Обеспечение экологической безопасности

Обеспечение экологической безопасности

Реферат

Обеспечение экологической безопасности

Воздействие АЗС на окружающую среду. Методы обеспечения экологической безопасности АЗС. Закольцовка паров бензина. Системы улавливания и фильтрации паров нефтепродуктов.

1.      Воздействие АЗС на окружающую среду.

2.      Методы улавливания паров нефтепродуктов от резервуаров.

3.      Методы улавливания паров нефтепродуктов от раздаточных колонок

Чтобы понять, чем нам угрожает экологически неправильная эксплуатация АЗС, необходимо выяснить все процессы, которые привносят в окружающую среду загрязнения и ПДК которых влияют на наше здоровье.

Основными отрицательными экологическими аспектами эксплуатации АЗС являются:

загрязнение воздуха, привносимое за счет испарения топлива (в основном бензина) (дыхание топливных емкостей, выброс при отпуске топлива);

загрязнение воды, привносимое за счет пролива топлива, и его смыв за счет атмосферных осадков, а также стоков, образующихся после мойки оборудования и территории АЗС.

Источники загрязнения воздуха на АЗС

Мы уже определили, что основными источниками загрязнения атмосферного воздуха на АЗС являются: дыхание топливных емкостей и выброс при отпуске топлива. Что же это такое?

"Дыхание топливных емкостей" - это процесс вытеснения паров нефтепродуктов из газового пространства резервуара или подачи воздуха извне за счет разрежения в газовом пространстве резервуара. Подразделяется на два типа: большое дыхание и малое дыхание.

"Большое дыхание" происходит во время заполнения или опорожнения резервуара.

"Малое дыхание" происходит в результате суточных изменений температуры стенок резервуара а, следовательно, температуры нефтепродукта, т.е. увеличения/уменьшения объема хранимого топлива за счет его расширения/сокращения в зависимости от температурного коэффициента расширения хранимого топлива, а также в зависимости от места размещения топливных емкостей (надземного или подземного).

Выброс при отпуске топлива происходит в момент заправки автомобиля из его топливного бака за счет вытеснения находящегося в нем воздуха.

Чуть позже мы рассмотрим, какое количество бензина "испаряется" в атмосферу при этих процессах, но вначале мы рассмотрим свойства собственно испаряющего вещества - бензина.

Основные физико-химические свойства бензинов

Для того чтобы понять какие характеристики бензинов нам необходимо использовать в дальнейшем обратимся к их основным физико-химическим свойствам, к которым относят (см.Табл.1):

Детонационную стойкость;

Химический и углеводородный состав;

Вязкость и плотность;

Испаряемость бензина;

Химическая стабильность бензина;

Коррозионная активность бензина.

В данной работе была предложена газоуравнительная система для уменьшения выбросов на АЗС, но на данный момент это уже не актуально, т.к. практически все АЗС уже оснащены ею, следовательно, необходима новая установка для рекуперации паров бензина которые "гуляют" по газоуравнительной системе.

МИРОВАЯ СИТУАЦИЯ

Потери углеводородов при "больших дыханиях" вызваны сжатием паровоздушной смеси (ПВС) в газовом пространстве (ГП) резервуара поступающим в него жидким нефтепродуктом. Когда давление в ГП достигнет некоторого предельного значения, происходит выброс части ПВС в атмосферу через специальный "дыхательный" клапан. Потери от "больших дыханий" определяются рядом факторов:

Объемом;

температурой и газонасыщенностью закачиваемого в резервуар нефтепродукта;

концентрацией паров нефтепродукта в ПВС;

давлением в ГП.

Стационарная установка УУПБА представляет собой специальный аппарат типа адсорбера, состоящий из двух фильтров-поглотителей термических, снаряженных специально - разработанным сорбентом, блока автоматической регулировки температур (БАРТ) и ряда вспомогательных устройств. УУПБА осуществляет адсорбцию паров топлива во время заполнения резервуара и десорбцию их обратно в резервуар при выдаче топлива потребителю.

При осуществлении операции по наполнению резервуара топливом из автоцистерны создается избыточное давление (напором столба топлива или насосом), которое вытесняет паро-воздушную смесь топлива из свободного пространства резервуара через фильтры-поглотители, где пары адсорбируются, а очищенный от них воздух через дыхательный пневмоклапан выбрасывается в атмосферу.

При хранении топлива атмосферный воздух поступает в свободное пространство резервуара, а пары топлива выходят из него (при суточных или сезонных колебаниях давления и температур) только через установку.

Десорбция паров бензина начинается автоматически в условиях принудительного прогрева сорбента при температурах 90°C - 130°C независимо от раздачи топлива потребителям. После включения БАРТ установка автоматически поддерживает тепловой режим, достаточный для очистки сорбента. В процессе отпуска топлива потребителям в резервуаре создается вакуум за счет понижения уровня, обеспечиваемого насосами топливораздаточных колонок. Разрежение вызывает открытие предохранительных клапанов и втягивание атмосферного воздуха, который проходит через фильтрующий элемент в резервуар и вызывает процесс дополнительной десорбции, при котором пары топлива попадают обратно в резервуар, где они в дальнейшем конденсируются.

