Сутягин В.М., Бондалетов В.Г., Кукурин О.С. Принципы разработки малоотходных и безотходных технологий

Подождите немного. Документ загружается.

зификацииуглясоставляет1780 кВт∙ч/тсвязанногоазота. Насовремен-

ныхустановках, использующихприродныйгаздлясинтезаNH

, рас-

ходныйкоэффициентпоэнергиисоставляет60÷100 кВт∙ч/тсвязанного

азота. Какговорится, комментарииизлишни.

Использованиеболееактивныхкатализаторов, обладающихвысо-

койселективностью иустойчивостью, позволяетпроводитьпроцессы

приболеенизкихтемпературахиснизитьэнергозатратынарегенера-

циюкатализаторов. Например, впроизводствеароматическихуглеводо-

родовиспользованиеновых, болееактивныхиустойчивыхкатализато-

ровпозволилоснизитьрасходэнергиина0,26 тусловноготопливана

1 тпродукта, авкаталитическомреформингеповышениеактивности

катализаторана1 % приводиткснижениюэнергозатратна2,9 %.

Перспективнавозможностьиспользованиятепловыхнасосов− прин-

ципиальноновыхэнергетическихустройствдляобогревапомещений.

Принципдействияиустройствотепловыхнасосованалогичныхолодиль-

ныммашинам, ноонипредназначеныдлявыработкитеплоты. Теплона-

сосныестанцииобираюттеплотунизкопотенциальныхисточниковиобог-

реваютобъекты, гдетребуетсяумереннаятемпература, невыше60÷80 °С.

Этиустройстванезагрязняютокружающуюсредуиэкономичны, т. к. ис-

пользуютнезначительноеколичествоэлектроэнергии.

В связисистощением энергоресурсовгосударственноезначение

приобретает более полное использование вторичных топливно-

энергетическихресурсов(ВЭР), очемречьпойдетниже.

4.3.2. Утилизациягорючихотходовхимическихпроизводств

Газообразныеотходы химическихпроизводств, полученныевре-

зультатепереработкиуглеродсодержащегосырья, обладающиеопреде-

леннымзапасомхимическойэнергии, могутбытьиспользованывкаче-

ствегорючихВЭР. ТакиегорючиеВЭРобразуютсявпроизводствах

аммиака, метанола, ацетилена, капролактама, карбидакальцияидр.

Впроизводствеаммиакавыделяютсяразличногородагазы(ретур-

ные, танковыеипродувочные), фракцияСО, атакжежидкиеуглеводо-

роды, которыемогутбытьиспользованывкачестветоплива. Впроиз-

водствеацетиленавыделяетсясажевыйшламивысшиеацетиленовые

гомологи, впроизводствекапролактама− продувочныйгазиводород.

ВсеуказанныегорючиеВЭРиспользуютсявкачестветопливалибодля

другихцелей. Использованиеихэкономическивесьмацелесообразно,

т. к. затраты наосуществлениесхемы утилизациигорючихгазовсо-

ставляютнеболее10÷20 % отзатратнадобычуитранспортировкупер-

вичноготоплива, которыеприэтомэкономятсяивытесняютсяизтоп-

ливно-энергетических балансов промышленныхпредприятий. Кроме

того, отходытермическиобезвреживаютсядовыбросаватмосферуот

токсичныхиканцерогенныхвеществ, чтоспособствуетснижению за-

грязненияокружающейсреды.

ЗначительнуючастьгорючихВЭР, длясжиганиякоторыхнетре-

буетсяспециальногооборудования, используютвкачествекотельно-

печноготопливавтехнологическихустановкахлибодлявыработките-

пловойиэлектрическойэнергиивкотельныхилинаэлектрических

станциях.

ОсновнаясложностьприиспользованиигорючихВЭРзаключается

вихсборе, транспортировке, иногдавнеобходимостисозданияипри-

менениядляихсжиганияспециальныхгорелочныхустройств, совер-

шенствованиясуществующихиразработкиновыхметодовсжигания.

На большинстве химических предприятий образуются высоко-

инизкотемпературныетепловыеотходы, которыемогутбытьиспользо-

ванывкачествеВЭР. Книмотносятсяуходящиегазыразличныхкотлов

итехнологическихпечей, охлаждаемыепотокипродуктов, охлаждаю-

щаяводаиотработанныйпар.

