Концентрация загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу

(числитель – до, знаменатель – после очистки)

Виды оборудования	Температура, °С	Концентрация веществ, г/м3
пыль	SO	CO	NO
Конвертер (с дожиганием СО)	1600/250	130/0,1	–	1,0/–	0,6–0,01/0,6–0,001
Электропечь	1350/250	10/0,1	–	3,0/–	0,1/0,01
Мартеновская печь	750/250	5/0,1	0,07/–	0,3/–	0,5/0,04
Двухванная печь	1450/250	10/0,1	0,2/–	0,2/–	0,5/0,04

Определение цены утилизированных отходов должно учитывать величины S₁, S₂ и S₃. Цена стали складывается из себестоимости С, прибыли П, ущерба окружающей среде У:

Ц =С + П + У. (20)

В себестоимость стали входит S₂, в прибыль – S₁, в ущерб – S₃.

Очистка выбросов газа позволяет снизить выплачиваемую пред­приятием компенсацию ущерба У. При сохранении значения Ц это обеспечивает прирост прибыли на величину S₃∙ V, где V – объем выбросов газа на 1 т стали.

Цена утилизированных отходов рассчитывается по формуле

Ц=S₂·β, (21)

где β=0,8–0,9 предусматривает повышение заинтересованности потребителя в использовании утилизированных отходов. Если S₁>S₂·β, то металлургическое предприятие возмещает свои расходы из суммы экологического ущерба (S₃·V).

Оценка вариантов переработки отходов

Переработка твердых, жидких и газообразных отходов расширя­ет сырьевые ресурсы и уменьшает загрязнение окружающей среды. Интегральная экономическая оценка варианта переработки отходов должна учитывать расходы и ущерб от процесса переработки, сниже­ние расходов и ущерб от получения и использования аналогичного природного сырья, расходы и ущерб от складирования или захороне­ния остатков переработки. При оценке должны учитываться и косвен­ные элементы изменения расходов. Так, сбор и переработка лома алюминиевых и медных сплавов, наряду с экономией природного сырья, обеспечивают улучшение качества стали, поскольку попада­ние этого лома в лом черных металлов существенно снижает свойства стали, а в дальнейшем и металлоизделий.

Например, длительное хранение отходов топлива атомных стан­ций требует специальных предприятий и соответствующих издержек, но если выбрасывать отходы, то фактически это означает для всех живых организмов изъятие из пользования соответствующей терри­тории Земли.

Рассмотрим два варианта переработки титановой стружки.

Вариант 1: сортировка по видам, сортировка по крупности, элек­тромагнитная сепарация, дробление в молотковой дробилке, обезжи­ривание, сушка.

Вариант 2: сортировка по видам, измельчение в щековой дробил­ке, сортировка по крупности, магнитная сепарация, обезжиривание, сушка.

Основное оборудование: автопогрузчик 4022 (сбор отходов), стилоскоп «Спектр» СЛ-12, конвейер пластинчатый КП-55 (сортировка), грохот инерционный ГИТ-32 (сортировка), электромагнитный железоотделитель П100 (сепарация), молотковая или щековая дробилка, моечная машина (обезжиривание), центрифуга (сушка).

Различаются варианты переработки только операцией дробления. Использование молотковой дробилки позволяет почти полностью извлечь железные примеси и уменьшить размер получаемых частиц до 1,0–1,5 мм. Щековые дробилки дают размер частиц 40 мм.

Определим коэффициент изменения физического состояния стружки по вариантам:

, ,

где 75 и 210 – размер частиц по вариантам до переработки, мм;

1,5 и 40 – размер частиц по вариантам после переработки, мм.

Производительность молотковой дробилки — 0,15 т/ч, а щековой — 360 т/ч.

Экономичность процессов характеризуется количеством перера­батываемой стружки на единицу затрат:

(т/руб.), (т/руб.),

где 550 и 10000 – годовой объем перерабатываемой стружки по вари­антам, т;

7800 и 5200 – текущие затраты на переработку стружки по вариантам, руб./т.