Технические характеристики:

Пропускная способность (производительность) - 22 м3/ч;

степень улавливания - 60 - 90%;

потребляемая электрическая мощность - не более 4 КВт;

напряжение сети - 220В;

срок службы установки - 10 лет;

ресурс сменных фильтров - не менее 3 лет.

Достоинства:

Не требуется постоянное техническое обслуживание;

удобство в эксплуатации;

экономия топлива (4000 литров в год для средней АЗС).

Назначение: Установка УУПБА предназначена для улавливания выбросов в атмосферу легких углеводородов при приеме топлива в резервуары АЗС, а также при его хранении. Применяется на АЗС и АЗК.

Мы уже выяснили, что в ходе каждой операции слива (налива) бензина, на каждый куб. метр переваливаемого объема, в атмосферу выбрасывается (вытесняется) 1,1-1,4 м³ паровоздушной смеси (ПВС) ("большое" дыхание), в каждом куб. метре которой содержится от 1 до 3,6 литров высокооктанового бензина (О.Ч. = 94,7) в зависимости от времени года и температуры окружающей среды. Кроме того, в ходе хранения нефтепродуктов на НПЗ, НБ и АЗС из резервуаров хранения происходят выбросы паров углеводородов из-за суточных колебаний температуры окружающего воздуха ("малое" дыхание) с интенсивностью 3-70 м³/час. Увеличенный (по сравнению с объемом закачки) на 10…40% объем выброса обусловлен следующими физическими явлениями:

·              Молекулярной диффузией паров, сопровождающейся следующими тепловыми эффектами диффузионного переноса:

·              поток теплового скольжения (4,6%);

·              диффузионного скольжения (6,7 %);

·              стефановский поток (37,9%).

·              Турбулизацией ПВС и поверхности жидкости при операциях закачки-выкачки (достаточно вспомнить, как пузырится вода, наливаемая из водопроводного крана)

Используя наиболее современную методику расчета, учитывающую все вышеуказанные факторы, и оперируя плотностью потока массы испаряющегося бензина, можно рассчитать потери бензина при осуществлении складских операций. Причем погрешность расчетов составляет порядка 16%, что неплохо, учитывая сложность и многопараметричность процессов, происходящих при сливе/наливе и хранении нефтепродукта. Проведённые в МГТУ им.Н.Э.Баумана расчеты показывают, что в России АЗС общего пользования выбрасывают в течение года более 140 тыс.тонн паров углеводородов. По данным же зарубежных исследователей: АЗС Германии ежегодно выбрасывают 145 тыс. т паров углеводородов, АЗС Англии - более 120 тыс. тонн. Потери от испарения при заполнении резервуаров АЗС и хранении автобензинов в них французские эксперты оценивают в 0,18% от объема операции. Западногерманские же эксперты оценивают эти потери в 0,17%. Японские же исследователи установили, что поскольку в условиях Японии температура в подземном резервуаре в течение года сильно не меняется, а именно от 15ºС до 25ºС, то потери от испарения в результате "большого дыхания" составляют 1,08 кг/м³ закачиваемого автобензина.

В постановлении № 663-ПП приводится "План-график оснащения АЗС, расположенных на территории Центрального административного округа в 2002-2003 гг. системами улова паров моторного топлива за счет средств их владельцев". Ознакомление с 53 АЗС, расположенными по указанным адресам показало, что только некоторая часть из них оснащена криогенными системами УЛФ. В недалёком будущем этот пакет документов буквально обяжет нефтетрейдеров оснастить свои "кормушки" системами УЛФ. Мы же в свою очередь постараемся помочь в этом непростом деле, благо, что на сегодняшний день в столице есть из чего выбирать. Рынок систем УЛФ только в России оценивается специалистами в $2,3 млрд. Также весьма перспективны для реализации продукции рынки страны СНГ и Запада. Всё это подогревает интерес коммерческих и государственных фирм к реализации различных технических решений (Таблица 1). Все существующие на сегодняшний день способы улавливания и рекуперации (возврат для повторного использования) паров бензина из ПВС по способу реализации можно структурировать следующим образом:

·              захолаживание паровоздушной смеси в холодильниках (без изменения давления) до конденсации углеводородов в жидкую фазу (криогенные технологии);

·              сжатие смеси с одновременным захолаживанием до конденсации паров;

·              прямое сжигание углеводородов (при их высокой концентрации в ПВС);

·              адсорбция углеводородов из смеси адсорбентом с последующей десорбцией;

·              разделение ПВС на мембранах, обладающих определенной селективностью;

·              абсорбция углеводородов из смеси абсорбентом с последующей десорбцией и разделением фракций.

Представленные способы реализованы в той или иной мере в каждой из систем УЛФ.

