 2002 г. было начислено 104,9 млн. руб. экологических платежей по отрасли, включая стационарные и передвижные источники, или 80,3 млн. руб. экологических платежей, без учета отраслевых заводов. Причем, на локомотивное хозяйство приходилось в 2002 г. 18674 тыс. руб. за общее загрязнение, и 2212 тыс. руб. за сверхнормативное загрязнение. По экологическим платежам локомотивное хозяйство оказалось на втором месте после хозяйства социального развития и непроизводственной сферы. Причем, по сверхнормативным платежам за загрязнение атмосферного воздуха локомотивное хозяйство занимало первое место.

В седьмой главе приводятся рекомендации по снижению количества загрязнений от тепловозного парка, котельных и технологического оборудования локомотивного хозяйства. Приведены инженерно-технические решения по совершенствованию процесса сжигания топлива в котельных установках и дизелях тепловозов, решения по регулированию их работы. Составлен перечень мероприятий по сокращению сброса загрязненных вод от локомотивных депо в поверхностные водные объекты за счет строительства, реконструкции, наладки очистных сооружений, внедрения ресурсосберегающих технологий, а также инженерно-технические мероприятия по сокращению образования отходов в локомотивных депо железнодорожного транспорта, их использования и обезвреживания, мероприятия по снижению уровней шума и вибрации.

ВЫВОДЫ

1. В диссертации проведен комплексный анализ расхода составляющих топливного баланса локомотивного хозяйства железнодорожной отрасли, определяющего объемы и состав вредных выбросов. На основании полученных данных представлена картина загрязнения окружающей среды предприятиями локомо-

тивного хозяйства, позволяющая сделать количественные расчеты вредных выбросов.

2. Анализ использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) показал, что в локомотивном хозяйстве расходуется в условном исчислении около 49% от общего потребления ТЭР на железнодорожном транспорте (не менее 43% от всего топлива, поступающего на железнодорожный транспорт). При этом затраты на топливо, необходимое для эксплуатации объектов локомотивного хозяйства, составляют более 80% от всех затрат на ТЭР в отрасли (включая затраты на использование электроэнергии).

3. Количественный анализ топливоиспользования на железнодорожном транспорте позволил рассчитать объемы вредных выбросов по хозяйствам отрасли. Расчеты показали, что за 2002 г. тепловозный парк России выбросил в атмосферу примерно 177,5 тыс. т., котельные локомотивного хозяйства - 42,8 тыс. т., технологические объекты локомотивного хозяйства - 2,5 тыс. т. загрязняющих веществ. Таким образом, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от всех объектов локомотивного хозяйства железных дорог России в 2002 г. составили суммарно не менее 222,8 тыс. т.

4. Полученные результаты позволили определить вклад локомотивного хозяйства в общее загрязнение окружающей среды хозяйствами железнодорожного транспорта. Было установлено, что выбросы от передвижных источников локомотивного хозяйства составляют порядка 95% всех выбросов от передвижных источников. При этом вклад стационарной теплоэнергетики в загрязнение атмосферного воздуха составил 21,3% от общего количества загрязнений стационарными источниками железнодорожного транспорта (второе место после хозяйства социального развития и непроизводственной сферы). Из этого следует, что локомотивное хозяйство среди других хозяйств железных дорог России оказывает наибольшее негативное влияние на окружающую среду.

5. Были выполнены экспериментальные исследования реальной экологической обстановки вблизи локомотивного депо «Ожерелье» Московско-Павелецкого отделения Московской железной дороги. Они показали, что основ-

ными химическими соединениями, концентрации которых превышали ПДК за границей существующей СЗЗ локомотивного депо, являются диоксид азота, получаемый в результате сжигания топлива в котельных, а также углеводороды, входящие в состав выхлопных газов тепловозов при их реостатных испытаниях. Нарушение акустической обстановки вблизи локомотивного депо в значительной мере связано с работой оборудования котельных, компрессоров и других энергетических установок. На основании результатов экспериментальных исследований было показано, что размеры установленных в настоящее время СЗЗ недостаточны для защиты прилегающих жилых районов от вредного воздействия объектов локомотивного хозяйства.

6. В связи с этим была усовершенствована методика расчета СЗЗ для объектов локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта и рекомендованы необходимые размеры СЗЗ: 500 м - для локомотивных депо с реостатными испытаниями на закрытых путях и 1000 м - с реостатными испытаниями на открытых путях.

