Эколого-экономическая оценка

Под эколого-экономической оценкой охладителей подразумевается определение в стоимостной форме количества используемых природных ресурсов для охлаждения оборотной воды (технологических продуктов), причиняемого при этом ущерба окружающей среде и эффективности затрат на природоохранные мероприятия.

Юридической основой взимания платы за использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды является Закон РФ об охране окружающей природной среды, действующий с декабря 1991 г.

Практически нет производственных объектов, которые совсем не влияют на природную среду. Охладители оборотной воды, в частности градирни, оказывают на нее в большей или меньшей мере следующие виды воздействий (ущербов):

1) использование земельных ресурсов У_з.р;

2) использование водных ресурсов У_в.р;

3) загрязнение водных источников У_в.и;

4) загрязнение атмосферы и почв У_з.п

При оценке охлаждающей системы водоснабжения должен соблюдаться принцип достижения максимального полезного эффекта в производстве при непревышении допустимых норм по нагрузкам на природную среду У_пр в районе размещения системы, при котором

(113)

Различают понятия фактического и потенциального ущербов. Фактический ущерб - это фактические убытки общества или дополнительные затраты, произведенные им для ликвидации последствий загрязнения окружающей среды. Под потенциальным ущербом понимают ущерб, который может понести общество в будущем из-за нынешнего загрязнения окружающей среды.

Еще одним видом неблагоприятного воздействия на окружающую среду работающими градирнями является шум, создаваемый вентиляторами и падающим дождем воды. Однако на общем шумовом фоне промплощадки шум градирен не является превалирующим и не оказывает влияние на обслуживающий персонал.

В большинстве случаев повышенный шум градирни излучают при неправильном их расположении на рабочей площади и при дебалансе крыльчатки вентилятора, появляющегося, как правило, в результате его износа и нарушения норм эксплуатации.

В общем случае необходимо предусматривать мероприятия по снижению уровня шума на стадии проектирования, привязки градирен к местности и пусконаладочных работ, что обходится обычно в 2-3 раза дешевле, чем обеспечение защиты от шума во время эксплуатации.

Кроме того, из работающей испарительной градирни выбрасывается в атмосферу около 95% тепла, отводимого от производственного оборудования (остальная часть отводится в водоисточник с продувочной водой) в виде парового факела.

Паровой факел можно сделать невидимым, охлаждая оборотную воду на гибридных или сухих градирнях. При этом затраты на устранение видимости парового факела с поступлением в атмосферу прежнего количества тепла будут составлять разницу в приведенных затратах на мокрые и гибридные или сухие градирни.

Низкопотенциальное тепло оборотных вод может быть утилизировано при помощи тепловых насосов. По предварительным оценкам удельные капитальные вложения в энергосберегающие мероприятия с такими тепловыми насосами могут оказаться в 2-3 раза ниже ожидаемых капитальных вложений в производство эквивалентного количества энергетических ресурсов. Основная проблема состоит в отсутствии достаточного количества потребителей этого низкопотенциального тепла, в связи с чем тепловые насосы в системах оборотного водоснабжения средней и большой производительности в ближайшем обозримом будущем вряд ли найдут применение.

7.2.1 Использование земельных ресурсов

В условиях дефицита свободных площадей и высокой стоимости требующийся меньший земельный участок под охладители выступает важным фактором его экономичности.

Оценку и сравнение охлаждающих систем водоснабжения, требующих различной площади живого сечения земельных Участков под охладители, следует производить комплексно с учетом общих приведенных затрат П и возможных потерь У_t в производстве за счет различной температуры воды, обеспечиваемой этими вариантами:

, (114)

где Ц_т - цена земельного участка в районе строительства охладителей, руб/га; S - площадь живого сечения участка под охладители по вариантам.

Нормативы стоимости освоения новых сельскохозяйственных угодий взамен изымаемых земель при строительстве сильно колеблются в зависимости от назначения угодий и типе почв.

7.2.2 Использование водных ресурсов

На производство 1 т готовой продукции расход воды ориентировочно составляет, м³: чугун - 160-200; сталь - 150; прокат - 10-20; никель – 4000; медь - 500; синтетический каучук - 2000-3500; бумага - 400-800; пластмассы - 500-1000; нефть - 20. На 1 МВт*ч мощности тепловые электростанции расходуют 115-200 м³ оборотной воды в зависимости от вида топлива.

Эколого-экономическая оценка конкретного охладителя по фактору использования водных ресурсов может быть выражена обобщенным коэффициентом К_в.р:

(115)

где С_в - стоимость используемой свежей воды для работы охладителя, руб/год:

; (116)

ПР_t – полезный эффект от работы охладителей оцениваемый производительностью обслуживаемого производства и зависящий от температуры воды, руб/год;

У_3t - отрицательное воздействие (ущерб) на окружающую среду работы охладителя, руб/год;

Т - продолжительность работы системы в году, ч;

Ц_в - цена 1 м³ свежей воды, руб.

