Материал: Промышленность и окружающая среда.

имеющимся фактически материалом, содержащим данные по выбросам в атмосферу для различных технологий и производств. Однако наиболее важ­ ным результатом этих исследований следует считать расширение номенкла­ туры экотоксикантов, подлежащих обязательному контролю. Для соедине­ ний серы кроме S 02 это - CS2, COS, H2S, S2, SO, для соединений азота наря­ ду с NOx это - CN, C2N2, HCN, HNC, NH3.

Характер и итог процесса формирования тех или иных экотоксикантов определялся качественно-количественным составом реагирующих ве­ ществ, концентрацией кислорода в газовой фазе, давления и температуры среды. Как правило, полученные зависимости носят сложный, немонотон­ ный характер. Особенно это относится к переходной области, когда газо­ вая фаза не имеет четко выраженного восстановительного или окисли­ тельного характера.

Таким образом, ограничение контроля выбросов в атмосферу серо- и азотсодержащих соединений лишь S02 и NOx не имеет аргументированных обоснований и не отражает реальной ситуации.

Анализ приведенных данных неизбежно приводит к выводу о необходи­ мости проведения на стадии проектирования термодинамического модели­ рования процессов в сложных системах по ассортименту и количеству вхо­ дящих химических элементов, отвечающих условиям проектируемых техно­ логий. После определения состава и количества возможных выбросов в ат­ мосферу следует выбирать возможные пути их нейтрализации.

За последние сто лет человечество неоднократно меняло свое отноше­ ние к проблеме выбросов. На первом этапе (до середины XX столетия) люди бессознательно или сознательно считали, что природа все выбросы “переварит”. На втором этапе в основу была положена очистка воздуха и воды от выбросов способом, который за рубежом называют “end-of-pipe”- “на конце трубы”. В России и сегодня большинство технических специали­ стов считает возможным проектирование новых процессов и агрегатов с очисткой газов или воды как основным средством снижения выбросов. Причиной этого является незнание одного из законов хозяйственной дея­ тельности человека - “закона неустрашимости отходов и/или побочных воздействий хозяйства”

В любом хозяйственном цикле образующиеся отходы и возникающие побочные эффекты полностью не устранимы; они могут быть лишь переве­ дены из одной физико-химической формы в другую или перемещены в про­ странстве. Суммарное количество отходов в виде вещества, энергии и по­ бочных эффектов (изменение динамических качеств природных систем - их устойчивости, надежности и т.д.) фактически постоянно: в производствен­ ных циклах меняется лишь место их возникновения, время образования и физико-химическая или биологическая форма. Поэтому очистка газов или воды как изменение физико-химической формы вещества и перемещение загрязняющего начала в пространстве не может дать эффекта, так как тре­ бует возрастания энергетических расходов. Локально она может быть по­ лезной, но глобально и в длительном интервале времени она неэффективна: выигрыш, получаемый в одном месте, погашается проигрышем, возникаю­ щим в других местах.

Однако системы очистки привычны, они легко внедряются администра­ тивным путем, создают иллюзию чистоты производства (му нас выбросы ни­

чтожны”). Недостатком такого подхода (наряду с другими) является отсут­ ствие связи между производителями выбросов (те, кто отвечает за них) и те­ ми, кто организует их очистку, что порождает возможность сокрытия ин­ формации и безответственность. Поэтому в ходе переживаемого в настоя­ щее время третьего этапа подхода к проблеме выбросов (“природа не про­ щает”) в передовых странах пришли к выводу, что “end-of-pipe” не имеет права на существование. Принципы “экологически чистого производства”, ныне обязательные для действующих и особенно для вновь проектируемых производств, базируются, как уже отмечалось, на превентивном подавлении выбросов технологическими методами и минимизации образующихся отхо­ дов и выбросов. Именно поэтому Н.Ф. Реймерс не без сарказма отметил, что у нас инженеров по очистному оборудованию по недоразумению при­ числяют к “экологам”.

Однако до настоящего времени фактические данные о ресурсных за­ тратах на очистку газов и воды от загрязнений в литературе практически отсутствуют.

