Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологические аспекты бережливых производств. Учебно-методическое пособие
.pdf
Таблица 2.1
Загрязняющее
вещество
Выброс в атмосферу, тыс. т/год
Без очистки
После
очистки
Углеводороды
190
0,520
Сероводород
0,64
0,002
Оксид углерода
219
0,600
Диоксид серы
115
0,310
Производство
Компоненты выбросов
в атмосферу
Щавелевой кислоты
NO, NO2, C2Н2O, (пыль)
Метанола
CH3OH, CO
Ацетилена
C2H2, сажа
Капролактама
NO, NO2,SO2, H2S, CO
Выбросы нефтеперерабатывающего предприятия
Предприятия химической промышленности загрязняют атмосферу пылью, содержащей неорганические и органические вещества.
По сравнению с нефтеперерабатывающими предприятиями нефтехимические производства выбрасывают в атмосферу самые разнообразные продукты (табл. 2.2), в числе которых можно выделить предельные,
непредельные и ароматические углеводороды, метанол, органические
кислоты и ангидриды, оксиды серы, азота, углерода, сероводорода.
Таблица 2.2
Выбросы нефтехимических производств
Далее приводится краткая характеристика основных источников
загрязнения атмосферы и загрязняющих веществ.
Диоксид серы. Оказывает влияние на слизистую оболочку верхних
дыхательных путей, при значительных загрязнениях вызывает бронхиальную астму. Способен в атмосферном воздухе окисляться до триоксида серы, который при взаимодействии с атмосферной водой образует
серную кислоту, являющейся причиной кислотных дождей. Серная
кислота наносит вред растениям, подкисляет почву, ускоряет процесс
коррозии металлов, разрушает каменную облицовку зданий и, конечно,
оказывает влияние на человека. Выбросы диоксида серы с отходящими
газами промышленности наносят большой экономический ущерб, так
11
как безвозвратно теряется огромное количество ценного для народного
хозяйства вещества. Учитывая то, что мировые разведанные запасы
серы близки к истощению, необходима разработка эффективных методов улавливания и переработки газов, содержащих диоксид серы, на
серу, сернистую кислоту и сульфаты.
По количеству и составу выбрасываемых серосодержащих газов
источники загрязнений можно подразделить на 3 группы:
– дымовые газы котельных агрегатов, технологических печей, факельных систем;
– отходящие газы регенерации катализаторов на установках крекинга;
– хвостовые газы установок производства серной кислоты и элементарной серы (установки Клауса).
На нефтеперерабатывающих предприятиях основными источниками сероводорода являются:
– неочищенный газ с установки утилизации факельных газов;
– насыщенные растворы моноэтаноламина;
– сероводородсодержащий газ с технологических установок
очистки и фракционирования газов.
Сероводород поступает в атмосферу также за счет его выделения
из сернисто-щелочных вод и технологических конденсатов через неплотности технологического оборудования (насосы, компрессоры),
с установок первичной переработки нефти и гидроочистки, термокрекинга и резервуаров совместно с парами нефтепродуктов.
Оксиды азота. Массовым видом выбросов предприятия по пере-
работке углеводородного сырья являются оксиды азота, которые оказывают воздействие не только на органы дыхания, но и на органы зрения. Диоксид азота является токсичным, а на солнечном свету конвертируется в оксид с выделением озона, участвующего в образовании фотохимического смога. Одновременные выбросы оксидов азота и серы
обусловливают выпадение кислотных дождей.
Основными источниками выбросов оксидов азота являются технологические печи (72,6 %), газомоторные компрессоры (14 %), факельные стояки (5,4 %). Образование оксидов азота (NOх) связано с окислением азота воздуха и азотсодержащих компонентов топлива, а также
образованием «быстрого» оксида азота через промежуточные продукты
сгорания группы С≡N.
Оксид углерода (II). Монооксид углерода является наиболее опасным и распространенным из газообразных загрязнителей атмосферного
12
воздуха. Оксид углерода опасен тем, что соединяется с гемоглобином
крови, в результате чего образуется карбоксигемоглобин. Повышение
его уровня в крови может вызвать нарушение функций центральной
нервной системы: ослабевают зрение, реакция, ориентация во времени
и пространстве. Особенно опасен этот вид загрязнений для больных
с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Основное количество
(75–97 %) образуется за счет выхлопных газов автотранспорта. На промышленных предприятиях оксид углерода образуется как продукт незавершенного горения топлива при недостатке кислорода, неудовлетворительном смешивании топлива с воздухом. Горение углеводородного
газа, основу которого составляет метан, происходит по схеме
метан → формальдегид → оксид углерода (II) →
→ оксид углерода (IV).