При вычислении К_в.р для прямоточных систем водоснабжения расход воды в них принимается за Q_об, а за ПР_t и У_3t соответственно прибыль производства от использования более холодной охлаждающей воды и наносимый при этом ущерб окружающей среде.

Плата за воду с предприятий в пределах выделенного лимита взимается по тарифам, установленным для каждой водохозяйственной системы, административной единицы или городского водопровода.

Дополнительно предприятия вносят плату за безвозвратноt водопотребление Q_б.в, м³/год, с коэффициентом 1,25 к тарифу за взятую свежую воду

(117)

где Q - количество свежей воды, взятой из водоисточника;

Q₁ - то же, полученной от других предприятий (например с сырьем) и из водопроводной сети;

Q₂ - то же, переданной другим предприятиям;

Q' - количество сточных вод, сброшенных в водоисточник или городскую канализацию;

Q'₁ - то же, полученных от других предприятий;

Q'₂ - то же, переданных другим предприятиям.

Для ТЭС к расчетам безвозвратного водопотребления дополнительно учитываются потери конденсата. Для возмещения этих потерь производится обессоливание подпиточной воды, чем обуславливается высокая стоимость конденсата, во много раз превышающая стоимость речной воды.

Разница годовых затрат на свежую воду и сброс нагретой воды в водоисточник (канализацию) З_в.с сравниваемых вариантов оборотных систем с различными охладителями или с прямоточным водоснабжением определяется по формуле:

, (119)

где Т_в, Т_с - нормативы платежей соответственно за свежую воду и сброс сточных вод, руб/м³;

q_l, q₃ - удельные расходы добавочной воды в системы, численно равные потерям на испарение Р₁, капельный унос Р₂ и продувку Р₃ и отнесенные к 1 Гкал тепловой нагрузки охладителя (теплообменника), м³/Гкал;

Р"_з, Р'_з - удельные расходы воды на продувку систем, сбрасываемой в водоисточники, отнесенные к 1 Гкал тепловой нагрузки охладителя (теплообменника), м³/Ткал;

W -тепловая нагрузка охладителя (теплообменника), Гкал/год:

(120)

Q - расход воды, подаваемой на охлаждение, кг/год;

Δt -средний за год перепад температур воды, °С;

З’’_i, З’_i - дополнительные затраты по вариантам на перекачку свежей воды и нагретой продувочной воды, водоподготовку, очистку и др., руб/год;

Δз - неучтенные затраты по вариантам на водопотребление и водоотведение, руб/год.

Для прямоточных систем водоснабжения в формуле за q принимается расход холодной воды, а за Р₃ нагретой.

7.2.3 Загрязнение водных источников

Производятся расчеты экономического ущерба от сброса загрязнений, в том числе тепла, в водоисточники по значению приведенного объема сточных вод Q_пр и удельного показателя ущерба на единицу приведенного объема У_уд.

Приведенный объем по загрязнениям:

(121)

где Q_пр.э, млн. м³/год;

Q_CT - годовой объем сбрасываемых сточных вод, млн. м³;

A_ir_i - требуемая условная кратность разбавления загрязняющих веществ до норм ПДК;

A_i - коэффициент приведения, учитывающий относительную опасность i-го вещества (мг/л)-1:

где ПДК - установленный норматив предельно допустимой концентрации i-го

вещества в воде водоема, мг/л;

r_i - концентрация i-го загрязняющего вещества в сбрасываемых сточных водах, мг/л.

Приведенный объем по температуре:

, (122)

где Q_пр, млн. м³/год;

t_CT, t_B - температура сточных вод и воды водоема в месте сброса, °С;

Δ t_B - допустимое повышение температуры воды водоема в результате сброса нагретых сточных вод, °С.

Экономический ущерб определяется по формуле:

(123)

где У_зt - ущерб от сброса в водоисточник загрязненных и нагретых сточных вод, руб/год;

У_уд - удельный показатель ущерба для 1-го водохозяйственного района или участка, руб/млн. м³ приведенного объема сточных вод или в руб/усл. т приведенной массы загрязняющих веществ (1 млн. м³ приведенного объема соответствует 1 условной тонне приведенной массы загрязнений).

7.2.4 Загрязнение атмосферы и почв

Капельная влага, уносимая воздухом из градирен, содержит минеральные, органические и химические примеси оборотной воды. Видовой состав загрязнений капельной влаги, как правило, соответствует типу производства и применяемым реагентам для стабилизационной обработки оборотной воды. В ней содержатся минеральные соли, а также могут обнаруживаться нитраты, сероводород, фосфатные и азотокалийные ингредиенты, ароматические углеводороды (бензол, стирол и т. п.), хром, цинк и другие.