7. Разработан системный подход к обследованию хозяйств железнодорожного транспорта на примере локомотивного хозяйства, включающий в себя анализ то-пливоиспользования, выделение основных источников вредных выбросов, оценку экономического и гигиенического ущерба от загрязнения окружающей среды. Разработанный системный подход позволяет всесторонне и поэтапно подойти к решению актуальных экологических проблем эксплуатации объектов локомотивного хозяйства и, прежде всего, проблемы, связанной с уменьшением вредного воздействия теплоэнергетических объектов на окружающую среду. Первым этапом решения этой проблемы является реализация возможного потенциала топли-восбережения; вторым этапом - внедрение инженерно-технических мероприятий на теплоэнергетических объектах локомотивного хозяйства, позволяющих уменьшить его негативное воздействие на окружающую среду; третьим этапом -реализация мероприятий по созданию СЗЗ в границах, установленных расчетом по усовершенствованной методике определения их размеров.

НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Агафонова И.В. Влияние вредных выбросов от локомотивного хозяйства и его теплоэнергетических объектов на окружающую среду//Медицина труда, гигиена и эпидемиология на железнодорожном транспорте: Сб. науч.-практ. работ. - М.: ВНИ-ИЖГ, 2001.-С.251-255.

2. Минаев Б.Н., Москалев Н.В., Полякова ВА, Агафонова И.В. Экологическое воздействие железнодорожного транспорта на окружающую среду//Вопросы теплоэнергетике и экологии на железнодорожном транспорте: Сб. науч. тр. - М: МИИТ, 2001.-С. 91-100.

3. Агафонова И.В. О состоянии окружающей среды на территории и вблизи локомотивного депо «Ожерелье» Московской железной дороги//Актуальные проблемы современной науки. - М: Компания Спутник +. - 2002. - №5 (8) - С. 211 -213.

4. Агафонова И.В. Оценка риска профессиональных заболеваний на теплоэнергетических объектах локомотивного хозяйства железнодорожного транспор-та//Социальная ответственность работодателя за здоровье работника: Сб. тез. конф. -М.: НИИМТ, 2003. - С. II.

5. Агафонова И.В. Негативные последствия природопользования и их влияние на окружающую среду и здоровье населения//Экология 2003 : Сб. тез. Международ, мол. конф. - Архангельск: Ин-т экологических проблем Севера УрО РАН, 2003. - С. 225.

6. Агафонова И.В. Математические методы оценки медико-экологического риска (степени вероятности возникновения заболеваний) и состояния окружающей среды вблизи промышленных объектов/Ред. B.C. Балакирев//Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-16: Сб. тр. XVI Междунар. науч. конф. Т. 9. - С-Пб.: изд-во СПб государственного технологического института, 2003. - С. 59-61.

7. Агафонова И.В. Профессиональная заболеваемость работников теплоэнергетических и технологических объектов локомотивного хозяйства// Безопасность движения поездов: Сб. тр. IV науч.-практ. конф. - М.: МИИТ. - С. VI-1 - VI-2.

8. Агафонова И.В., Минаев Б.Н. Пути решения экологических проблем на теплоэнергетических объектах локомотивных депо железнодорожного транспорта/Ред. Ф.Н. Лисецкий, А.С. Трунин.//Актуальный проблемы современной науки. Естественные науки: Сб. тез. 4-й Междунар. конф. Ч. 11: Экология - Самара: Изд-во СамГТУ, 2003. - С. 11-12.

9. Агафонова И.В. Управление природоохранной деятельностью на железнодорожном транспорте России//Управление качеством образования, продукции и окружающей среды: Материалы межрег. науч.-практ. конф. - Бийск: Алт. гос. техн. ун-т, БТИ, 2003. - С. 4-6.

»16277

10. Агафонова И.В. Проблемы экологии на теплоэнергетических объектах локомотивных депо железнодорожного транспорта//ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЁЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ: Материалы Пятого Всеросс. студ. науч.-техн. семи-нара-Томск: Изд-во ТПУ,2003.-С. 124-125.

11. Агафонова И.В., Минаев Б.Н. Влияние вредных выбросов от промышленных объектов на здоровье населения//Экология и научно-технический прогресс: Сб. матер. Второй Междунар. науч.-техн. конф. - Пермь: Изд-во ПГТУ, 2004. - С. 38-40.

12. Агафонова И.В., Минаев Б.Н. Количественная оценка вредных выбросов в атмосферу от локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта Рос-сии//Экология и научно-технический прогресс: Сб. матер. Второй Междунар. науч.-техн. конф. - Пермь: Изд-во ПГТУ, 2004. - С. 40-43.

13. Агафонова И.В. Количественная оценка вредных выбросов в атмосферу от основных источников загрязнения локомотивного хозяйства и их влияние на здоровье населения//Здравоохранение на железнодорожном транспорте государств - участников СНГ на современном этапе: теория и практика: Сб. науч.-практ. работ. Т.2. - М: РЕИНФОР, 2004. - С. 47-54.