В первых двух из перечисленных способов проводится захолаживание ПВС до температуры (-20) - (-40) °С, во втором - дополнительное сжатие до давления 0,7-5 МПа (7…50 атм.) (в зависимости от состава углеводородов). Как показывает расчеты и эксперименты, при этих условиях в первом случае конденсируется 60-85 %, а во втором - 50-100 % углеводородов, содержащихся в смеси.

Как показали комплексные исследования, наиболее качественным и наиболее перспективным способом улавливания паров углеводородов из газовой смеси с позиций энергетической, экологической и эксплуатационной эффективности, а также по критерию эффективность-стоимость, является способ абсорбции паров углеводородов из ПВС охлажденным абсорбентом в режиме противотока с последующей десорбцией. Такая организация процесса при атмосферном давлении позволяет избежать взрывоопасных ситуаций, обеспечить качественное и надежное осуществление процесса при минимальных энергетических затратах. Отрицательной чертой использования абсорбента в установках является необходимость его регенерации. Что приводит к увеличению стоимости эксплуатации установки. Несмотря на это, процесс абсорбции в ряде стран используется в системах улавливания светлых нефтепродуктов в настоящее время. Это осуществляется в первую очередь на крупных предприятиях с расчетом на высокие нагрузки по ПВС.

Компромиссным решением между стоимостью и степенью улавливания является конденсационная система УЛФ.

В 1996-98 г.г. группой авторов (Рудов Г.Я.- проф. МИХМ, Бердников В.И., Кутепов A.M.- акад. РАН, Баранов Д.А., Мальцев П.П.) была разработана новая концепция абсорбционных в которых высокоэффективное извлечение паров бензина осуществляется охлажденным - ДТ (дизтопливо). "Изюминкой" разработки являлся абсорбционный аппарат новой конструкции с горизонтально установленными динамическими контактными дисковыми элементами, частично погруженными в жидкость (абсорбент).

Все контактные диски, расположенные на одном валу, вращаются со скоростью, исключающей срыв пленки жидкости, образующейся на их поверхности. Направление движения газовой фазы, в результате использования специальных перегородок на границах контактных устройств при переходе из одного элемента в другой, меняется на 180°. Абсорбент и ПВС в аппарате контактируют в противотоке. За счет отсутствия необходимости в сепарационных зонах, высота которых в тарельчатых колоннах составляет 80-90% межтарельчатого расстояния, длина горизонтального абсорбционного аппарата резко уменьшается при том же диаметре и аналогичных параметрах системы. Всё это позволило обеспечить степень улавливания паров бензина из ПВС до 92-95% (максимум 98%), и сократить количество потребляемой электроэнергии до 0,4-0,6 кВт×ч/кг (Таблица 1). К недостаткам разработки можно отнести её высокую стоимость (более 600 тыс. рублей) и необходимость регенерировать абсорбент (ДТ). Работающий образец установки был установлен на АЗС, расположенной на 88 км. МКАД (внешний радиус - Северное Бутово).

Рынок УЛФ г. Москвы сегодня представлен и другими серийно выпускаемыми системами различной модификации (таблица 1):

·              Научно-производственным предприятием "Криосервис" (г.Балашиха, Московская обл.) с участием сотрудников Московской академии противопожарной службы в 1998-99 годах разработана схема установки обеспечения экологической и пожарной безопасности (УО-ЭПБ) "Кедр", где применяется жидкий азот. "Холод" жидкого азота используется для конденсации паров бензина с возвратом 80% паров в бензохранилище, а газифицированный жидкий азот заполняет газовые "подушки" бензиновых резервуаров, исключая подсос воздуха и создавая тем самым безопасную газовую среду с содержанием в ней менее 5% кислорода. В 2000-2001 г.г. были изготовлены, смонтированы восемь УО-ЭПБ, расположенные на АЗС Москвы и одна - Волгограда. Все они находятся в опытно-промышленной эксплуатации. Основным заказчиком установок являлось ЗАО "ТрансАЗС". Установки "Кедр" эксплуатируются на пяти автозаправочных станциях этой фирмы. Надо заметить, что "Транс АЗС " порядком намучалась с этой системой. В результате чего отказалась от планов оснащения всей столичной сети АЗС. Что косвенно подтверждается тем фактом, что за период с 2001 по 2005 год ни одной установки в столице инсталлировано не было. ( её стоимость на конец 2004 г: 300000 руб. + затраты на жидкий азот). Затраты на жидкий азот на сегодняшний день велики и составляют порядка 11 тыс.руб/тонна (из расчета реализации менее тонны для АЗС) и сама доставка - 2 тыс. руб. Образцы уствновки можно увидеть как в центре (ул. Ольховская), так и на окраине (Ломоносовский проспект)

·              Опытная установка "ЭРЕСТ", разработанная специалистами МГТУ им.Н.Э.Баумана, по поручению правительства Москвы является проточным сепаратором открытого типа, работающего по принципу конденсации паров бензина путём охлаждения.