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода (II) являются трубчатые печи технологических установок, выбросы которых составляют 50 % от объема общих выбросов, реакторы установок каталитического крекинга (12 %); выхлопы газовых
компрессоров (11 %), битумные установки (9 %) и факелы (18 %).
Углеводороды. Выбросы углеводородов составляют более 70 %
выбросов вредных веществ от предприятий нефтепереработки и нефтехимии в атмосферу. Токсичность углеводородов усиливается при наличии в атмосфере сернистых соединений, оксида углерода. В зависимости от строения углеводороды вступают в те или иные фотохимические
реакции, тем самым участвуя в образовании фотохимического смога.
С технологической точки зрения выбросы углеводородов представляют собой прямые потери нефти и нефтепродуктов. Среднеотраслевой уровень выбросов углеводородов составляет 5,36 кг на 1 т перерабатываемой нефти.
Существующие объекты очистных сооружений и систем оборотного водоснабжения также являются мощным источником загрязнения
атмосферы углеводородами. Это открытые ловушки, различные пруды,
биологические очистные сооружения, колодцы заводской канализации,
в которых испаряются углеводороды и другие соединения с поверхности сточных вод.
Значительное загрязнение атмосферы углеводородами на заводах
происходит при заполнении товарными нефтепродуктами, резервуаров,
железнодорожных цистерн на наливных эстакадах за счет испарение
нефтепродукта. Процесс испарения приводит к потере самой ценной
части нефти – легких компонентов, при этом также ухудшается
13
экологическая обстановка. Испарение происходит при любой температуре вследствие теплового движения молекул нефтепродуктов. Интенсивность его возрастает с повышением температуры. В случае резервуаров потери от испарения складываются из потерь при их заполнении
и опоражнивании (от «больших дыханий») и потерь от суточного колебания температуры окружающего воздуха и изменении атмосферного
давления («малых дыханий»).
2 . 1 . Р а с ч е т э к о н о м и ч е с к о г о у щ е р б а
о т з а г р я з н е н и я в о з д у х а
Ущерб от газопылевых выбросов предприятий возникает от прямого разрушения материальных ценностей, ухудшения условий ведения хозяйства и воздействия на здоровье человека. Он может усиливаться в ходе природных цепных реакций.
Ущерб – фактические или возможные экономические и социальные потери, возникающие в результате каких-то событий или явлений,
в том числе изменений природной среды, ее загрязнения.
Экологический ущерб – негативные изменения в состоянии природной среды, вызванные загрязнением природной среды, истощением
природных ресурсов, разрушением или повреждением экологических
систем, создающие угрозу для жизни и здоровья человека и существования его естественного и социального окружения.
При определении предотвращенного ущерба в результате очистки
промышленных выбросов от пыли и SO2 за основу для расчета берется
среднегодовая концентрация веществ в воздухе, которая образуется
в определенном промышленном районе или населенном пункте. Ущерб
окружающей среде складывается из дополнительных затрат здравоохранения при увеличении заболеваемости населения, уменьшении
продуктивности животноводства, уменьшении урожайности сельскохозяйственных культур, увеличении износа основных производственных фондов.
Этот ущерб определяют, например, в расчете на 1 человека, на 1 га
и т. д., в зависимости от концентрации загрязнений в воздухе в приземном слое (на высоте 1,2–2 м).
14
Общий экономический ущерб определяется по формуле
Среднегодовая
концентрация
пыли, мг/м3
УЗ УК
Среднегодовая
концентрация
SO2, мг/м3
УЗ,
УК,
руб./год руб./год
0,3
35
35
0,1
20
20
0,5
70
70
0,2
37
37
0,9
100
100
0,3
47
47
1,2
114
114
0,4
52
52
1,5
121
121
0,5
54
54
Среднегодовая
концентрация
пыли, мг/м3
УС
УП
Среднегодовая
концентрация SO2,
мг/м3
УС
УП
руб./год
руб./год
0,1
10 – 0,1
20
0,1
0,2
16 – 0,2
50
0,2
0,3
25 – 0,3
90
0,3
0,5
40
0,4
0,5
120
0,6
1,2
–
2,9
1,0
–
1,3
2,1
–
5,3
У= УЗ R + УC S + УП Ф +УК R, (2.1)
где УЗ УК – удельный ущерб здравоохранению и коммунальному хозяйству соответственно в расчете на 1 человека, руб./год;
R – численность населения;
УC – удельный ущерб сельскому и лесному хозяйству в расчете на
1 га, руб. /год;
S – площадь сельскохозяйственных угодий, га;
УП – удельный ущерб промышленности в расчете на 1 млн руб. основных производственных фондов, руб./год;
Ф – стоимость основных производственных фондов, млн руб. Значения УЗ УК, УC и УП представлены в табл. 2.3 и 2.4.