14. Минаев Б.Н., Полякова ВА, Гипп Е.К., Агафонова И.В. Железнодорожный транспорт как источник антропотехногенного воздействия на природную сре-ду//3дравоохранение на железнодорожном транспорте государств - участников СНГ на современном этапе: теория и практика: Сб. науч.-практ. работ. Т.2. - М.: РЕИН-ФОР, 2004. - С. 54-63.

15. Агафонова И.В. Комплексный подход к оценке гигиенических проблем на теплоэнергетических объектах локомотивного хозяйства железных до-рог//Региональные гигиенические проблемы и стратегия охраны здоровья населения: Сб. науч. тр. Вып. 10. - Старый Оскол: ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана, 2004. - С. 20-24.

АГАФОНОВА Ирина Владимировна

АНАЛИЗ ТОПЛИВОИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ.

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Подписано к печати Off, 04-,

Формат 60х84'/|б Обьем 1,5 п.л. Заказ -55Z !■ Тираж 80 экз.

Типография МИИТ, 127994, Москва, ул. Образцова, 15, МИИТ

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТОПЛИВО-ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ В ЛОКОМОТИВНОМ ХОЗЯЙСТВЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ. ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОБЪЕТЫ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА КАК ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ЖЕЛЕЗНДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ.

1.1. Общая характеристика деятельности локомотивного хо- ^ зяйства железных дорог России.

1.2. Анализ топливо - энергопотребления в локомотивном хозяйстве железных дорог.

1.3. Оценка величины загрязнения окружающей среды при эксплуатации тепловозного парка на сети железных дорог Рос

1.4. Оценка загрязнения окружающей среды при эксплуатации паровых и водогрейных котельных локомотивного хозяйства.

1.5. Оценка величины загрязнения окружающей среды при эксплуатации технологических агрегатов в цехах локомотивных депо сети железных дорог России.

1.6. Количественная оценка прочих загрязнения от объектов локомотивного хозяйства (загрязнение воды, почвы, физические факторы).

1.7. Выводы.

2. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВКЛАДА ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА В ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОТ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ДРУГИХ ХОЗЯЙСТВ ОТРАСЛИ. МЕСТО ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА В АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.

2.1. Классификация антропогенного воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду. Классификация источников загрязнения на железнодорожном транспорте. Количественная оценка вредных выбросов от объектов железнодорожного транспорта.

2.2. Загрязнение атмосферного воздуха объектами железнодорожного транспорта.

2.3. Загрязнение водной среды поверхностными и производственными сточными водами от объектов железнодорожного транспорта.

2.4. Загрязнение почвы на территориях вдоль железной дороги и предприятий железнодорожного транспорта.

2.5. Воздействие на окружающую среду физических факторов, связанных непосредственно с работой подвижного состава и стационарных предприятий железнодорожного транспорта (тепла, шума, инфразвука, вибрации и электромагнитных полей).

2.6. Образование отходов производственно-хозяйственной деятельности железнодорожных предприятий.

2.7.Количественная оценка доли вредных выбросов локомотивного хозяйства в общем количестве загрязнения, поступающих при эксплуатации объектов железнодорожного транспорта.

2.8. Выводы.

СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ТЕРРИТОРИИ И ВБЛИЗИ ОБЪЕКТОВ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ (НА ПРИМЕРЕ ЛОКОМОТИВНОГО ДЕПО СТ. «ОЖЕРЕЛЬЕ» МОСКОВСКО-ПАВЕЛЕЦКОГО ОТДЕЛЕНИЯ МОСКОВСКОЙ Ж.Д.).

3.1. Локомотивное депо ст. «Ожерелье» Московско-Павелецкого отделения Московской железной дороги как источник зал 103 грязнения окружающей среды.

3.2. Оценка состояния окружающей среды в окружении локомотивного депо ст. «Ожерелье» Московско-Павелецкого отделения Московской железной дороги.

3.2.1. Исследование атмосферного воздуха.

3.2.2. Результаты исследования почвы.

3.2.3. Результаты исследования шума.

3.3. Выводы.

4. САНИТАРНО-ЗАЩИТНЫЕ ЗОНЫ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ.

4.1. Нормативные ограничения по факторам загрязнения окружающей среды.

4.1.1. Ограничения по загрязнению атмосферного воздуха.

4.1.2. Ограничения по загрязнению водной среды.

4.1.3. Ограничения по загрязнению почвы.

4.1.4. Ограничения по загрязнению окружающей среды шумом и вибрацией.

4.1.5. Ограничения по загрязнению окружающей среды электромагнитными излучениями.

4.2. Санитарно-защитные зоны.

4.3. Выводы.

5. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПРЕВЫШЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА ПДК, ПДВ (ПДС), НЕСОБЛЮДЕНИЯ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО САНИТАРНО-ЗАЩИТНЫМ ЗОНАМ.

5.1. Влияние вредных выбросов от объектов локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта на здоровье населения и окружающую природную среду.

5.2. Влияние вредных выбросов на состояние здоровья работников локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта.

5.3. Выводы.

6. ОРГАНИЗАЦИЯ, УПРАВЛЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. СТРУКТУРА И РАЗМЕРЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПЛАТЕЖЕЙ ЛОКОМОТИВНЫМ ХОЗЯЙСТВОМ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ.

6.1. Система организации природоохранной деятельности на железнодорожном транспорте, как часть структуры природоохранного комплекса Российской Федерации.

6.2. Задачи природоохранной деятельности на железнодорожном транспорте.

6.3. Нормативные документы, регламентирующие природоохранную деятельность на железнодорожном транспорте.

6.4. Экономическое регулирование в области охраны окружающей среды в Российской Федерации.

6.5. Система платежей за загрязнение окружающей среды на железнодорожном транспорте. Доля платежей за сверхнормативные выбросы от объектов локомотивного хозяйства.

6.6. Выводы.

7. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА.

7.1. Снижение загрязнения от тепловозного парка. Пункты экологического контроля тепловозов.

7.2. Снижение загрязнения от котельных локомотивных депо и технологического оборудования.

Актуальность проблемы. Железнодорожный транспорт потребляет электроэнергию, дизельное топливо, топочный мазут, уголь и продукты его переработки, природный горючий газ, дрова, бытовое печное топливо и др.

Структура потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в отрасли определяется структурой энергетики железнодорожного транспорта, которая объединяет под общим названием совокупность топливо-энергопотребляющих и энергогенерирующих установок железнодорожного транспорта, а также систем, обеспечивающих их работу.

В 2002 г. потребление ТЭР на железнодорожном транспорте составило 23,9 млн. т. в условном исчислении. Из этого количества в виде топлива (дизельного, угля и продуктов его переработки, топочного мазута, природного газа и пр.) было израсходовано 11,608 млн. т.у.т., т.е. 48,6% от общего потребления ТЭР энергетикой отрасли.

Наибольшее количество топлива потребляется в локомотивном хозяйстве железных дорог России: практически все дизельное топливо и порядка 18% котельно-печного топлива, т.е. не менее 43-44% в условном исчислении от всего топлива, поступающего на железнодорожный транспорт.

Среди других хозяйств железнодорожного транспорта локомотивное хозяйство в целом является одним из главных источников загрязнения окружающей среды в отрасли.

Особенность его влияния на окружающую среду заключается в том, что основная доля загрязнения от производственных объектов связана с использованием ТЭР, т.е. с эксплуатацией тепловозов и дизель-поездов, котельных, производственно-бытовых теплопотребляю-щих комплексов, теплотехнических систем и установок.

Следует отметить, что проведение систематического анализа количества и спектра вредных выбросов при эксплуатации многочисленных и разнообразных по мощности и типам объектов теплоэнергетики железнодорожного транспорта практически невозможно из-за большой трудоемкости и невысокой точности получения непосредственных результатов.

Поэтому единственным опорным показателем, определяющим объемы и состав вредных выбросов в масштабах России применительно к локомотивному хозяйству, является расход составляющих топливного баланса отрасли, объективный анализ которого был проведен на основании данных, представленных Департаментом локомотивного хозяйства ОАО РЖД и топливно-техническим управлением Росжелдорснаб.

Следует отметить также, что производственные объекты локомотивного хозяйства являются источниками других факторов, оказывающих существенное воздействие на окружающую среду, а именно потребителями питьевой и технической воды, источниками загрязненных стоков, шума, вибрации, электромагнитных излучений и т.п.

Таким образом, объективная оценка влияния производственных и, прежде всего, теплоэнергетических объектов локомотивного хозяйства на окружающую среду с учетом состояния топливоиспользования, а также определение места локомотивного хозяйства среди других хозяйств в общем воздействии железнодорожного транспорта на окружающую среду является актуальной задачей.

Значительный вклад в разработку соответствующих направлений исследований внесли Е.Т. Бартош, JI.K. Кистьянц, Е.М. Юдаева, Б.Н. Минаев, Ю.Н. Панков, Г.П. Мокриденко, Е.Н. Школьников, С.С. Петраковский, В.И. Панферов, Н.В. Москалев, В.М. Бельков, Н.П. Зубрева, Н.А. Шарпова, В.А. Капцов, В.А. Полякова, И.Ф. Боярчук, И.Л. Винокур, С.В. Суворов, В.Б. Панкова и др.