ТепловыеВЭРвзначительнойстепени покрываютпотребности

втеплеотдельныхпроизводств. Так, вазотнойпромышленностизасчет

ВЭРудовлетворяютсяболее26 % потребностивтепле, всодовойпро-

мышленности− более11 %. КоличествоиспользованныхВЭРзависит

оттрехфакторов:

температурыВЭР;

ихтепловоймощности;

непрерывностивыхода.

4.3.3. Путииспользованиявысокотемпературных

тепловыхотходов

Наиболееполноеирациональноеиспользованиетеплавысокотем-

пературныхотходящихгазовдлятеплоснабженияпотребителейидля

выработкиэлектроэнергииосуществляетсяспомощьюпаровыхкотлов-

утилизаторов. Оптимальная эффективность применения котлов-

утилизаторовопределяетсяначальнойтемпературойотходящихгазов

(400÷500 °Сивыше), атакжеколичествомпотребляемогопромышлен-

нымипечамитоплива, среднегодовойрасходкоторогодолженсостав-

лять500÷600 кгу. т. Приэтомколичествоотходящихгазовсоставляет

5000 м

/т, авозможнаяпроизводительность− 1000 кг/ч.

Применяемые в химической промышленности паровые котлы-

утилизаторыподразделяютсянаследующиетипы:

а) газотрубные для установок малой мощности с давлением

1,4 МПа, работающиепритемпературахотходящихгазов850÷1200 °С;

б) конвективныесестественнойипринудительнойциркуляцией,

рассчитанныенапроизводствоподдавлением1,8 и4,5 МПапритемпе-

ратурегреющегогаза850÷1200 °С;

в) радиационно-конвективныесестественнойциркуляцией, рабо-

тающиенаотходящихгазахпритемпературедо1600 °Сирассчитан-

ныенаполучениепарадавлением1,4 и4,0 МПа.

Вхимическойпромышленностибольшоевниманиеуделяетсяраз-

работкеустановокогневогообезвреживанияотходовсиспользованием

теплаотходящихгазов.

Рис. 17. СхемаогневогообезвреживаниясточныхводклассаI

сутилизациейотходящихгазовдляполученияпара:

1 −воздуходувка; 2 −печь; 3 −котел-утилизатор;

4 −дымосос; 5 −дымоваятруба

Нарис. 17 приведенасхемаогневогообезвреживаниясточныхвод

классаI сутилизациейтеплаотходящихгазовдляполученияводяного

пара. Втакойсхемеудельныйрасходусловноготопливаможетдости-

гать300 кг/т.

Схема, приведеннаянарис. 17, неимеетгазоочисткиипригодна

толькодлясточныхводклассаI. Этосточныеводы, содержащиетолько

органическиевещества, необразующиепригоренииминеральныхве-

ществ.

Сточныеводы, содержащиеорганическиеиминеральныевещества

илитолькоорганическиевещества, образующиеприсгораниимине-

ральныесоединения, относятсяксточнымводамII класса. Приобез-

вреживаниисточныхводII классазакотлом-утилизаторомнеобходимо

устанавливатьсистемусухойилимокройгазоочистки.

4.3.4. Утилизациянизкопотенциальноготепла

некоторыхотходовхимическихпредприятий

Низкопотенциальныетепловыеотходысоставляютпримернополо-

винувсехвторичныхэнергоресурсов. Донедавнеговременисчиталось,

чтосбросноенизкопотенциальное(50÷120 °С) теплоневозможноис-

пользовать. Дляэтогосуществовалиобъективныепричины: во-первых,

неумелинаходитьпотребителей«низкосортного» тепла, во-вторых, не

былотехническихсредствдляегоутилизации. Какправило, такоетепло

отводилосьвокружающую средучерезсистемуоборотноговодоснаб-

женияилиженепосредственнооттехнологическогооборудования. При

этом, с одной стороны, терялось значительное количество тепла,

асдругой− бесполезнотратиласьэнергияиводанаохлаждениемеха-

низмовиагрегатов.

