Экологическая экспертиза оценка воздействия на окружающую среду. Практикум

где ωi – массовая доля компонента (или вещества, в состав которого входит компонент), из которого образуется i-й продукт, в пыли, ед;

mi – молекулярная масса i-го компонента, г/моль;

Mi – молекулярная масса вещества, в состав которого входит i-й компонент, г/моль.

Доход от реализации продукции, полученной после переработки пыли за 10 лет:

Схема 1:

Д10 =((0,3+0,03) 10000+0,67 1500) (10−0,5) 10−3 8 106 5,65= =1848,57 млн.руб.

Схема 2:

×(10−0,5) 10−3 8 106 5,65= 4011,67 млн руб.

8. Экономия за 10 лет.

Э10 = У10 + Д10 – З10.

Схема 1:

Э10 = 289,1 + 1848,57 – 929,57 = 1208,1 млн руб.

Схема 2:

Э10 = 289,1 + 4011,67 – 2337,75 = 1963,02 млн руб.

Результаты расчетов представлены в табл. 2.7.

31

Таким образом, схема 2 выгоднее схемы 1 для рассматриваемых условий, но обе схемы могут быть предложены для реализации.

Определим экономию Э10 улавливания и переработки пыли, содержащей до 40 % ZnO, по схемам 1 и 2. Полученные результаты расчета представлены на рис. 2.1.

у = 103,8х – 1151,9

1

у = 43,4х – 93,8

Рис. 2.1. Зависимость экономии, полученной от улавливания и переработки пыли, за 10 лет от содержания ZnO в ней

На основании рис. 2.1 установлено, что схема 1 становится прибыльной при содержании ZnO более 2,5 %, а схема 2 – при содержании ZnO более 11 %. При содержании оксида цинка в диапазоне от 2,5 до 17 % предпочтительнее схема 1 (улавливание и продажа), при содержании ZnO более 17 % предпочтительнее схема 2 (улавливание, переработка и продажа).

Задача 2.6. Экологическая характеристика различных технологических схем производства стали

Условие

Оценить приведенную массу выбросов и ущерб, наносимый атмосфере вредными химическими веществами, при различных схемах производства стали с учетом среднеотраслевых и минимально допустимых показателей:

32

1)доменная печь – кислородный конвертер (ДП + КК);

2)дуговая сталеплавильная печь – тепловая электрическая станция (ДСП + ТЭС).

Исходные данные

Удельные выбросы в атмосферу разных переделов металлургического производства до очистки приведены в прил. 4. Расчет проведем для среднеотраслевых показателей (уровень прогрессивности А).

Примем следующий расход шихтовых материалов:

1.Доменное производство: –– кокс 500 кг; –– агломерат 1400 кг;

–– окатыши 300 кг/т чугуна.

2.Конвертер – доля доменного чугуна в шихте 78 %.

3.Электропечь – расход электроэнергии 500 кВт·ч/т стали.

Схема 1 (ДП + КК) (рис. 2.2).

В таблице, приведенной на рис. 2.2, даны выбросы, кг/т продукта (см. также прил. 4).

Рис. 2.2. Схема производства 1 и выбросы, характерные для нее

33

Схема 2 (ДСП + ТЭС) (рис. 2.3).

На рис. 2.3 даны выбросы, кг/т продукта, характерные для схемы производства 2.

Рис. 2.3. Схема производства 2 и выбросы, характерные для нее

Удельные выбросы ТЭС, работающих на топливе разных видов, приведены в прил. 5.

При работе на каменном угле (КУ) выбросы ТЭС составляют (г/(кВт×ч)): SO2 – 6; NOx – 21; твердые частицы – 1,4; при работе на природном газе (ПГ), г/(кВт×ч): SO2 – 0,002; NOx – 1,9.

Значения коэффициента относительной опасности (агрессивности) составляют, усл. т/т выбросов: для CO – 1; NOх – 86,7; SO2 – 66,7, коксовой, агломерационной и пыли при производстве окатышей – 68,3; для конвертерной пыли – 104,4, электросталеплавильной – 330 (см. задачу 2.3). Для доменной пыли коэффициент агрессивности можно принять равным 80.

Методика расчета

Экологический ущерб атмосфере и приведенная масса выбросов рассчитываются по формулам (1.6) и (1.7) соответственно. Для учета вклада смежных производств учитывается доля материалов, используемых для получения конкретной продукции.

По схеме 1 суммарные выбросы загрязняющих веществ i-го вида складываются из выбросов доменного и конвертерного производств:

В1 = ΣBi,j = qчугBi(чуг) + Bi(КК).

В свою очередь к выбросам доменного производства добавляются выбросы коксохимического и агломерационного производств:

Bi(чуг) = ΣBi,jqj = qкоксBi(кокс) + qаглBi(агл) + qокатBi(окат) + Bi(ДП);

34

В1 = ΣBi,j = qчуг (qкоксBi(кокс) + qаглBi(агл) + qокатBi(окат) + Bi(ДП))+ Bi(КК),

где Bi,j – выброс вещества i-го вида в j-м производстве;

Bi(КК) – выброс i-го вещества;

qj – количество продукции j-го передела.