Актуальность постановки, а также необходимость в разрешении указанных проблем отражены в ряде документов руководящих органов отрасли и, в частности, в Указаниях МПС России №187У от 26.11.02г. «О повышении эффективности работы по энергосбережению» [14] и №113У от 14.08.96г. «Об управлении природоохранной деятельностью на железнодорожном транспорте» [24].

Целью работы является оценка вклада производственных и, прежде всего, теплоэнергетических объектов локомотивного хозяйства в общее воздействие железнодорожного транспорта на окружающую среду с учетом структурного анализа топливоиспользования в отрасли. Разработка практических рекомендаций по снижению вредного воздействия локомотивного хозяйства на окружающую среду и здоровье населения.

Задачами исследования, обеспечивающими достижение цели, являются:

- проведение анализа топливоиспользования в отрасли и локомотивном хозяйстве железных дорог России;

- выявление источников и составляющих вредных выбросов в локомотивном хозяйстве;

- на базе структурного анализа топливоиспользования в отрасли получение количественных результатов, необходимых для оценки влияния вредных выбросов на окружающую среду при эксплуатации теплоэнергетических, а также других производственных объектов локомотивного хозяйства железных дорог;

- экспериментальное исследование реальной экологической ситуации вблизи локомотивного депо, а также оценка влияния факторов деятельности объектов локомотивного хозяйства на здоровье его работников и население прилегающих районов;

- совершенствование методик расчета параметров санитарно-защитных зон вблизи объектов локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта.

Методика исследований основывалась на обобщении и сопоставлении данных научно-технической литературы, ведомственных отчетностей Департаментов транспортных и других организаций (Департаменты локомотивного хозяйства, безопасности движения и экологии; Росжелдорснаб, ВНИИЖТ, ВНИИЖГ), результатов теоретического (многофакторного) анализа и экспериментальных данных при комплексной оценке влияния источников загрязнения на окружающую среду вблизи теплоэнергетических и других производственных объектов железных дорог.

Объект исследования. В качестве объекта исследования рассматривался производственно-технологический комплекс локомотивного хозяйства железных дорог России, как основной потребитель топлива и источник загрязнения окружающей среды.

Предметом исследования являлись топливоиспользование в теплоэнергетике железнодорожного транспорта, а также состояние окружающей среды в зоне эксплуатации производственных, в том числе теплоэнергетических объектов локомотивного хозяйства отрасли.

Научная новизна работы заключается:

- в результатах комплексного анализа топливоиспользования и экологической ситуации на предприятиях локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта;

- в определении места локомотивного хозяйства в структуре топливопотребления отрасли и общем воздействии железнодорожного транспорта на окружающую среду;

- в уточнении параметров санитарно-защитных зон для объектов локомотивного хозяйства железных дорог;

- в комплексной оценке реального гигиенического и экономического ущерба от загрязнения окружающей среды при эксплуатации теплоэнергетических и других производственных объектов локомотивного хозяйства.

Практическая ценность диссертации заключается: в разработке системы расчета и получении количественных результатов загрязнения окружающей среды при эксплуатации производственных объектов локомотивного хозяйства железных дорог на базе структурного анализа топливопотребления в отрасли; в определении места локомотивного хозяйства среди других хозяйств в общем воздействии железнодорожного транспорта на окружающую среду; в оценке значительной доли локомотивного хозяйства в общем для отрасли количестве платежей за сверхнормативное загрязнение воздуха, связанное в основном с объемами использования топливных ресурсов; в оценке реальной экологической ситуации вблизи локомотивного депо на основании непосредственных результатов, полученных экспериментальным путем; в уточнении параметров санитарно-защитных зон вблизи объектов локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта.

Внедрение результатов работы Результаты исследований, полученные в диссертации, были использованы при разработке ФГУП ВНИИЖГ методических указаний «Са-нитарно-защитные зоны предприятий, сооружений и иных объектов железнодорожного транспорта». [Приложение 1].

Апробация работы Основные материалы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:

- Четвертой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (МИИТ, Москва, 16-18 апреля 2003 г.);

- Международной конференции, посвященной 80-летию НИИ медицины труда РАМН «Социальная ответственность работодателя за здоровье работника» (НИИМТ, Москва, 25-26 июня 2003 г.);

- Межрегиональной научно-практической конференции «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (Бийский технологический институт (филиал) АлтГТУ, Бийск, 3-4 июля 2003 г.);

- Четвертой международной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 10-12 сентября 2003 г.);

- Международной молодежной научной конференции «Экология 2003» (Архангельск, 17-19 июня 2003 г.);

- XVI Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-16» (Санкт-Петербург, 16-18 сентября 2003г.);

- Пятом Всероссийском студенческом научно-техническом семинаре «Энергетика: Ц экология, надежность, безопасность» (23-24 апреля 2003 г., ЭЛТИ, Томск);

- Второй Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно технический прогресс» (Пермь, ноябрь 2003г.);

- Региональная научно-практическая конференция «Устойчивое развитие: региональные экологические проблемы и стратегия защиты окружающей среды» (Старый Оскол, февраль 2004г).

