|
|
Главная страница -> Технология утилизации
Модное слово. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов.И. М. Квашнин, канд. техн. наук, ведущий специалист НПП «Энергомеханика», г. Пенза Проблема загрязнения воздушного бассейна городов в настоящее время особенно актуальна. Первоначально вредные (загрязняющие) вещества образуются в воздушной среде промышленных зданий, а затем выбрасываются наружу и рассеиваются в атмосфере. Расчеты выделяющихся и выбрасываемых загрязняющих веществ (ЗВ) производят и в промышленной вентиляции, и в промышленной экологии. Однако, подход к этим расчетам различен и, на наш взгляд, страдает некоторой однобокостью и неполнотой. Проектирование систем местной вытяжной вентиляции осуществляют исходя из расчета объема воздуха, удаляемого местными отсосами, предполагая, что с ним уносится основное количество загрязняющих веществ. С одной стороны, СНиП [1, с. 32] рекомендует выбрасываемую пылегазовоздушную смесь, как правило, очищать. С другой стороны, по этому же СНиП допускается не предусматривать очистку выбросов вентиляционными источниками малой мощности или если очистка выбросов не требуется в соответствии с разделом проекта строительства «Охрана атмосферного воздуха». Необходимость установки пылегазоочистных аппаратов (ПГА) в последнем случае, а для действующих предприятий по проекту нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) определяется расчетом рассеивания по методике ОНД-86 [2]. Критерием ПДВ служит условие, чтобы концентрация загрязняющих веществ на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и жилого сектора не превышала ПДК. Внутри СЗЗ разрешается многократное превышение ПДК. В связи с этим на одном и том же источнике загрязнения атмосферы (вентиляционной системе) на обязательность установки ПГА влияют: размер СЗЗ, близость к границе СЗЗ, равномерность распределения нескольких источников по территории и другие факторы. Правда СНиП [1] предписывает, чтобы в воздухозаборных устройствах приточного воздуха концентрация вредных веществ не превышала 0,3 ПДК для рабочей зоны производственных помещений. Чтобы проверить это условие при проектировании вентиляции, нужно произвести еще один расчет рассеивания выбросов предприятия для всех ЗВ и групп суммаций с учетом фоновых концентраций, что нереально. Рациональней это сделать при нормировании выбросов, но этого условия нет в экологических документах и требованиях. По СНиП [1, с. 62] объем приточного воздуха рассчитывают по массе выделяющихся вредных веществ, поступающих в воздух помещения. Эти данные традиционно представляются технологами по отраслевым нормам технологического проектирования, которые выпущены до девяностых годов прошлого столетия и в некоторых случаях вошли в противоречие с действующими экологическими методикамипо расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Экологические методики и компьютерные программы выбросов имеют общий недостаток — отсутствует разделение выделяющихся ЗВ между местной и общеобменной вентиляцией при их выбросе в атмосферу. Опытные инженеры-экологи вручную досчитывают это разделение или некоторые источники просто не учитываются. Лишь в методическом пособии [3] введено такое разделение для механической обработки металлов. Предлагается при расчете выделений и выбросов ЗВ воспользоваться понятием коэффициента эффективности местных отсосов КМО, исследованного В. Н. Посохиным (1983 г.). Он показывает, какая доля от общей массы выделяющегося загрязняющего вещества улавливается местным отсосом и выбрасывается в атмосферу местной вытяжной вентиляцией. Оставшаяся доля (1-КМО) будет поступать в воздух помещения и выбрасываться через общеобменную вентиляцию. Можно выделить три основные схемы вентиляции помещений и расчета выбросов: 1. В помещении имеются местная и общеобменная вытяжная системы. Через каждую будут выбрасываться загрязняющие вещества в долях КМО и (1-КМО) от их общего количества. 2. В помещении имеются только местные вытяжные системы вентиляции, тогда КМО = 1, а (1-КМО) = 0. Все вредности удаляются через эти системы. 