Низкопотенциальныевторичныеэнергоресурсыобычносодержат-

сявкоррозионно-активных, загрязненных изапыленных жидкостях

игазах, откоторыхневозможноотвеститепло, используястандартную

теплообменную аппаратуру. Но, дажеотыскавспособотводатеплаот

загрязненныхтехнологическихпотоков, оченьсложнонайтинадежных

потребителейэтоготепла. Преждевсего, следуетискатьпотребителей

восновнойтехнологическойлинии. Еслипотребителявосновнойтех-

нологическойлиниинет, нужноизучитьвозможностьиспользования

низкопотенциального тепладлявспомогательных целей: отопления

игорячеговодоснабженияпредприятия, очисткистоковиконденсатов,

выделенияценныхвеществизстоков, опреснения, производствахолода,

обессоливанияпитательнойводы. Наконец, еслинетнадежныхпотре-

бителейнасамомпредприятии, нужноискатьпотребителей: отопления,

горячеговодоснабженияжилыхмассивов, отоплениятеплиципарнико-

выхустройств, опресненияморскойводыдлякоммунальныхнуждна

стороне.

Итак, использованиенизкопотенциальныхВЭРсвязаносрешением

двухзадач: созданиенадежнойиэффективнойсистемытеплопотребления

исозданиенадежногоутилизационногооборудования. Основныетехноло-

гическиесредствадляутилизациитепланизкопотенциальныхВЭР:

многоступенчатыеустановкисаппаратоммгновенноговскипа-

ниядляиспользованиятеплазагрязненныхгорячихстоков;

контактныеаппаратысразличныминасадкамидляиспользова-

ниятеплапарогазовыхпотоков;

абсорбционныехолодильныеустановки(наводныхрастворах

аммиака, хлоридакальцияидр.);

установки, работающиеповодофреоновомуциклу;

тепловыенасосы(пароструйныеидругиедляпроизводствахо-

лодаитеплоснабжения);

рекуперационныеагрегаты дляиспользованиятеплапаровоз-

душнойсмесивсхемерециркуляции;

регенеративныевращающиеся теплообменники, пластинчатые

рекуператорыидр.

4.3.5. Утилизациятеплаотработанногопара

СущественныйрезервВЭРзаключенвотработанномпареразлич-

ныхтехнологическихмашиниаппаратов(насосов, компрессоров, авто-

клавов, выпарныхустановокидр.). Вбольшинствеслучаевотработан-

ныйпаримеетнизкоедавление, загрязненияхимическимиимеханиче-

скимипримесями, априпеременныхнагрузкахпроизводственныхагре-

гатовобразуютсяпрерывистыепотоки пара. Нарис. 18 приведена

принципиальнаясхемаиспользованияотработанногопарадлятепло-

снабжения.

Рис. 18. Схемаиспользованияотработанногопарадлятеплоснабжения:

1 −производственныйагрегат; 2 −пароочиститель; 3 −потребительпара;

4 −тепловойаккумулятор

Наиболеепростойспособутилизациитеплаотработанногопарапо-

слеегосоответствующейочистки− использованиеегонаотопительные,

бытовыеидругиеподобныенужды. Отработанныйпарможетбытьис-

пользованидлярешениянесложныхтехнологическихзадач: нагревасы-

ройихимическиочищеннойводы всистемеводоподготовки, обогрева

технологическихаппаратов, пропаркибетонаит. д. Степеньиспользова-

ниятеплаотработанногопаразависиттолькооттемпературыотводимого

конденсата,обычноонасоставляет85 %, аврядеслучаев−100 %.

Аккумуляторытеплаподразделяютсянаводяные, паровыеипаро-

воздушные. Водяныеаккумуляторынакапливаюттеплую илигорячую

водуприпостоянномдавлении. Онибываютдвухтипов: циркуляцион-

нымиивытесняющими. Вциркуляционномаппаратеизменениестепе-

низарядкипроисходитзасчетизменениятемпературы находящейся

внемводы, аввытесняющемаппарате− засчетизменениявнемколи-

чествагорячейводы, вытесняемойхолоднойводой, илинаоборот. Па-

ровыеаккумуляторыработаютбезводыинакапливаюттепловуюэнер-

гиютольковрезультатеизмененияобъемапараприпостоянномдавле-

нииилиизменениядавленияпараприпостоянномобъеме(купольные

аккумуляторы). Ониненашлиширокогораспространениявследствие

ихвысокойстоимостиигромоздкости.