В Московском институте стали и сплавов в 1998 г. был проведен анализ эффективности очистки на примере пылеочистки колошникового газа до­ менных печей Магнитогорского металлургического комбината (ММК). Ис­ пользование доменного газа в качестве топлива у разных потребителей ос­ ложнено его запыленностью. Для ее снижения при всех доменных печах ММК установлены аппараты газоочистки. Энергии давления газа достаточ­ но для преодоления сопротивления этих аппаратов и транспортировки газа по газопроводу к потребителям. Однако для функционирования системы ап­ паратов газоочистки требуются определенные расходы энергетических ре­ сурсов. В приведенных далее расчетах использовали показатели работы га­ зового цеха ТЭЦ АО “ММК” за 1996 г.

В августе 1996 г. в результате функционирования системы пылегазоочистки было очищено 402 253 тыс. м3 колошникового газа доменного цеха и уловлено 1206 т пыли, при этом израсходовано с учетом транспортировки пыли в Шламохранилище 28,8 млн кВт • ч электроэнергии, для производст­ ва которой было сожжено 9909 тыс. м3 природного газа. Отметим, что ис­ пользование на ТЭЦ металлургических предприятий природного газа как основного вида топлива, широко распространенное в настоящее время, не имеет перспектив в связи с общемировой тенденцией (начинающей прояв­ ляться в последние годы и в России) перехода на применение в энергетиче­ ских агрегатах твердого топлива —угля. В настоящее время доля электро­ энергии, вырабатываемой на ТЭЦ РФ за счет сжигания углей, составляет около 40%. Энергетический уголь широко используется для выработки

электроэнергии, например, на ТЭЦ АО “Северсталь”.

Если принять в качестве источника электроэнергии сжигание угля, для получения вышеупомянутого ее количества с учетом расхода энергии на до­ бычу и обогащение углей потребуется сжечь 14 227 т энергетического угля. При этом общие энергетические затраты на пылеочистку доменного газа

составят 0,072 кВт • ч/м3 газа, или 35,4 г угля/м3 газа.

Среднее расстояние перевозки углей на металлургические комбинаты России в настоящее время составляет около 1000 км. При этом удельный

Таблица 5.5

Выбросы в атмосферу при производстве электроэнергии, необходимой для функционирования систем пылеулавливания, т/т уловленной'пыли

энергетического угля)

атмосферу при производстве электроэнергии, необходимой для функциони­ рования установок пылеулавливания, приведены в табл. 5.5.

Необходимо отметить, что при сжигании энергетического угля до­ полнительно к вышеприведенным выбросам образуются твердые зо­ лошлаковые отходы в количестве 4,247 т/т, направляемые в золошлаконакопители.

Проведенный анализ подтверждает общее положение о неэффективно­ сти очистки. Опыт передовых стран свидетельствует о том, что сокращение объема выбросов технологическими мероприятиями, т.е. путем совершен­ ствования технологии, приводит одновременно и к снижению энерго- и материалопотребления, и к уменьшению издержек производства, росту произ­ водительности труда, улучшению качества продукции.

Особую актуальность в последнее время приобрел контроль выбросов С 02 - основного парникового газа. Данные табл. 5.5 показывают, что на 1 т уловленной пыли в атмосферу выбрасывается 14,316 т С 0 2 или, как приня­ то считать в мировой практике, 3,9 т углерода в виде С 0 2. Можно утвер­ ждать, что все меры по сокращению эмиссии по С 0 2 ныне приобретают особое значение.

Общий объем выбросов в атмосферу от хозяйственной деятельности че­ ловека на территории Российской Федерации несколько превышает 50 млн т в год, из них более 20%, или более 10 млн т составляют твердые ча­ стицы. Если принять данные, приведенные в табл. 5.5, за средние по народ­ ному хозяйству в целом, то при улавливании 10 млн т пыли в атмосферу бу­ дет выброшено примерно 38,6 млн т углерода в виде С 0 2, или более 8,6% от всех выбросов углерода С 02 на территории России.

По существу аппараты для очистки газов от пыли не оправдывают сво­ его назначения. Общее количество выбрасываемых в атмосферу поллютан­ тов не уменьшается, а выбросы С 02 растут. Не будет преувеличением ска­ зать, что аппараты пылегазоочистки являются устройствами, основная функция которых - увеличение количества выбрасываемого в атмосферу парникового газа.