Публикации

По теме диссертации было опубликовано 15 печатных работ.

6.6. Выводы

В связи с угрожающей экологической обстановкой во всем мире [63, 64, 69, 81, 101, 103, 107, 112, 190, 200, 235, 237], необходим переход на более чистые с точки зрения экологии виды транспорта. Такой альтернативой являются железные дороги. ОАО РЖД ведет активную работу в области организации природоохранной деятельности в отрасли, чтобы железнодорожный транспорт приобретал все большее экономическое значение. Существует и работает система управления природоохранной деятельностью, опирающаяся на законодательные акты РФ, а также стандарты, правила и нормы РФ. Основой природоохранной деятельности на железнодорожном транспорте являются отраслевые экологические программы, предусматривающие перевод хозяйственной деятельности предприятий на экологически безопасные методы, направленные на повышение качества окружающей природной среды. Разработкой экологических программ и их реализацией занимается департамент безопасности движения и экологии. Так, например, в рамках «Экологической программы на 1996-2000 г.г.» было введено в эксплуатацию 78 природоохранных объектов, на что было израсходовано 569 млн. рублей [132].

Однако, воздействие от хозяйственной деятельности еще значительно. Без помощи специализированных департаментов техническую политику в области экологии проводить нельзя. А чтобы департаменты могли самостоятельно разрабатывать стратегию по улучшению производства с точки зрения экологии, они должны владеть информацией по перечню источников загрязнения и иметь количественные данные по выбросам. То есть департаменты должны заниматься не только технологией производства, но и связывать ее с загрязнением окружающей среды. Поэтому издано Указание МПС № 113у от 14 августа 1996 г. "Об управлении природоохранной деятельностью на железнодорожном транспорте". Данное указание предписывает Департаментам, входящим в состав ОАО РЖД, проведение единой научно-технической политики в области охраны окружающей среды, организацию разработки организационных и технических мероприятий по снижению негативного воздействия на окружающую природную среду от хозяйственной деятельности железнодорожного транспорта, сокращению непроизводительных затрат (платежей) за сверхнормативное загрязнение окружающей среды, штрафных санкций за экологические правонарушения. Также актуальна проблема реструктуризации локомотивного хозяйства [169]. В условиях необходимости обновления парка подвижного состава и улучшения его технического состояния надо сформировать такую структуру управления предприятиями по эксплуатации локомотивного парка на сети железных дорог, которая будет являться саморегулирующимся финансово-экономическим механизмом.

Экологические платежи, приходящиеся на локомотивное хозяйство, значительны. Они составляли 18,6 млн. рублей на 2002 г., занимая второе место по выплатам среди остальных хозяйств железных дорог. Платежи за сверхнормативные выбросы, которые можно уменьшать с помощью природоохранных мероприятий, повышая тем самым эффективность производства, занимали также второе место среди других хозяйств отрасли, составляя 2,2 млн. рублей на 2002 г., а в процентном отношении - 18,4 %. Для локомотивного хозяйства характерно, что на него приходится более 30 % выплат за сверхнормативное загрязнение атмосферного воздуха, что связано с большей, чем в других хозяйствах отрасли долей использования топлива.

Для минимизации затрат на непроизводственную сферу и, следовательно, повышения эффективности работы локомотивного хозяйства, необходимо проводить мероприятия как в области ресурсосбережения [59, 108, 238], т. е. сокращения расхода топлива, так и внедрения инженерно-технических решений по снижению вредных выбросов в атмосферный воздух.

Таким образом, указание МПС № 113у является основанием к научной работе по определению вклада локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта в общее загрязнение природной среды отраслью и поиску решений данной проблемы.

7. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

7.1. Снижение загрязнения от тепловозного парка. Пункты экологического контроля тепловозов

Контроль за соблюдением законодательства по охране атмосферного воздуха на железных дорогах и предприятиях железнодорожного транспорта обеспечивается в соответствии с указаниями ОАО РЖД (и действующими указаниями МПС), в том числе указанием МПС от 17.01.94 № Г-615 «О проведении контроля за выбросами загрязняющих веществ на транспорте» [214].