Итак, всвязисистощениемэнергоресурсовнапервыйпланвысту-

паетвмасштабегосударстваполноеиспользованиевторичныхтоплив-

но-энергетическихресурсов(ВЭР). Дляреализацииэтогонаправления

впромышленностиразрабатываютсяновыетехнологииисоздаетсяобо-

рудование, позволяющееболееполноиспользоватьВЭР. Снекоторыми

изнихмыпознакомилисьвданнойглаве.

Заключение

Комплексноеиспользованиесырья, болееглубокаяегопереработ-

ка, увеличениеассортиментаиобъемавыходаготовойпродукциииз

единицыисходногосырья, всемерноесокращениепотерьматериально-

сырьевыхресурсов, снижениеобъемовобразованияотходовивовлече-

ниеихвпроизводствоявляетсяважнейшейгосударственнойи, разуме-

ется, экологическойзадачей. Еерешениеспособствуетнетолькоповы-

шениюэффективностипроизводства, ноисохранениюзапасовприрод-

ногосырья, снижению негативнойантропическойнагрузкинаокру-

жающуюсреду.

Некоторыепредприятияужесейчасдостигаютотносительновысо-

когоуровняиспользованияотходов. Например, вазотнойпромышлен-

ностигазообразныеотходы(оксидидиоксидуглерода) применяются

дляполучениякарбида(мочевины), используемогозатемвпроизводст-

векарбамид-формальдегидныхсмол, ижидкойтехническойкислоты.

Однимизнаправленийиспользованиягорючихгазов, всоставко-

торыхвходитоксидуглерода, являетсясозданиеэнерготехнологических

процессов, позволяющихутилизироватьтеплотусгоранияпоследнего.

Отходышиннойпромышленностииспользуютсядляпроизводства

волнистойкровли, плитдляпокрытияполовсельскохозяйственныхпо-

мещений, подрельсовойпрокладкиидр.

Комплексноеиспользованиесырьявхимическомпроизводствеяв-

ляетсяглавнымусловиеморганизациимало- ибезотходныхтехнологий.

Глава5. ПРИНЦИПЭКОЛОГИЧЕСКОЙБЕЗОПАСНОСТИ

5.1. Требованияэкологическойбезопасности

Кважнейшемупринципу, которыйлежитвосновеБОП, необходи-

моотнеститребованиеэкологическойбезопасности. Обеспечениеэко-

логическойбезопасностиозначаетнеобходимость:

а) охраныредкихиисчезающихвидоврастенийиживотныхсце-

лью обеспечениябиологическогоразнообразия. Именносокращение

максимальногобиологическогоразнообразияявляетсяосновнымгаран-

томподдержаниястабильныхусловийсуществованияжизнинаЗемле;

б) рациональногорасходованияприродныхресурсов, втомчисле

комплексногоиспользованиядобываемыхминеральныхресурсов.

Ксожалению, несовершенствосовременнойтехнологиинепозво-

ляетполностьюперерабатыватьминеральноесырье. Бoльшаячастьего

возвращаетсявприродуввидеотходов. Понекоторымданным, готовая

продукциясоставляет1÷2 % отиспользуемогосырья, авсеостальное

идетвотходы, чтосвидетельствуетонерациональномподходекпри-

роднымресурсам. Ежегодновбиосферупоступаетболее30 млрдтбы-

товыхипромышленныхотходов, загрязняющихатмосферу, гидросферу

и литосферу. В атмосферупланеты ежегодно выбрасываетсяболее

300 млнт оксида углерода, более 50 млнт углеводородов, около

200 млнтдиоксидауглерода, 53 млнтоксидовазота, 200÷250 млнт

различныхаэрозолей, 1250 млнтзолы. ВРоссиивыходзолошлаковых

отходовтеплоэнергетикив1990 г. составил140÷150 млнт;

в) решенияэнергетическойпроблемы, впервую очередьнабазе

повышенияэффективностииспользованияэнергии;

г) решенияпроблемы сбора, хранения, ликвидациииутилизации

бытовыхипроизводственныхотходов;

д) созданияэнерго- иресурсосберегающихтехнологийитехниче-

скихсредств;

е) организацииохраняемыхтерриторий – заповедников, нацио-

нальныхпарковит. д., которыемогутявлятьсяэталономнетронутой

природы;

ж) обеспечениярадиационнойбезопасности;

з) рекультивацииземель;

и) созданияивнедренияэкологическичистыхищадящихприроду

технологий.