По схеме 2 суммарные выбросы загрязняющего вещества i-го вида складываются из выбросов электросталеплавильного производства и ТЭС, с учетом удельного потребления электроэнергии:

В2 = Bi(ЭП)+ qэ/эBi(ТЭС).

Решение

Схема 1. Доменная печь – кислородный конвертер

Среднеотраслевые удельные выбросы:

Bпыль = (2 · 0,5 + 4,2 · 1,4 + 2 ·0,3 + 3,2) 0,78 + 1,2 = 9,53 кг/т; BNOx = (0,3 · 0,5 + 0,6 · 1,4 + 0,9 · 0,3 + 0,09) 0,78 + 0,4 = 1,45 кг/т;

BSO2 = (1,8 · 0,5 + 5 · 1,4 + 0,4·0,3 + 0,37) 0,78 + 0,03 = 6,57 кг/т;

BCO = (2,6 · 0,5 + 30 · 1,4 + 6,8) 0,78 + 2,9 = 41,98 кг/т.

Минимально достижимые удельные выбросы. При достижении наилучших показателей по охране атмосферного воздуха выбросы загрязняющих веществ составляют:

Bпыль = (0,54 · 0,5 + 0,48 · 1,4 + 0,44) · 0,78 + 0,6 = 1,68 кг/т; BNОx = (0,18 · 1,4 + 0,01) · 0,78 + 0,02 = 0,22 кг/т;

BSO2 = (0,06·0,5 + 0,08·1,4 + 0,14) · 0,78 + 0,01 = 0,23 кг/т; BCO = (0,5·0,5 + 2,3·1,4 + 0,9) · 0,78 + 0,07 = 4,11 кг/т.

Удельные приведенные выбросы рассчитываются с учетом коэффициента агрессивности. Поскольку пыль разных производств имеет различные значения коэффициента агрессивности, по отдельности определим приведенную массу выбросов пыли.

Приведенная масса выбросов по среднеотраслевым показателям:

М1пыли = [(2 · 0,5 · 68,3 + 4,2 · 1,4 · 68,3 + 2 · 0,3 · 68,3 + 3,2 · 80) × × 0,78 + 1,2 · 104,4] ·10–3 = 0,72 усл.т/т продукции.

М1Σ = 0,72 + (1,45 · 86,7 + 6,57 · 66,7 + 41,97 · 1) · 10–3 = = 1,33 усл. т/т продукции.

35

Приведенная масса выбросов при минимально достижимых удельных выбросах:

М1пыли = [(0,54 · 0,5 · 68,3 + 0,48 · 1,4·68,3 + 0,5 + 0,44 · 80) · 0,78] + + 0,6 · 104,4) ·10–3 = 0,14 усл.т/т продукции.

М1Σ = 0,14 + (0,22 · 86,7 + 0,23 · 66,7 + 4,11·1) ·10–3 = = 0,18 усл. т/т продукции.

Схема 2. Электросталеплавильное производство с учетом вклада ТЭС

Среднеотраслевые удельные выбросы. Определим удельные при-

веденные выбросы отдельно для ДСП с учетом вклада ТЭС:

МДСП = (5,1 · 330 + 0,83·86,7 + 0,2 · 66,7 + 2,8 · 1) ·10–3 = = 1,77 усл. т/т продукции.

Для ТЭС, работающей на каменном угле:

М2 ТЭС = 500 (1,4 · 68,3 + 21 · 86,7 + 6 · 66,7) · 10–6 = = 1,16 усл. т/т продукции;

М2 Σ = 1,77 + 1,16 = 2,93 усл. т/т продукции.

Вклад ДСП и ТЭС в загрязнение атмосферы составляет 60 и 40 % соответственно.

Минимально достижимые удельные выбросы. Определим удель-

ные приведенные выбросы отдельно для ДСП с учетом вклада ТЭС:

МДСП = (0,5 ·330 + 0,29 · 86,7 + 0,006 · 66,7 + 0,02 · 1) · 10–3 =

= 0,19 усл. т/т продукции. Для ТЭС, работающей на природном газе:

М2 ТЭС = 500 (1,9 · 86,7 + 0,002 · 66,7) · 10–6 = = 0,08 усл. т/т продукции;

М2 Σ = 0,19 + 0,08 = 0,27 усл. т/т продукции.

Вклад ДСП и ТЭС в загрязнение атмосферы составляет 70 и 30 % соответственно.

Удельный экологический ущерб. Предполагаем, что выбросы со-

ответствуют предельно допустимым нормам. Коэффициенты, учитывающие экологическую ситуацию, равны 1. Тогда удельный ущерб,

36

наносимый атмосфере (без учета ее экологического состояния) при производстве, рассчитывается по формуле (1.6).