По агрегатному состоянию вещества, поступающие в атмосферу из градирен могут быть в виде аэрозолей или смеси паров и аэрозолей. Приземная концентрация веществ в атмосфере измеряется на высоте 1,5-2,5 м от поверхности земли.

Масса загрязняющих веществ, m_i т/ч, поступивших в атмосферу из одиночной градирни:

, (124)

где r_i - концентрация i-го вещества в потоке воздуха, выходящего из градирни, мг/м3;

F - площадь выходного сечения градирни, м²;

w - скорость воздушного потока в выходном сечении градирни, м/c

, (125)

где r_об - концентрация вещества в оборотной воде, мг/л(г/м3);

10-коэффициент запаса.

При одновременном совместном присутствии в атмосфере n загрязняющих веществ, что, как правило, имеет место в выбросах градирни, рассчитываются суммарная и приведенная концентрации:

, (126)

где r₁ - концентрация вещества, к которому осуществляется приведение концентраций r₂,..., r_n веществ, мг/м³ воздуха;

ПДК - предельно-допустимые концентрации этих загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов или рабочей зоны.

При этом должно выполняться условие:

(127)

Капельная влага, выносимая воздухом из градирен частично, испаряется в атмосфере полностью, мельчайшие ее фракции уносятся паровым факелом на расстояние до 10 км (в зависимости от скорости ветра), но преобладающая часть капель осаждается в районе расположения градирни.

Для одиночной башенной градирни, например, максимальная интенсивность выпадения капельной влаги, равная около 40 г/(м² ч), а в пересчете на минеральные соли - (до 100 мг/(м² ч), приходится на площадь земельного участка размерами от одной до двух высот башни. Интенсивность выпадения влаги снижается примерно в 10 раз на расстоянии 5-6 высот башни.

В результате происходит непрерывное увлажнение, отравление почвенных организмов, изменение кислотности и состава почв, нередко используемых под сельскохозяйственные угодья. Это приводит к уменьшению плодородия почвы, снижению урожайности сельскохозяйственных культур и ухудшению их качества.

Степень загрязнения территории оценивается путем сравнения концентрации отдельных ингредиентов загрязняющих веществ в почве с ПДК.

Предприятия несут правовую ответственность за состояние земель и случаи нарушения порядка пользования ею.

Экономический ущерб от загрязнения атмосферного воздухе и почвы определяется дополнительными затратами как в сфере материального производства (потери от снижения качества промышленной и сельскохозяйственной продукции в зоне распространения аэрозолей), так и в сфере обслуживания (здравоохранение

и др.).

Ориентировочно значение этих потерь может быть определено по формуле:

(128)

где У_а - ущерб от загрязнения атмосферы, руб/год;

ν - показатель, численное значение которого рекомендуется принимать равным 2,4 руб/усл. т;

G - показатель относительной "цены" загрязнения атмосферного воздуха над территориями различных типов б/з. Для промплощадок и территорий, прилегающих к промышленным предприятиям, значение G рекомендуется принимать равным 4 (если предприятие расположено в курортной зоне или на территории заповедника, G = 10, если в центральной части городов с населением более 300 тыс. чел. G = 8);

f - поправка, учитывающая характер рассеивания загрязнений в атмосфере, безразмерная. Для градирен высотой до 100 м f = 3 - 15 (большей высоте градирни соответствует меньшее значение f). Для центральной части крупных городов и заповедных территорий поправка f принимается равной 10.

М_а - приведенная масса годового выброса загрязнений из источника, усл. т/год:

, (129)

где m_i - масса годового выброса примеси i-го вида в атмосферу, т/год;

А_i - показатель относительной агрессивности примеси i-го вида:

, (130)

где а_i - показатель относительной опасности примесей в воздухе, вдыхаемом человеком, б/р;

α_i - поправка, учитывающая вероятность накопления примеси в компонентах окружающей среды, б/р;

δ_i - поправка, учитывающая действие примеси на различные хозяйственные объекты в зоне капельного уноса влаги из градирен, б/р;

n - общее число ингредиентов, выбрасываемых в атмосферу

, (131)

где ПДК_сутi - "среднесуточная" предельно допустимая концентрация i-го вещества в атмосферном воздухе, мг/м³;

ПДК_р.зi - предельно допустимое значение концентрации i-го вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³;

60 - коэффициент единицы измерения, мг²/м⁶.

Для определения поправок α_i и δ_i необходимо проведение специальных исследований. Ориентировочно значения их могут быть приняты равными соответственно 5 и 2 для загрязняющих веществ 1-го и 2-го классов опасности; 3 и 1,5 - для загрязняющих веществ 3-го и 4-го классов опасности (класс 1 -чрезвычайно опасные, класс 2 - высоко опасные, класс 3 -умеренно опасные, класс 4 - малоопасные).