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 Уз.р;
2) использование водных ресурсов Ув.р;
3) загрязнение водных источников Ув.и;
4) загрязнение атмосферы и почв Уз.п
При оценке охлаждающей системы водоснабжения должен соблюдаться принцип достижения максимального полезного эффекта в производстве при непревышении допустимых норм по нагрузкам на природную среду Упр 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 Уt в производстве за счет различной температуры воды, обеспечиваемой этими вариантами:
, (114)
где Цт - 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 Кв.р:
(115)
где Св - стоимость используемой свежей воды для работы охладителя, руб/год:
; (116)
ПРt – полезный эффект от работы охладителей оцениваемый производительностью обслуживаемого производства и зависящий от температуры воды, руб/год;
У3t - отрицательное воздействие (ущерб) на окружающую среду работы охладителя, руб/год;
Т - продолжительность работы системы в году, ч;
Цв - цена 1 м3 свежей воды, руб.
При вычислении Кв.р для прямоточных систем водоснабжения расход воды в них принимается за Qоб, а за ПРt и У3t 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 Qб.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) Зв.с сравниваемых вариантов оборотных систем с различными охладителями или с прямоточным водоснабжением определяется по формуле:
, (119)
где Тв, Тс - нормативы платежей соответственно за свежую воду и сброс сточных вод, руб/м3;
ql, 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 Qпр и удельного показателя ущерба на единицу приведенного объема Ууд.
Приведенный объем по загрязнениям:
(121)
где Qпр.э, млн. м3/год;
QCT - годовой объем сбрасываемых сточных вод, млн. м3;
Airi - требуемая условная кратность разбавления загрязняющих веществ до норм ПДК;
Ai - 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;
ri - концентрация i-го загрязняющего вещества в сбрасываемых сточных водах, мг/л.
|
|
Приведенный объем по температуре:
, (122)
где Qпр, млн. м3/год;
tCT, tB - температура сточных вод и воды водоема в месте сброса, °С;
Δ tB - допустимое повышение температуры воды водоема в результате сброса нагретых сточных вод, °С.
Экономический ущерб определяется по формуле:
(123)
где Узt - ущерб от сброса в водоисточник загрязненных и нагретых сточных вод, руб/год;
Ууд - 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, mi т/ч, поступивших в атмосферу из одиночной градирни:
, (124)
где ri - 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 rоб - 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,..., rn 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 Уа - 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.
Ма - приведенная масса годового выброса загрязнений из источника, усл. т/год:
, (129)
где mi - масса годового выброса примеси i-го вида в атмосферу, т/год;
Аi - показатель относительной агрессивности примеси i-го вида:
, (130)
где аi - показатель относительной опасности примесей в воздухе, вдыхаемом человеком, б/р;
αi - поправка, учитывающая вероятность накопления примеси в компонентах окружающей среды, б/р;
δi - 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 ПДКсутi - "среднесуточная" предельно допустимая концентрация i-го вещества в атмосферном воздухе, мг/м3;
ПДКр.зi - предельно допустимое значение концентрации i-го вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3;
60 - коэффициент единицы измерения, мг2/м6.
Для определения поправок αi и δi 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).