Таблица 2.3
Удельный ущерб здравоохранению и коммунальному
хозяйству (в расчете на 1 человека)
Таблица 2.4
Удельный ущерб сельскому и лесному хозяйству
(в расчете на 1 га), промышленности
(в расчете на 1 млн руб. основных производственных фондов)
15
Экономический эффект от очистки промышленных выбросов
определяется по формуле
Э = У – О, (2.2)
где О – стоимость очистки промышленных выбросов, руб.
Пример решения задачи
Задание. Определить общий экономический ущерб от загрязнения
воздуха в рабочем поселке промышленными выбросами.
Исходные данные:
– среднегодовая концентрация пыли составляет 0,3 мг/м3;
– среднегодовая концентрация SO2 составляет 0,2 мг/м3;
– численность населения в поселке составляет 7000 человек;
– сельскохозяйственных угодий не имеется;
– стоимость основных производственных фондов составляет
500 млн руб.;
– стоимость очистки промышленных выбросов составляет
708100 руб.
Решение. Общий экономический ущерб согласно формуле (2.1):
У = (35+37) 7000 + (25+50) 0 + (0+0,2) 500 +
+ (35+37) 7000 = 1008100 руб.
Экономический эффект от очистки промышленных выбросов
Э = 1008100 – 708100 = 300000 руб.
Вывод. Экономический ущерб от загрязнения воздуха в рабочем
поселке промышленными выбросами составил 1008100 руб.
Варианты заданий приведены в табл. 2.5.
Ущерб, наносимый отдельным предприятием при выбросе пыли,
SO2 и СО, можно определить по валовым выбросам. Для расчетов загрязнений район, находящийся возле завода, делится на 4 зоны. Число
зон зависит от количества выбросов. Данные представлены в табл. 2.6.
16
Исходные данные к задаче
№
Концентра-
ция, мг/м3
Насе-
ление,
чел.
Пло-
щадь
с/х уго-
дий, га
Стоимость
фондов,
млн руб.
Стоимость
очистки,
руб.
пыли
SO2
1
0,5
0,3
5800 – 250
793072
2
1,2
0,5
3000 – 300
852140
3
0,3
0,2
6500
250
550
657520
4
0,5
0,3
5000
540
625
753420
5
1,2
0,5
3400
320
450
860660
6
0,3
0,2
6000
150
178
606950
7
0,5
0,3
4000
200
770
729626
8
1,2
0,5
2600
120
811
818060
9
0,3
0,2
5500
185
320
651735
10
0,5
0,3
6300
45
480
785140
11
1,2
0,5
2800
60
140
848164
12
0,3
0,1
5600 – 680
566480
13
1,5
0,4
3100
120
500
814315
14
0,9
0,2
3600
85
220
710800
15
1,2
0,2
2900
65
120
718200
16
0,9
0,5
3300
70
150
835430
17
0,5
0,5
4700
85
155
805560
18
0,5
0,5
4000
77
770
789440
19
0,9
0,2
3900
78
658
725016
20
0,9
0,5
3600
140
300
836535
21
0,9
0,3
3200 – 175
763880
22
0,3
0,2
12000
–
500
708100
23
0,5
0,3
8000 – 250
793072
24
1,2
0,5
6000 – 300
852140
Таблица 2.5
17
Таблица 2.6
Количество выбросов, тыс. т/год
Число
зон
Радиус зоны, м
пыль
SO2
СО
0–5
0–1
0–10
1
1 000
6–20
2–5
11–30
2
1 800
21–50
6–10
31–70
3
3 000
51–125
11–30
71–150
4
5 000
Количество выбросов, тыс. т/год
Зоны
пыль
SO2
СО
1 2 3
4
0–5
–
–
415
– – –
6–20
–
–
405
243
–
–
21–50
–
–
390
235
152 – 51–125
–
–
373
224
145
93 – 0–1
–
330
– – –
–
2–5
–
328
197
– – –
6–10
–
326
196
127
–
–
11–30
–
324
195
126
81 – –
0–10
180
– – – – –
11–30
175
105
–
–
–
–
31–70
172
104
67 – –
–
71–150
166
100
65
41
Отрасль
Выброс
Зоны
1 2 3
4
Коммунальное
хозяйство (на 1000 чел.)