Выбор схемы конденсации обусловлен требованием низких эксплуатационных затрат. Сложность постоянного пополнения запасов углекислоты или жидкого азота обуславливается повсеместной как нераспространённостью последних, так и и разрешительными процедурами (не на каждую АЗС разрешат привозить жидкий азот, т.к. маршрут транспортировки грузов такого рода строго регламентирован. Вместо регулярной транспортировки азота и углекислоты (учитывая российские реалии) данная установка просто подключается к электросети. Её эксплуатация и обслуживание не намного сложнее обычного бытового холодильника. Вспомните, давно ли вы в него залезали? Да не за продуктами, а пор причине неисправности. Также отпадает необходимость в регенерации абсорбента или адсорбента.

Отличительной особенностью установки ЭРЕСТ является:

·              степень улавливания паров бензина 65…80%;

·              простота монтажа;

·              возможность одной установкой "обслужить" все резервуары АЗС (кроме ДТ, запрещено НПБ 111-98);

·              низкие эксплуатационные расходы (0,17 кВт×ч/литр конденсата);

·              низкие амортизационные отчисления - длительный ресурс работы (> 10 лет).

Несмотря на обилие предложенных на рынке нефтепродуктообеспечения г.Москвы технических решений для реализации систем УЛФ, в целом эта проблема ещё не решена, поэтому Департамент природопользования Правительства Москвы выступил с инициативой принять Закон г. Москвы № 32 от 12.05.2004 г "О государственном экологическом контроле". Благодаря этому создана система административного давления на владельцев АЗС по использованию систем улавливания паров. Причем такие требования предъявляются только к владельцам АЗС, оставляя за границами общность проблемы бензохранилища и средства доставки моторного топлива. В качестве примера можно привести подход к выполнению постановления № 663-ПП, взятый на вооружение ОАО "ТНК-ВР". На АЗС "Ивановская" (г.Москва, ш. Энтузиастов, вл.63) в 1999 была смонтирована система УЛФ, именуемая как "Установка балансировки паров бензина с поднятием коллектора над уровнем поверхности". Данная система широко, рекламируемая в настоящее время, построена по принципу рециркуляции паров бензина, с возвратом последних в емкость топливозаправщика. Дыхательный клапан транспортного средства, естественно был поджат, иначе бы часть ПВС (поскольку КПЗ > 1) вышла в атмосферу. Далее, этот топливозаправщик, накачанный парами бензина, путешествует по городу, покидает пределы МКАД, подъезжает к НФБ, НПЗ и т.д. … А что же дальше? А дальше ничего, открываются патрубки, и ПВС, которая в поджатом состоянии до этого находилась в бензовозе со "свистом" выходит в атмосферу. Естественно за чертой г.Москвы. Так что экологическая проблема Московских АЗС, усилиями специалистов BP превратилась в головную боль Министерства экологии и природопользования Правительства Московской области. Кроме всего прочего система рециркуляции (паровозврата) BP, как следует из её назначения способна в принципе "уловить" только 22,5% всех паров выбрасываемых АЗС (см. Диаграмму 1).

Рассмотренные выше системы УЛФ, согласно Европейской классификации, представляют собой системы реализующие "Стадию I " паровозврата (улавливания). Для реализации "Стадии II" некоторые АЗС принадлежащие Московской Топливной Компании, в своё время были оснащены системами паровозврата (ГВ система)из баков автомобилей. Предыстория появления таких систем такова. В конце 1980-ых компания ELAFLEX разработала активную ГВ-систему с вакуумным насосом. Эта, так называемая "открытая система", и сегодня является наиболее предпочитаемой системой в Европе и других частях мира. На картинке показано, как прилагаемая система обычно регулирует соотношение возвращаемых паров. Когда бензин заливается в бак транспортного средства, соответствующее количество пара высасывается назад в топливный резервуар через газовозвратный пистолет ZVA, коаксиальный шланг, коаксиальный адаптер (разделительный клапан) и вакуумный насос. Всё бы хорошо, но природа явления и Российскиё реалии и в это, по сути, неплохое решение внесли свои коррективы. Дело в том, что решение ELAFLEX на АЗС должна использоваться одновременно с другими системами УЛФ. А поскольку функционеры из МТК и других компаний ограничились полумерами, то это вылилось в систематическую недостачу определённого количества бензина (200…300 литров/неделю). В чем же причина? Дело в том, что при отборе паров из бензобака вместе с парами бензина захватывается часть атмосферного воздуха (место сочленения пистолета и горловины бензобака никто никогда не герметизировал в силу обилия конструкций горловин). Этот воздух, разбавляет пары бензина, вся эта "обеднённая" смесь поступает в резервуар и…, в соответствии, с изложенным выше, вызывает дополнительное испарение с поверхности нефтепродукта (бензина в нашем случае), приводящее к "обратному выдоху". Таким образом, поймав одни пары, мы стимулировали образование и последующее вытеснение других. Это всё вылилось в конечном счёте в потери в рамках означенной выше суммы. Вовремя спохватившись с 2002 года данные системы практически незаметно ушли с рынка, как и появились В 2004 году появилась новое поколение систем УЛФ из бензобаков автомобилей. Техническое решение, предложенное норвежской фирмой Autotank -CleanAir (Таблица 1) осуществляет такой-же пароотбор с помощью пистолета ТРК, но в отличии от решения ELAFLEX конденсирует пары непосредственно в ТРК и возвращает сследующий заправляемый автомобиль. К недостаткам данной системы можно отнести невозможность ловить большие дыхания (> 5 м³/ч) и дороговизну (110…150 т.руб на одну ТРК). Существующее предвзятое мнение дороговизны системы УЛФ в целом верно, ибо АЗС это МАГАЗИН по продаже бензина. И всё оборудование в нём должно нацелено на обеспечение бесперебойного снабжения потребителей товаром. Вложенные нефтетрейдером-оператором АЗС средства в систему УЛФ окупятся сторицей, поскольку хозяин АЗС получает дополнительные дивиденды с:

·              реализации сконденсированного бензина;

·              повышения имиджа его АЗС среди автовладельцев-размещение знака "ЭКО-АЗС"; (сохранение качества топлива в процессе хранения последнего);

·              чистого воздуха в месте размещения АЗС;

·              повышения взрыво-пожаро-безопасности самой АЗС;

·              отсутствия штрафных платежей (для Московских фирм-джобберов) согласно, закону г.Москвы № 32 от 12.05.2004 Статья 26. п1. (административный штраф до 1000 МРОТ) - "…несоблюдение экологических требований при эксплуатации АЗС"; или Статья 26. п2. (1200МРОТ) "…нарушение требований к системам УЛФ". Кроме вышеозначенных, владельцу московской АЗС придётся уплатить штраф за "…вред, причиненный окружающей среде загрязнением атмосферного воздуха стационарными источниками загрязнения на территории города Москвы" в размере 247 руб./тонны ПВС (Постановление Правительства Москвы от 22 февраля 2005 г. N 94-ПП "Об утверждении Методики определения размера вреда, причиненного окружающей среде загрязнением атмосферного воздуха стационарными источниками загрязнения на территории города Москвы").

Теперь вернёмся к цифрам, упомянутым вначале.

По самым скромным подсчетам при реализации нефтепродукта в количестве 12 м³/сутки ( 9000 кг), за год испарится (1,18 кг/тонна закачиваемого нефтепродукта, летом и 0,37 кг/тонна зимой, для климатических условий г.Москвы), итого:

·              1911,6 кг (весна-лето)

·              599,4 кг (осень-зима)

Что в сумме составляет 2511 кг нефтепродукта, с одной АЗС. Всего же в Москве 812 АЗС, если отбросить BP (45 вместе с ближним Подмосковьем), которые увозят пары на подмосковные НФБ, установленные 8 единиц "Кедр -01" (работающие ли, по причине дороговизны доставки азота), УУПБА-01М-10 единиц, то получим цифру порядка 750 НЕ оснащённых системами ЛФ АЗС, которые согласно вышеприведёнными постановлениями (№ 663-ПП, № 94-ПП, Закон г. Москвы №32 (статья 26)) должны облагаться административными штрафами в размере 100000 руб. + 247 000/тонна выбросов = 720211 рублей с одной АЗС. Единичные образцы используемых других систем в расчет не берутся. Всего по Москве: 750 × 720211 = 540 млн. рублей (более полумиллиарда рублей). Прямо Клондайк на самом деле! Не учитывая затрат на проведение оценки причиненного вреда, которые определяются по фактическим затратам включая затраты на проведение лабораторных анализов, согласно Методике № 94-ПП.

Если учесть квоту на выброс углеводородов в размере 2,5 т/год, то цифра в 30000 т/год выбросов паров по Москве (950 АЗС) и Московской области (1600 АЗС) получаем разницу в "неоплаченных" выбросах: 30000 - 2,5 × (950 + 1600) = 6375 т/год. Перемножив эту цифру на установленный Методикой № 94-ПП плату за тону выброса, получаем прямо-таки астрономическую цифру, которая, к слову сказать, с лихвой окупит все инсталлированные установки по УЛФ. Владелец вертикально-интегрированной нефтяной компании (ВИНК), коих в последнее время в Московском регионе великое множество, вправе сам решать на каком этапе пути следования бензина к покупателю поставить систему УЛФ. Можно на последнем звене цепи непосредственно на АЗС, с учетом специфики работы последней (место расположения, объем резервуара, частота и объемы закачек, дизайн станции и т.д.) можно непосредственно на НПЗ или НФБ. В первом случае затраты, на наш взгляд хоть и суммарно выше, но распределены во времени (нельзя же в самом деле одномоментно, хотя бы в течение месяца, оснастить несколько десятков АЗС , принадлежащих ВИНК системами УЛФ). Во втором случае стоимость одной установки УЛФ, расположенной на территории НПЗ, выше, в несколько раз, чем тех, которые располагаются на территории АЗС, кроме этого потребуются дополнительные затраты на:

·              оснащение уже имеющихся бензовозов дополнительными патрубками возврата паров, либо закупка новых бензовозов;

·              организация системы рециркуляции (возврата) паров на самой АЗС.