Коэффициент отчуждения территории для размещения оборудо­вания:

(м²/т), (м²/т),

где 0,25 и 1,663 – площади под оборудованием по вариантам, м².

Экологический ущерб от загрязнения окружающей среды связан с выбросами смачивателя ОП-7, используемого для очистки поверх­ности стружки. Общая масса годового сброса по 1-му варианту 69 т/год, по 2-му – 1250 т/год.

Экологический ущерб составит:

У₁ = 2217,5· 0,47 · 3,33 · 69 = 239,472 (тыс. руб./год) или 435 (руб./т);

У₂ = 2217,5· 0,47 · 3,33 · 1250 = 4338,261 (тыс. руб./год) или 434 (руб./т),

где 2217,5 – удельный экологический ущерб от загрязнения водое­мов, руб./усл. т;

0,47 – коэффициент, учитывающий месторасполо­жение водоема (регион р. Ангары);

3,33 – показатель относительной опасности сброса в водоем смачивателя, усл. т/т.

Существует несколько вариантов использования титановых от­ходов: как добавки при выплавке стали;

- в производстве титаносодержащих шлаков;

- при хлорировании в солевых расплавах;

- в выплавке серийных сплавов;

- в фасонном литье;

- при рафинировании (электролитическое и металлотермическое);

- в порошковой металлургии.

Выбор варианта использования отходов определяется видом и це­ной полученного продукта. Отходы, перерабатываемые по 1-му вари­анту, используются в черной металлургии, а по 2-му – при выплавке серийных титановых сплавов.

Коэффициент технологической ценности по вариантам равен:

;

,

где 7800 и 1 620 000 – затраты на производство продукции из отходов, руб./т;

85 000 и 1 950 000 – затраты на производство продукции из первичного сырья, руб./т.

Оценочные показатели вариантов (табл. 7) позволяют сделать вывод о целесообразности использования 1-го варианта.

Таблица 7

Оценочные показатели вариантов переработки отходов

Наименование показателя	Варианты
1-й	2-й
Коэффициент изменения физического состояния, мм/мм		4,25
Производительность процесса, т/ч	0,15	3,0
Экономичность процесса, т/руб.	0,07	1,92
Коэффициент отчуждения территории, кв. м/т	0,0005	0,0001
Годовой экологический ущерб от загрязнения окру­жающей среды, тыс. руб.	239,472	4338,261
Коэффициент технологической ценности, руб./руб.	0,09	0,83

Оценка технологических решений

Технологическое решение – это инженерное решение по измене­нию используемого сырья, параметров режима работы и состава обо­рудования или принципов осуществления процесса, ориентирован­ное на снижение издержек при сохранении показателей выпускаемой продукции. К подобным решениям относятся:

– интенсификация про­цесса выплавки стали за счет добавки кислорода,

– замена мартеновского процесса на конвертерный,

– внедрение процессов с использованием меньшего количества низкосортного топлива.

Технологические решения можно разделить на три группы:

• про­стые (изменение параметров работы оборудования),

• сложные (замена оборудования),

• комплексные (изменение принципов технологии).

Влияние технологического решения на окружающую среду прояв­ляется по девяти направлениям:

• использование сырья и энергии;

• вы­бросы в атмосферу и в воду;

• отчуждение земли;

• шумовое, тепловое и радиационное воздействие;

• связывание ресурсов в оборудовании.

При оценке простых решений достаточно учесть изменения по от­дельным направлениям, а для сложных и комплексных – необходим анализ по всем отмеченным направлениям.

Экологическую предпочтительность варианта технологического решения характеризует ряд специфических показателей:

• коэффици­енты полезного использования сырья и энергии;

• производительность природных ресурсов,

• удельный ущерб по факторам воздействия на окружающую среду.