Пыль
450
280
170
105
SO2
270
160
70
50
Сельское и лесное хозяй-
ство (на 1 га)
Пыль
0,9
0,5
0,25
0,2
SO2
1,6
0,9
0,4
0,3
Промышленность
(на 1 млн руб. фондов)
SO2
25
15 7 5
Число зон в зависимости от количества выбросов
Удельный ущерб, наносимый здравоохранению газопылевыми
выбросами в год, представлен в табл. 2.7, коммунальному, сельскому
и лесному хозяйствам – в табл. 2.8.
Таблица 2.7
Удельный ущерб здравоохранению, руб./1000 чел.
Удельный ущерб промышленности, коммунальному,
сельскому и лесному хозяйствам, причиняемый 1 тыс. т /год
Таблица 2.8
18
Учитывая, что количество загрязнений в приземном слое воздуха за-
Высота источника
выброса, м
Зоны
1 2 3
4
0–15
10,0
1,5
0,4
0,15
16–40
4,0
1,3
0,9
0,5
41–80
1,0
1,0
1,0
1,0
81–150
0,6
0,7
0,8
0,9
151–220
0,2
0,3
0,5
0,7
221–300
0,05
0,15
0,3
0,6
висит от степени рассеивания, в расчетах осуществляют корректировку
по зонам в зависимости от высоты источника выброса. Значения коэффициента корректировки от высоты выброса представлены в табл. 2.9.
Таблица 2.9
Значения коэффициента корректировки
по зонам в зависимости от высоты источника выброса
Ущерб, причиненный здравоохранению, находят по формуле
У3 = G У1 R Кк (2.3)
где G – количество выбросов, тыс. т/год;
У1 – удельный ущерб здравоохранению, руб./1000 чел.;
R – численность населения по зонам, тыс. чел.;
Кк – коэффициент корректировки.
Ущерб промышленности находят по формуле
Уп = G У2 Ф, (2.4)
где G – количество выбросов, тыс. т/год;
У2 – удельный ущерб промышленности, руб./млн руб. фондов;
Ф – стоимость производственных фондов, млн руб.
Задание. Определить ущерб здравоохранению и промышленности, наносимый отдельным предприятием при выбросе пыли, SO2 и СО.
– количество выбросов в год: пыли – 10 тыс. т, SO2 – 3 тыс. т, СО –
25 тыс. т;
Пример решения задачи
19
– численность населения по зонам (Ч): зона 1–2 тыс. чел., зона 2–
4 тыс. чел.;
– высота трубы (h) – 160 м;
– стоимость производственных фондов (Ф) составляет 60 млн руб.
– стоимость очистки промышленных выбросов (О) составляет
15739 руб.
Решение. Ущерб, наносимый здравоохранению от промышленных
выбросов по зонам, рассчитывается согласно формуле (2.3).
От выбросов пыли:
для зоны 1 Уз = 10 405 2 0,2 = 1620 руб./ год,
для зоны 2 Уз = 10 243 4 0,3 = 2916 руб./ год.
От выбросов SO2:
для зоны 1 Уз = 3 328 2 0,2 = 393,6 руб./ год,
для зоны 2 Уз = 3 197 4 0,3 = 709,2 руб./ год.
От выбросов CО:
для зоны 1 Уз = 25 175 2 0,2 = 1750 руб./ год,
для зоны 2 Уз = 25 105 4 0,3 = 3150 руб./ год.
Суммарный ущерб, наносимый здравоохранению:
1620 + 2916 + 393,6 + 709,2 + 1750 + 3150 = 10538,8 руб./ год.
Ущерб, наносимый промышленности от выбросов SO2 по зонам,
рассчитывается согласно формуле (2.4).
Для зоны 1 Уп = 3 25 60 = 4500 руб./ год,
для зоны 2 Уп = 3 15 60 = 2700 руб./ год.
Суммарный ущерб, наносимый промышленности:
4500 + 2700 = 7200 руб./ год.
Общий ущерб, наносимый здравоохранению и промышленности:
10538,8 + 7200 = 17738,8 руб./ год.
Экономический эффект от мероприятий по очистке воздуха:
Э = 17738,8 – 15739 = 1999,8 руб./ год.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]