экологический бензин пар нефтепродукт

Именно, рассмотренные выше варианты систем УЛФ, позволят полностью решить проблему УЛФ, а не создавать видимость, как это с присущей транснациональным корпорациям лукавством сделало BP. Да и сам принцип, реализованный на ВР, к сожалению не так идеален, каким он кажется некоторым чиновникам из Москомприроды, нефтетрейдерам другим субъектам рынка нефтепродуктообеспечения. Дело в том, что внедрение систем "закольцовки" не решает проблемы, так как позволяет сократить объем выбросов ПВС в атмосферу на АЗС ориентировочно на 35-45 %. Очевидно, что в этом случае большая часть ПВС, образующейся на АЗС в ходе заправки автомобилей и хранения топлива, выбрасывается в атмосферу из бензобаков автомобилей, а также через дыхательные клапаны и в принципе не может быть вывезена бензовозами, так как суммарный объем ПВС, образующийся на АЗС как минимум в 1,2-2,5 раза превышает объем сливаемого топлива (Таблица 2). К слову, в Англии, где находится штаб-квартира корпорации "BP", установки, улавливающие пары бензина расположены непосредственно в месте расположения крупных резервуарных парков: на НФБ, НПЗ.

Суммируя вышеизложенное.

В Таблице 2 приведены ориентировочные возможные выбросы паров углеводородов в атмосферу на операциях перевалки и реализации светлых нефтепродуктов на НПЗ, НФБ и АЗС Московского региона и пути предотвращения выбросов углеводородов с указанием необходимой для осуществления этих технологий производительности систем улавливания и рекуперации.

Возможные выбросы паров углеводородов и пути их предотвращения

Правильный выбор системы УЛФ позволит нефтетрейдеру полностью решить проблему с выбросами паров бензина, что будет конкретной мерой по улучшению и оздоровлению воздушной среды Москвы и Подмосковья. Той самой среды, которая не знает административно-территориальных границ и которой дышим все мы: чиновники, владельцы транснациональных корпораций, нефтетрейдеры, инженеры, автовладельцы, и просто люди.

Перспективные виды энергообеспечения АТС

Водородное топливо. Электромобили и гибридные автомобили. Гелиомобили. Применение топливных элементов.

Водород

Водород как перспективное автомобильное топливо давно привлекал внимание ученых, что обусловлено его высокими энергетическими показателями, уникальными кинетическими характеристиками, отсутствием большинства вредных веществ в продуктах сгорания и практически неограниченной сырьевой базой.

Низшая теплота сгорания водорода составляет 120 МДж/кг (28640 ккал/кг), что превышает теплоту сгорания жидкого моторного топлива в 2,7 - 2,9 раза. В то же время объемноэнергетические характеристики невысоки из-за низкой плотности водорода.

Энергия воспламенения водорода примерно в 10 раз ниже, чем для углеводородного топлива. Пределы воспламенения по коэффициенту избытка воздуха очень широкие и составляют 0,15 - 10, что позволяет регулировать мощность двигателя путем изменения только состава смеси. Скорость сгорания водородовоздушной смеси, особенно обогащенной водородом, очень высока.

Водородный двигатель является экологически чистым, так как при сгорании водородо- воздушных смесей образуется водяной пар и исключается образование каких-либо токсических веществ, кроме оксидов азота, эмиссия которых также может быть доведена до незначительного уровня.

Получают водород в основном при переработке природного газа и нефти, в качестве перспективного метода рассматривается газификация углей под давлением на парокислородном дутье, изучается также использование избыточной энергии электростанций для получения водорода электролизом воды.

Многочисленные схемы возможного применения водорода на автомобиле делят на две группы [15]: в качестве основного топлива и добавки к современным моторным топливам, причем водород можно использовать в чистом виде или в составе вторичных энергоносителей. Водород как основное топливо - далекая перспектива, связанная с переходом автотранспорта на принципиально новую энергетическую базу. Более реально применение водородных добавок, позволяющих улучшить экономические и токсические показатели автомобильных двигателей.

Простота использования газообразного водорода сопряжена с необходимостью существенного увеличения объема и массы топливного бака. Отчасти проблемы объемно-массовых параметров топливной системы могут быть улучшены использованием жидкого водорода. Однако при этом возникает другая проблема - низкая температура водорода, в связи с чем первостепенное значение приобретает тепловая изоляция бака, а также безопасная эксплуатация топлива.

Проводились исследования использования водорода в качестве топлива на серийных автомобилях РАФ-2203 и ГАЗ-24, оборудованных криогенной системой и криобаком для жидкого водорода. Стендовые испытания показали, что автомобильный двигатель может работать практически без переделки как на чистом водороде, так и с добавками водорода к основным топливам. При этом, например, добавки 5 - 10% водорода приводят к экономии до 40% бензина и резкому снижению токсичности ОГ. Показана надежность и безопасность криогенного оборудования автомобилей; разработаны рекомендации для опытно-промышленного использования малой серии автомобилей, работающих на добавках водорода к основному топливу, на трассах Москвы.