Рассчитаем экологический ущерб для двух схем производства ста-

ли.

По схеме 1:

УДП + КК = 0,6 · 2,67 · 1,33 = 2,13 руб/т стали; УДП + КК = 0,6 · 2,67 · 0,18 = 0,29 руб/т стали.

По схеме 2:

УДСП = 0,6 · 2,67 · 1,77 = 2,83 руб/т стали; УДСП = 0,6 · 2,67 · 0,19 = 0,30 руб/т стали; УДСП + ТЭС = 0,6 · 2,67 · 2,93 = 4,69 руб/т стали; УДСП + ТЭС = 0,6 · 2,67 · 0,27 = 0,43 руб/т стали.

При производстве 1 млн т стали в год экологический ущерб при среднеотраслевом значении выбросов составит 2130 тыс. руб/год для предприятий полного цикла, 4690 тыс. руб/год при производстве электростали с учетом выбросов ТЭС и 2830 тыс. руб/год без учета этих выбросов.

Припроизводстве1млнтсталивгодэкологическийущербприминимально достижимых значениях выбросов составит 290 тыс. руб/год для предприятий полного цикла, 430 тыс. руб/год при производстве электростали с учетом выбросов ТЭС и 300 тыс. руб/год без учета этих выбросов.

Результаты расчета экологических характеристик различных технологических схем производства стали приведены в табл. 2.8.

37

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что по среднеотраслевым показателям электросталеплавильное производство уступает предприятиям полного цикла. В то же время по минимально достижимым показателям ЭСПЦ без учета потребления электроэнергии практически не уступает им.

Задача 2.7. Оценка предотвращенного ущерба после реконструкции электросталеплавильного цеха

Условие задачи

Определить экологический ущерб, наносимый окружающей среде выбросами ЭСПЦ до и после реконструкции. Оценить предотвращенный ущерб.

Исходные данные

Электросталеплавильный цех имеет в своем составе дуговые электропечи вместимостью 100 т. Объем производства электростали равен 750 тыс. т/год.

Валовые выбросы вредных веществ и коэффициенты их агрессивности приведены в табл. 2.9. Удельный экологический ущерб от загрязнения атмосферы составляет 0,6 руб/усл. т выброса, коэффициент индексации – 2,67 (по состоянию на 2017 г.). Коэффициенты, учитывающие экологическую ситуацию, равны 1. Предполагается, что выбросы соответствуют предельно допустимым нормам.

Решение

Годовая приведенная масса выбросов, усл. т/год, вычисляется по формуле

Mпр = ΣBiгодAi,

где Biгод = mстbi.

38

Приведенная масса выбросов загрязняющих веществ до (после) реконструкции приведены в табл. 2.10 (столбцы 2, 3).

Экологический ущерб атмосфере рассчитывается по формуле

(1.6):

Уатм = Ну(атм)kpkмΣBiгодAi;

–– до реконструкции (см. табл. 2.9)

Уатм(до) = 0,6 · 2,67 · (3792 · 1 + 1365 · 86,7 + 146 · 66,7 + + 29 · 341,7 + 17 · 683,3 + 2964 · 22,8) · 750 · 103 · 10–6 =

= 265 507,8 млн руб /год; –– после реконструкции (см. табл. 2.9)

Уатм(после) = 0,6 · 2,67 · (2166 · 1 + 1122 · 86,7 + 153 · 66,7 + + 19 · 341,7 + 34 · 683,3 + 1470 · 22,8) · 750 · 103 · 10–6 =

= 207 726,1 млн руб /год.

Результаты расчетов представлены в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Приведенные выбросы и экологический ущерб атмосфере (до и после реконструкции)

В результате проведения реконструкции экологический ущерб атмосфере снизился на 21,8 %, что соответствует предотвращенному ущербу в размере 57 781,7 млн руб/год.

Самостоятельная работа

Выполнить расчеты, приняв, что предприятие находится в СевероЗападном экономическом районе (см. прил. 3).

39

Задача 2.8. Расчет платы за загрязнение атмосферного воздуха

Условие задачи

Рассчитать плату за загрязнение окружающей среды выбросами ЭСПЦ до и после реконструкции с учетом ограничений по выбросам (ПДВ и ВСВ).

Исходные данные

Электросталеплавильный цех имеет в своем составе дуговые электропечи вместимостью 100 т. Объем производства электростали равен 750 тыс. т/год.

В табл. 2.11 представлены валовые выбросы вредных веществ в атмосферу до и после реконструкции ЭСПЦ, а также предельно допустимые (ПДВ) и временно согласованные выбросы (ВСВ).

Коэффициент экологической ситуации – 1,5, стоимости за 1 т выбросов пыли, CO, NOx, SO2 и HCN соответственно 13,7; 0,6; 52; 40 и 205 руб.

Методика расчета

Плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих установленные ПДВ, определяется путем умножения соответствующих ставок на количество загрязняющего вещества и суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ

(см. формулу (1.2)).

40