Коэффициент полезного использования сырья (КИС) – это от­ношение массы готового продукта (сырья, перешедшего в продукт) к массе исходного сырья. Он вычисляется в целом по сырью и по от­дельным его компонентам. Дополнением к КИС являются коэф­фициенты безвозвратных, временных и условных потерь сырья.

• Пер­вый – доля сырья, теряемая безвозвратно в ходе технологического процесса (угар; несобираемые выбросы; отходы, не подлежащие пере­работке).

• Второй – доля отходов производства, складируемых в отва­лах из-за экологической нецелесообразности их использования в на­стоящее время, в массе сырья.

• Третий – доля отходов производства, продаваемых (передаваемых) для производственного или потреби­тельского использования, в массе исходного сырья.

Коэффициент полезного использования энергии (КИЭ) – это от­ношение теплоемкости, теоретически необходимой на процесс, к теп­лоемкости общего количества затраченного топлива. При детализи­рованном анализе КИЭ исходят из энергетического баланса процесса, где показан приход и расход энергии.

Производительность природных ресурсов характеризует интен­сивность их использования. Она определяется как выпуск продукции (в натуральном исчислении) на единицу отчуждаемой территории (основной, вспомогательной, примыкающей, охранной и др.), на еди­ницу сырья и энергии, на единицу массы и энергетической мощности оборудования.

Удельный ущерб окружающей среде вычисляется как отношение его общего размера к суммарному выпуску продукции за интервал вре­мени. При расчете общего размера ущерба по каждому из факторов сле­дует учитывать нормативные показатели воздействия на окружающую среду и аварийные ситуации с учетом вероятности их возникновения.

Совокупность показателей экологического предпочтения вариан­та технологического решения можно объединить в «экологический профиль», который позволяет в наглядной и компактной форме сопоставить сравниваемые варианты технологии.

Экологический аспект анализа вариантов технологического реше­ния является дополнительным по отношению к традиционному эко­номическому расчету, но не заменяет его.

Интегральная экономическая оценка издержек по технологичес­кому процессу рассчитывается по формуле

И = С+Р+У, (22)

где С – издержки производства;

Р – плата за используемые природ­ные ресурсы;

У – ущерб окружающей среде.

Интегральная экономическая оценка единовременных затрат рас­считывается по формуле

Ф = К+З + П, (23)

где К – единовременные производственные затраты на разработку и реализацию технологического процесса;

З – плата за отчуждение тер­ритории под производство;

П – плата за ресурсы, безвозвратно те­ряемые и возвращаемые в хозяйственную деятельность при списании основного и вспомогательного оборудования.

Во многих случаях новое технологическое решение влечет за собой разработку новой совокупности предшествующих и последующих производств. Конвертерное производство функционирует в едином комплексе с доменным и кислородным производством, непрерывная разливка стали, вытесняя блюминги и слябинги, вытесняет обеспечи­вающее их энергетическое и ремонтное хозяйство. Пластмассы, заме­няя металл, вытесняют доменное и добывающее производства. Эти примеры показывают, что, оценивая технологическое решение, необходимо учитывать все смежные процессы. Для их выявления по ана­лизируемому технологическому решению формируют зону (цепочку) влияния. За ее пределами деятельность человека и существование сре­ды не изменяются при внедрении предлагаемого технологического решения.

Рассмотрим оценку технологического решения применительно к процессам производства стали: конвертерному и мартеновскому. При выборе варианта производства стали необходимо учитывать: исполь­зование сырья и энергии, выбросы в атмосферу и воду, отчуждение земли и связывание ресурсов в оборудовании. Производство стали по этим технологиям предполагает оценку смежных производств: рудо-добывающей промышленности, агломерационного коксового и до­менного производств.

Коэффициент полезного использования сырья в доменном произ­водстве рассчитывается по следующим материалам: агломерат, желез­ная и марганцевая руда, известняк, металлические добавки, скрап и кокс (табл. 8). Безвозвратные потери сырья в доменном производст­ве велики по марганцевой руде, ее теряется до 9 %. Коэффициент использованного сырья определяется выходом годного по процессу.

Таблица 8