Снижение загрязнений окружающей среды тепловозами, представляет собой важную экологическую задачу. Для ее решения с 1996 создаются пункты экологического контроля (ПЭК) в локомотивных депо и на заводах АО «Желдорреммаш», где выполняется капитальный ремонт тепловозов [42, 213]. Пункты экологического контроля должны организовывать качественный контроль за выбросом вредных веществ от отработавших газов дизельных двигателей подвижного состава. Они оборудованы многофункциональными приборами (газоанализаторы, дымомеры, системы газоотбора) и системой пробоподготовки, позволяющими измерять концентрации загрязняющих веществ в отработавших газах. На ПЭК измеряются значения коэффициента ослабления светового потока, приведенного к шкале дымомера в зависимости от позиции контроллера (определяются предельные значения дымности и концентрации сажи в отработанных газах). Используемые газоанализаторы с высокой точностью замеряют концентрацию в выхлопе СО, NOx, СН, СОг, SO2 и других веществ. Некоторые ПЭК оснащены зарубежными компьютерными газоанализаторами нового поколения с точностью измерений, полностью соответствующей ГОСТ Р 50 953-96. Также ПЭК позволяют осуществить регулировку тепловозных дизелей, когда ими превышены нормы дымности и токсичности. Методика регулирования, например, позволяет целенаправленно вести поиск тех цилиндров дизеля, в которых концентрации загрязняющих веществ превышают норму с тем, чтобы выполнить его ремонт, позволяет регулировать топливную аппаратуру. [105].

Задача пунктов экологического контроля - ограничение выброса в атмосферу загрязняющих веществ, содержащихся в выхлопных газах тепловозов.

Кроме того, проведение контроля за выбросами на ПЭК оказывается экономически выгодным для локомотивных депо. Платежи рассчитанные по «Методике расчета величины платы за выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от тепловозов», где для определения платы используют данные замеров на ПЭК, получаются существенно меньшими, чем рассчитанные по «Методике проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на предприятиях железнодорожного транспорта», где количество выбросов определяется по используемому топливу. Так плата за выбросы загрязнений от тепловозов, которые работают на железнодорожных узлах, станциях и территории депо, снижаются в 10-12 раз по сравнению с платой, определяемой по методике расчета по используемому топливу, для магистральных тепловозов плата за вредные выбросы снижается в 2-4 раза [105].

В настоящее время в локомотивных депо на сети железных дорог России и на теплово-зоремонтных заводах функционирует более 100 ПЭК [214].

Кроме контроля за вредными выбросами от тепловозного парка, для улучшения экологической ситуации на федеральном железнодорожном транспорте, необходимы внедрения инженерно-технических решений по совершенствованию процесса сжигания топлива в дизелях тепловозов и регулированию их работы. В табл. 7.1 приведены перечни возможных мероприятий, ведущих к снижению выбросов вредных веществ при эксплуатации тепловозов [127, 131, 140, 156, 196, 243, 263]. Также необходимо идти по пути ресурсосбережения, т.к. во всем мире на сегодняшний день актуальна проблема высокого потребления природных ресурсов [168, 171, 237] и снижения энергопотребления тепловозами [73, 162, 181, 183, 240]. Для этого нужно: повышение коэффициента использования топлива на тепловозах; использование стационарных установок для подогрева тепловозных дизелей; совершенствование систем учета расхода топлива; совершенствование методики нормирования топлива, чтобы иметь возможность оперативно корректировать нормы при изменении условий эксплуатации. разработка и внедрение режимных карт вождения поездов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В диссертации проведен комплексный анализ расхода составляющих топливного баланса локомотивного хозяйства железнодорожной отрасли, определяющего объемы и состав вредных выбросов. На основании полученных данных представлена картина загрязнения окружающей среды предприятиями локомотивного хозяйства, позволяющая сделать количественные расчеты вредных выбросов.

2. Анализ использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) показал, что в локомотивном хозяйстве расходуется в условном исчислении около 49% от общего потребления ТЭР на железнодорожном транспорте (не менее 43% от всего топлива, поступающего на железнодорожный транспорт). При этом затраты на топливо, необходимое для эксплуатации объектов локомотивного хозяйства, составляют более 80% от всех затрат на ТЭР в отрасли (включая затраты на использование электроэнергии).

3. Количественный анализ топливоиспользования на железнодорожном транспорте позволил рассчитать объемы вредных выбросов по хозяйствам отрасли. Расчеты показали, что за 2002 г. тепловозный парк России выбросил в атмосферу примерно 177,5 тыс. т., котельные локомотивного хозяйства - 42,8 тыс. т., технологические объекты локомотивного хозяйства - 2,5 тыс. т. загрязняющих веществ. Таким образом, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от всех объектов локомотивного хозяйства железных дорог России в 2002 г. составили суммарно не менее 222,8 тыс. т.