Однако следует иметь в виду и другое немаловажное обстоятельство, не­ обходимое для учета всех последствий борьбы с выбросами, - возможность использования очищенного от загрязнений газа в качестве вторичного энер­ гетического ресурса. Пути использования химической или тепловой энергии “грязного” газа ограничены. Для использования газа в качестве ВЭР его следует в большинстве случаев очищать и, прежде всего, от пыли.

Следовательно, для каждого реального процесса следует просчитывать преимущества и издержки (в основном, с точки зрения суммарного энерго­ потребления) всех методов борьбы с загрязнениями.

ЛИТЕРАТУРА

А к и м о в а Т А ., Х а ск и н В .В . Э кология. М.: Ю Н И Т И , 1998.455 с.

А л е к с е е н к о В .А . Э кологическая геохимия: У чебник. М.: Л огос, 2000. 627 с.

А н д р у з Д ж ., Б р и м б л е к у м т Б Д ж и к е л з Т ., Л и с е П . Введение в химию окружа­

ю щ ей среды . М.: М ир, 1999. 271 с.

А р к с к и й Ю .М ., Д а н и л о в - Д а н и л ь я н В .И ., З а л и х а н о в М .Ч . и др. Э кологиче­ ские проблем ы : Ч т о происходит, кто ви н оват и ч то д ел ать? М .: М Н Э П У , 1997.

322 с.

А р м а н д А Д . , Л ю р и Д .И .,.Ж е р и х и н В .В . и др. А натом ия кризисов. М.: Наука, 1998. 238 с.

А р у с т а м о в Э .А ., В о л о щ е н к о А .Е ., Г у с ь к о в Г .В . и др. П риродопользование. М.:

Изд. дом “Д аш ков и К °”, 2000. 284 с.

Б о б ы л е в С .Н ., Х о дж а ев А .Ш . Э кономика природопользования. М .: Т Е И С , 1997. 237 с.

В о р о н ц о в А .П . Р ац и он альн ое п ри родоп ользован и е. М .: Э К М О С , 2000. 304 с.

Д а н и л о в -Д а н и л ь я н В .И ., Л о с е в К .С . Э кологический вы зов и устойчивое разви­ тие. М.: П рогресс-традиция, 2000. 416 с.

К р и во ш еи н Д .А ., М у р а в е й Л .А ., Р о е в а Н .Н . и др. Э кология и безопасность жиз­ недеятельности: М.: Ю Н И Т И -Д А Н А , 2000. 447 с.

Ли си н В .С ., Ю сф ин Ю .С . Ресурсо-экологические проблем ы XXI века и метал­ лургия. М.: Высш . шк., 1998. 447 с.

Ло за н о в с к а я И .Н ., О р л о в Д .С ., С а д о в н и к о в а Л .К . Э кология и охрана биосферы при химическом загрязнении: У чебное пособие для химических, химико-технологи­ ческих и биологических вузов. М.: Высш . шк., 1998. 287 с.

Лю р и Д .И . Развитие ресурсопользования и экологические кризисы . М.: Дельта, 1997. 238 с.

М а т р о с о в А .С . Управление отходами. М.: Гардарики, 1999. 480 с.

М а й ст р ен к о В .Н ., Х а м и т о в Р .З ., Б у д н и к о в Г .К . Э колого-аналитический мони­ торинг суперэкотоксикантов. М.: Химия, 1996. 319 с.

М е д о у з Д .Х ., М е д о у з Д Л . , Р а н д ер с И . З а пределами роста. М.: Изд. группа “П рогресс-П ан гея”, 1994. 303 с.

Н еб ел Б . Н аука об окруж аю щ ей среде. М.: М ир, 1994. Т. 1. 424 с.

Н и к а н о р о в А .М ., Х о р уж а я Т .А . Экология. М.: П риор, 1999. 304 с.

О ценка и регулирование качества окруж аю щ ей природной среды / Под ред. А .Ф . П орядина и А .Д. Х ованского. М.: Изд. дом “П рибой”, 1996. 350 с.

Р е в е л л ь П ., Р е в е л л ь Ч. Среда наш его обитания. М.: М ир, 1995. Кн. 2. 270 с.