Итак, принципэкологическойбезопасностивпервую очередьсвя-

занссохранениемивоспроизводствомтакихприродныхресурсов, как

атмосферныйвоздух, преснаявода, почва, растительныйиживотный

мир. Важнейшееследствиесоблюденияуказанноготребования– сохра-

нениездоровьянаселения.

Следуетподчеркнуть, чтореализацияэтогопринципаосуществима

лишьвсочетаниисэффективнымконтролемиуправлениемрациональ-

ногоприродопользования. Вчастности, вэтизадачивходятустановле-

ниепредельнодопустимыхэкологическихнагрузокнаокружающую

средуивведениесоответствующегоограничения(нормирования) суче-

томсовокупностисамыхразныхфакторовивозможныхпоследствийих

воздействия. Именноэкологическоенормированиедолжнолечьвосно-

вукритериев, ограничивающихвоздействиепромышленныхпредпри-

ятийнаокружающую среду. Вкачествепримеровможнопривестису-

ществующиеПДКвредныхвеществдляводоемоврыбохозяйственного

использованияилесныхэкосистем, вцеломболеежестких, чемсоот-

ветствующиесанитарно-гигиеническиенормативыдляводоемовиат-

мосферноговоздуха.

5.2. Общиепринципыэкологическойоценки

иихсвязьспринципомустойчивогоразвития

Принципыэкологическойоценки

Экологическая оценка – это процесссистематического анализа

иоценкиэкологическихпоследствийнамечаемойдеятельности, кон-

сультациисзаинтересованнымисторонами, атакжеучетрезультатов

этогоанализаиконсультациивпланировании, проектировании, утвер-

ждениипроектов.

Эффективныесистемы экологическойоценкиотвечаюттрем ос-

новнымпринципам:

превентивности;

комплексности;

демократичности.

Принциппревентивностиозначает, чтоэкологическаяоценкапро-

водитсядопринятияосновныхрешенийпореализациинамечаемойдея-

тельности, атакжечтоеерезультаты используютсяпривыработке

ипринятии решений. Одним изважных инструментов реализации

принципапревентивностиявляетсяанализальтернатив. Рассмотрение

исравнениенесколькихальтернативдостиженияцелейнамечаемойдея-

тельностиивариантовееосуществленияобеспечиваетсвободуприня-

тиярешенийвзависимостиотрезультатовэкологическойоценки.

Принципкомплексностиподразумеваетсовместноерассмотрение

иучетвоздействиянамечаемойдеятельностиисвязанныхснимиизме-

ненийвбиосфере, атакжевсоциальнойсреде.

Этотпринципосновываетсянапредставленииотом, чторазделе-

ниеокружающейсредына«компоненты» (воздух, вода, почва) является

упрощениемреальнойситуации. Насамомделемыимеемделоседи-

нойприроднойсистемой, неразрывносвязаннойсобществом. Задача

экологическойоценкисостоитнетольковтом, чтобыпроследить, на-

сколькособлюдаются«стандартыинормативы» дляотдельныхкомпо-

нентовприроднойсреды, ноивтом, чтобы понять, какприродно-

социальнаясистемавцелом отреагируетнавоздействиенамечаемой

деятельности.

Принципдемократичностиотражаеттотфакт, чтоэкологическая

оценканесводитсякнаучно-техническомуисследованию, аявляется

инструментомпринятиявзаимоприемлемыхрешений.