4. Полученные результаты позволили определить вклад локомотивного хозяйства в общее загрязнение окружающей среды хозяйствами железнодорожного транспорта. Было установлено, что выбросы от передвижных источников локомотивного хозяйства составляют порядка 95% всех выбросов от передвижных источников. При этом вклад стационарной теплоэнергетики в загрязнение атмосферного воздуха составил 21,3% от общего количества загрязнений стационарными источниками железнодорожного транспорта (второе место после хозяйства социального развития и непроизводственной сферы). Из этого следует, что локомотивное хозяйство среди других хозяйств железных дорог России оказывает наибольшее негативное влияние на окружающую среду.

5. Были выполнены экспериментальные исследования реальной экологической обстановки вблизи локомотивного депо «Ожерелье» Московско-Павелецкого отделения Московской железной дороги. Они показали, что основными химическими соединениями, концентрации которых превышали ПДК за границей существующей СЗЗ локомотивного депо, являются диоксид азота, получаемый в результате сжигания топлива в котельных, а также углеводороды, входящие в состав выхлопных газов тепловозов при их реостатных испытаниях. Нарушение акустической обстановки вблизи локомотивного депо в значительной мере связано с работой оборудования котельных, компрессоров и других энергетических установок. На основании результатов экспериментальных исследований было показано, что размеры установленных в настоящее время СЗЗ недостаточны для защиты прилегающих жилых районов от вредного воздействия объектов локомотивного хозяйства.

6. В связи с этим была усовершенствована методика расчета СЗЗ для объектов локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта и рекомендованы необходимые размеры СЗЗ: 500 м - для локомотивных депо с реостатными испытаниями на закрытых путях и 1000 м - с реостатными испытаниями на открытых путях.

7. Разработан системный подход к обследованию хозяйств железнодорожного транспорта на примере локомотивного хозяйства, включающий в себя анализ топливоиспользования, выделение основных источников вредных выбросов, оценку экономического и гигиенического ущерба от загрязнения окружающей среды. Разработанный системный подход позволяет всесторонне и поэтапно подойти к решению актуальных экологических проблем эксплуатации объектов локомотивного хозяйства и, прежде всего, проблемы, связанной с уменьшением вредного воздействия теплоэнергетических объектов на окружающую среду. Первым этапом решения этой проблемы является реализация возможного потенциала топливосбережения; вторым этапом - внедрение инженерно-технических мероприятий на теплоэнергетических объектах локомотивного хозяйства, позволяющих уменьшить его негативное воздействие на окружающую среду; третьим этапом - реализация мероприятий по созданию СЗЗ в границах, установленных расчетом по усовершенствованной методике определения их размеров.

1. Водный кодекс РФ от 16 ноября 1995г. №167-ФЗ.//Экологическое право. М: Новый Юрист, 1998. - С.238-276.

2. Временные нормы и методы определения удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с отработавшими газами дизелей эксплуатируемых тепловозов,-М.: Концерн «Трансмаш», МПС РФ, 1991. 9с.

3. Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов. М.: МЗ СССР, 1987. - 24с.

4. Выбросы вредных веществ и дымность отработавших газов магистральных и маневровых тепловозов. Нормы и методы определения: ГОСТ Р 50953-96 М.: Госстандарт РФ, 1996. - 19с.

5. Земельный кодекс РФ от 24 октября 2001г.//Собрание законодательства РФ № 44 от 29.10.2001. М.: Юридическая литература, 2001. - ст. 9175-9236.

6. Инструкция по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты.//Сб. материалов по организации контроля за состоянием атмосферного воздуха. М.: Промэкознание, 1992. - С. 57-75.7

7. Конституция РФ (выдержки).//Экологическое право. Вып. 2. М.: изд-во МНЭПУ, 1994. - С. 4-6.

8. Концепция экологической безопасности РФ. М.: МПР России, 1993. - С. 27.

9. Лесной кодекс РФ от 29 января 1997 г. №22-ФЗ.//Экологическое право. М: Новый Юрист, 1998. - С. 206-238.

10. Нормативная база тепло- и топливопотребления стационарных объектов железных дорог. М.: МПС РФ, 2001. - 40 с.12.

11. Нормы предельных значений дымности отработавших газов тепловозных двигателей, методы их контроля в эксплуатации. М.: Минприроды, МПС РФ, 1991. -28 с.

12. О безопасности (с изменениями): Закон РФ от 5 марта 1992 г., №2446-1.// Экологическое право. М: Новый Юрист, 1998. - С.134-140.

13. О государственной стратегии РФ по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития: Указ Президента РФ от 4 февраля 1994 г. ст. 436.//Собрание законодательства РФ. № 5. М.: Юридическая литература, 1994. - ст. 1517-1525.14.