Наибольший интерес в качестве вторичных энергоносителей представляет аккумулирование водорода в составе металлогидридов. Для зарядки металлогидридного аккумулятора через гидрид некоторых металлов при низких температурах пропускают водород и отводят тепло. При работе двигателя гидрид нагревается горячей водой или ОГ с выделением водорода. Как показали исследования, на транспортных установках наиболее целесообразно использовать комбинированную систему хранения, включающую гидриды железо-титан и магний-никель.

Объемная энергоемкость лучших гидридов приближается к уровню жидкого водорода, поэтому объем гидридного бака может быть меньше объема криогенного бака для жидкого водорода. Масса самого гидридного блока, однако, примерно в 10 раз выше по отношению к жидкому водороду из-за значительной плотности металлического носителя. Тем не менее суммарные массы гидридной и жидководородной топливных систем соизмеримы из-за большой массы криогенных баков.

Автомобиль с ДВС и гидридным аккумулятором водорода имеет большую массу и меньший запас хода по сравнению с автомобилем, работающим на бензине, но меньшую массу и больший запас хода, чем существующие и перспективные типы электромобилей. Гидридный аккумулятор не требует существенного ухода, быстро заряжается, себестоимость его ниже, а срок службы больше, чем аккумуляторных батарей. Перспективным является сочетание аккумуляторов с различными гидридными компонентами, например на основе железо-титанового сплава и сплавов магния. Низкотемпературный компонент обеспечивает запуск двигателя, а высокотемпературный, характеризующийся более высоким содержанием водорода, - его основную работу. Согласно расчетам при такой комбинации двух аккумуляторов общей массой 200 кг и суммарной вместимостью 50 - 75л пробег автомобиля при одной заправке составит около 400 км.

Достаточно разностороннее обсуждение возможности использования азотоводородного топлива (аммиак, гидразин) в качестве автомобильного приведено в монографии. Отмечено, что перспектива использования азотоводородного топлива после истощения ресурсов ископаемых топлив зависит от разработки экономичного метода синтеза его из воздуха и воды с помощью электроэнергии, вырабатываемой другим источником. При этом важную роль будет играть конкурентоспособность данного вида топлива по сравнению с другими видами топлив - заменителей бензина с учетом токсичности. Пока оценка азотоводородного топлива с помощью индекса опасности (упругость пара/ПДК) по сравнению с другими видами топлив свидетельствует не в пользу первого.

Алюминий-водородное топливо. Решить проблемы водородной энергетики позволяет другой энергоноситель, в качестве которого выбран алюминий. Алюминий - распространенный металл (8,8% от веса земной коры). В нормальных условиях он инертен, поэтому хранение и транспортировка безопасны. Производство алюминия требует больших затрат электроэнергии. Запасенную в металлическом алюминии энергию можно превратить обратно в электричество двумя способами: 1) реакцией с кислородом воздуха в топливных элементах, которые в 3-5 раз дешевле водородных; 2) извлечением с помощью алюминия из Н₂О водорода, который потом можно либо использовать в водородном топливном элементе, либо сжигать в ДВС, при этом просто решается вопрос с хранением водорода в виде Н₂О. Алюминий очень легко вступает в реакцию с О₂ и Н₂О, но этому мешает оксидная пленка, для разрушения которой к алюминию добавляют микроколичества индия или галлия. Алюминиево-водородная энергетика аналогична водородной: в ней водород как энергоноситель заменен или дополнен алюминием. Для движения автомобиля Д. Вудлом (США) предложено в бак заливать воду и засыпать в контейнер алюиминиево-галлиевый порошок (20% галлия). Автомобиль BMW "Hydrogen" требует 8кг водорода на 200км (заправка 108кг алюминиево-галлиевого порошка и 90л воды). Стоимость поездки $31,68 [4].

Электромобили, гелиомобили и гибридные автомобили

Во всем мире сейчас растет озабоченность состоянием окружающей среды и иссяканием запасов нефти.

Основным потребителем нефти является автомобильный транспорт, поэтому в автомобильной промышленности ведутся обширные работы по переводу автомобилей на другие виды топлива.

Свою нишу в транспорте завоевывают электромобили. Однако несмотря на совершенствование аккумуляторных батарей, их масса и время зарядки остаются слишком большими. Поэтому в настоящее время поиск источников энергии для автомобилей направлен на использование солнечной энергии. В этой области делаются только первые шаги, однако некоторые результаты уже достигнуты. На выставке Paris Motor Show во Франции демонстрировался электромобиль Venturi Electric, на крыше которого установлена солнечная батарея, служащая для подзарядки аккумулятора.

Одно из более перспективных направлений - создание гибридных автомобилей. Гибридным автомобилем называется автомобиль, который приводится в движение не двигателем внутреннего сгорания, а сложной системой "электродвигатель - двигатель внутреннего сгорания". Такой комбинированный двигатель питается и горючим, и зарядом от электрического аккумулятора. Гибридный автомобиль - альтернатива двигателю внутреннего сгорания, в камере которого сгорает продукт переработки столь дефицитной нефти.