Предполагаемоевоздействиенамечаемой деятельностинаокру-

жающую средузатрагиваетинтересы потенциальнонеограниченного

кругалициорганизаций. Большинствоизнихнеобладаеткакими-либо

формальнымиполномочиямивотношенииэтойдеятельности. Инстру-

ментомзащитыинтересовэтихсторон(общественныхинтересов) могут

служитьразногородасистемы разрешенийилицензирования, нормы

проектирования. Однакопринципдемократичностиподразумеваетпри-

знаниезаэтимисторонамиправананепосредственноеучастиевпро-

цессепринятиярешений. Иихмнениедолжноучитыватьсянарядусза-

ключениямиэкспертовприформированиивыводовииспользованиире-

зультатовпроцессаэкологическойоценки.

Демократическиепроцедурыэкологическойоценкиобычнопроти-

вопоставляются«технократическим», вкоторыхрешенияпринимаются

закрытымобразом. Втакихсистемахпредполагается, чтопроблемавоз-

действиянамечаемойдеятельностинаокружающую средуноситпре-

имущественнонаучно-техническийхарактер, иприеерассмотрении

значимытолькомненияэкспертов-профессионалов, атакжекомпетент-

ныхлиц, принимающихрешения.

Отсутствиедемократичности, закрытость, непрозрачностьпроцес-

сапринятиярешенийчастоприводитктому, чтонапрактикерешения

втакихсистемахпринимаютсянаосновенеформальныхпереговоров

исоглашенийсучастиемотдельных, наиболеевлиятельных, заинтере-

сованныхсторон. Врезультатенередконарушаютсяипринципыобъек-

тивности.

Экологическаяоценкаможетслужитьоднимизосновныхинстру-

ментовустойчивогоразвития. Цельустойчивогоразвитиясформулиро-

ванавтретьемпринципе«Декларациипоокружающейсредеиразви-

тию» следующимобразом: «…наравноправнойосновеудовлетворить

потребностькак нынешнего, такибудущихпоколений вразвитии

иблагоприятнойсредеобитания…».

Дляэтогосовокупныйприродныйиэкономическийкапитал, ос-

тавляемыйбудущимпоколениям, долженбытьсохраненилиприумно-

женврезультатенамечаемойдеятельности. Именнонаэтонацелен

принципкомплексностиэкологическойоценки.

Еслижекапиталсохраняетсяилидаженакапливается, нораспре-

деляетсякрайненеравномерно, тоболееобеспеченнаячастьобщества

становитсяещебогаче, аменееобеспеченная– ещебеднее. Другими

словами, еслиразвитиеидетбезучетапринципасправедливости, то

врядливозможноговоритьоразвитии. Устойчивоеразвитиеподразу-

меваеткаксправедливостьпоотношениюкбудущимпоколениям, таки

справедливостьпоотношениюкпредставителямнынешнегопоколения.

Предметом экологическойоценкиявляютсяпроекты конкретных

хозяйственныхобъектов. Нарис. 19 приведенаобщаясхемапроцесса

экологическойоценкипроектов.

Окончательныерезультатыэкологическойоценкипроектовмогут

использоватьсяпроектировщикамиБОП привыборепроектныхреше-

ний, созданныхснаименьшим воздействием наокружающую среду

иприпланированиимерпоснижениювоздействий, привыбореальтер-

нативосуществлениянамечаемойдеятельности(илипринятиярешений

оботказеоттаковой) ит. п.

Заключение

Завершаякраткийраздел, следуетотметить, что«биосфераможет

прожить» безчеловека. Человексуществоватьвнебиосферынеможет

(Н.И. Моисеев). Вотпочемучеловечество, впервуюочередьинженеры-

технологииученые, должнобытьспособнымпредвидетьрезультаты

своихдействий, уметьоцениватьсостояниеокружающейсредыизара-

неезнать, гденаходитсятазапретнаячерта, котораяотделяетдальней-

шееразвитиецивилизацииотееугасания.

В этойсвязинеобходимаэкологическаяоценканамечаемойдея-

тельностилюдей. Экологическаяоценкаосновананапростомпринципе:

легчевыявитьипредотвратитьнегативныепоследствиядеятельности

дляокружающейсредынастадииразработкипроекта, чемобнаружить

иисправитьихнастадииосуществления. Экологическаяоценкасосре-

доточенанавсестороннеманализевозможноговоздействияпланируе-

мойдеятельностинаокружающуюсредуииспользованиирезультатов

этого анализа для предотвращения или смягчения экологического

ущерба.