Гибридный автомобиль значительно лучше электромобиля, требующего длительной зарядки тяжелых аккумуляторов, не обеспечивающих к тому же достаточной дальности пробега без подзарядки.

Идея создания гибрида возникла еще в 30-х годах прошлого столетия. В то время гибрид (электромеханическая трансмиссия) применялся не в автомобилях, а на железной дороге (гибрид дизеля и электровоза) и в тяжелой автотранспортной технике. В конце 60-х годов ХХ века была сделана попытка применить электромеханическую трансмиссию в легковой автопромышленности, но дальше разработки концепта дело не пошло из-за наличия дешевой нефти.

Теперь же, когда цены на нефть постоянно поднимаются, а требования к экологичности автомобилей постоянным повышаются, гибридные автомобили из умозрительной концепции стали реальностью.

Главное преимущество гибридного автомобиля - снижение расхода топлива и вредных выхлопов. Это достигается полным автоматическим управлением работы системы двигателей с помощью бортового компьютера, начиная от своевременного отключения ДВС во время остановки в транспортном потоке, с возможностью продолжения движения без его запуска, исключительно на энергии аккумуляторной батареи, и заканчивая сложным механизмом рекуперации - использования электродвигателя как генератора электрического тока, для пополнения заряда аккумуляторов, при этом электродвигатель вызывает активное сопротивление, и торможение автомобиля.

Кроме вышеуказанного, гибридные автомобили имеют ряд других достоинств: хорошие ходовые характеристики, увеличение дальности пробега за счет сокращения числа заездов на заправочные станции, обычная заправка топливом, меньший износ тормозных колодок.

Недостатки гибридных автомобилей:

1.    Высокая сложность и дороговизна по сравнению с традиционными автомобилями с ДВС.

2.      Аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур, подвержены саморазряду и дороги в ремонте.

.        Проблема утилизации аккумуляторов.

Для улучшения эксплуатационных возможностей гибридного автомобиля были предложены гибриды с возможностью подключения к электросети. Такой автомобиль можно подзаряжать, включая в розетку. В результате водитель получает все преимущества электромобиля без самого большого его недостатка - ограничения по пробегу за один заряд. Машину можно использовать как электромобиль большую часть пути, а как только заряд заканчивается, то включается небольшой бензиновый или дизельный двигатель и машина едет дальше как обычный гибрид.

Производство гибридных автомобилей в мире растет. Крупнейшие автостроительные компании, такие как Тойота, Хонда, Пежо, Ситроен, Форд, Ниссан, занимаются выпуском гибридных автомобилей.

Объемы продаж гибридных автомобилей в мире постоянно растут. Например, в Японии объем продаж гибридных автомобилей растет ежегодно на 45-47%, в США - на 35-38%. Гибридные автомобили в США занимают 2,15% рынка новых легковых автомобилей. Всего с 1999 года до настоящего времени в США было продано более 1млн гибридных автомобилей.

Компания Tойота планирует к 2012 году перейти исключительно на выпуск гибридов. Лондон после 2012 года будет закупать только гибридные автобусы. Будет вводиться в эксплуатацию по 500 гибридных автобусов ежегодно.

Основной недостаток гибридных автомобилей - цена. Гибриды значительно дороже привычных автомобилей с ДВС, и именно это в некоторой степени сдерживает спрос на эти автомобили. Для увеличения заинтересованности потребителей в приобретении гибридных автомобилей необходима поддержка потребителей со стороны государства. США, например, пытаются решить проблему дороговизны гибридов налоговыми льготами.

Литература

Экологическая безопасность предприятия. Приказы, акты, инструкции, журналы, положения, планы Б.Т. Бадагуев Альфа-Пресс 2011 г.

Сотрудничество для решения проблемы отходов: Матер. 8-й Междунар. конф., Харьков Сборник материалов ЭкоИнформ 2011 г.

Промышленная экология: учебное пособие: для студентов высших учебных заведений. 4-е изд., перераб Калыгин В. Г. Академия 2010 г.

Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды: Учебник. 2-е изд., испр. Голицын А. Н. Изд-во Оникс 2010 г.

Нормирование в области охраны окружающей среды: особенности правового регулирования Тихомирова Л.А. 2010 г.

Преимущества системного подхода к документированию ИСМ Василевская С.В. Журнал "Методы менеджмента качества", № 8. - с. 4-10 2010 г.

Конец "мусорной цивилизации": пути решения проблемы отходов Сапожникова Г.П. Оксфам 2010 г.

Охрана и рациональное использование водных ресурсов в производственной и хозяйственной деятельности учреждений УИС Савельева В.А.,

Галкина И.А.,

Андронова М.М. ВИПЭ ФСИН России 2010 г.

Экологическая безопасность учреждений УИС в сфере обращения с отходами Андронова М.М.,

Савельева В.А., Попова М.Н. ВИПЭ ФСИН России 2010 г.

Инженерный экологический менеджмент Панов В.П. СПГУТД 2010 г.

Прикладная экобиотехнология: Учебное пособие в 2 томах Кузнецов А. Е., Градова Н. Б.