3. В помещении имеются только общеобменные вытяжные системы вентиляции, тогда КМО = 0, а (1-КМО) = 1. При первой и второй схемах возможны более сложные варианты. Если в помещении имеется несколько местных вытяжных систем с выделением различных загрязняющих веществ, неуловленная часть одних ЗВ будет распространяться по помещению и частично удаляться через местные отсосы других систем, а не только через общеобменную вентиляцию. Это отражено и в формуле СНиП [1] при расчете воздухообмена по массе выделяющихся вредных веществ. Массовая доля этих вредностей невелика, т. к. концентрация ЗВ в рабочей зоне не должна превышать ПДК. Учет этого обстоятельства неоправданно усложнит и запутает расчеты, поэтому им пренебрегаем. На картине рассеивания и установке ПГА это практически не отразится. Для первой и третьей схем существует вариант, когда загрязняющие вещества удаляются не одной, а несколькими системами общеобменной вентиляции с различной производительностью по воздуху L1, L2...Ln, м3/ч. Принимаем допущение, что концентрация вредностей С, мг/м3, одинакова по всему объему помещения. Тогда вся масса вредностей SМ, г/с, поступающих в воздух помещения, будет удаляться каждой системой пропорционально ее производительности: SM = C • (L1+ L2 + … + Ln) = = c • L1+ c • L2 + … + c • Ln = = M1+ M2 + … + Mn . Здесь концентрация определяется при известных значениях SМ и L1, L2...Ln. Возможен и смешанный вариант: имеются местные и общеобменные системы вентиляции, а также источники выделения (станки), не оборудованные местными отсосами. Долю ЗВ, выбрасываемых местными отсосами, считаем так же, как в схеме 1. Доля ЗВ, выбрасываемых общеобменными системами, будет складываться из доли ЗВ, неуловленных местными отсосами, и всех ЗВ, выделяемых оборудованием без местных отсосов. Наиболее сложным при смешанном варианте является случай, когда в помещении имеются источники выделения (например, заточные станки), оборудованные индивидуальными ПГА. От них в общеобменную вентиляцию будут поступать ЗВ, не уловленные местным отсосом и прошедшие очистку, но не уловленные ПГА. На практике для существующих предприятий возможен случай, когда в помещении вытяжная вентиляция вообще отсутствует. Авторы пособия [3] рекомендуют вводить поправочный коэффициент 0,2 для выбросов абразивной, металлической и древесной пыли и 0,4 — для остальных материалов. То есть 20 или 40 % от количества выделившейся пыли будет выбрасываться в атмосферу, а остальная часть оседать в помещении. С одной стороны, это отражает фактическую картину, но и без расчетов понятно, что ПДК воздуха рабочей зоны будет многократно превышена. Думается, следует учитывать выбросы в полном объеме. При расчете рассеивания и нормировании выбросов эти источники будут включены в план мероприятий с установкой на них ПГА. Тем самым, возникнет необходимость в устройстве систем аспирации и достижении ПДК в воздухе рабочей зоны. Таким образом, для проектирования систем вентиляции требуется знать массовые грамм-секундные выделения и выбросы в атмосферу всех ЗВ от имеющихся в помещении источников выделения вредностей. Кроме этого, для разработки экологических документов — инвентаризации, экологического паспорта, «2ТП-воздух», раздела проекта «Охрана атмосферного воздуха» и других — требуется расчет валовых, т/год, выделений и выбросов в атмосферу. В настоящее время такие расчеты и полные исходные данные для них приведены в специальных экологических методиках, насчитывающих больше ста наименований. Все они имеют ярко выраженный отраслевой характер. Поэтому при аналогичных исходных данных расчетные формулы разрознены, не систематизированы, имеют различный вид, иногда приведены не в полном объеме. Это обуславливает отсутствие ясности и единого методологического подхода к расчету выбросов, существенно осложняет обучение и работу проектировщиков. В связи с этим предпринята попытка уйти от отраслевого принципа, классифицировать и привести к единообразию наиболее часто употребляемые методики расчета выбросов, в зависимости от характера исходных данных: 1) по характеристике оборудования; 2) по удельным выделениям на единицу меры используемого материала (массы, длины, площади, объема); 3) по заданной интенсивности испарения с единицы поверхности; 4) по балансу массы материалов и загрязняющих веществ. В основе первой методики лежит определение массового выделения (выброса) ЗВ по какой-либо характеристике оборудования на основании справочных данных, приведенных в отраслевых методиках. Удельные выделения ЗВ единицей оборудования М1 могут иметь размерность: г/с, г/мин, г/ч. В самом простейшем случае это марка станка, например деревообрабатывающего, электроэрозионного или сварочной машины, используемой при производстве железобетона. Яркий пример характеристики оборудования: диаметр абразивного круга заточного, шлифовального или полировального станков; мощность электродвигателя токарного, фрезерного или сверлильного станков для обработки металлов. Это могут быть также технологические операции загрузки-выгрузки, пересыпки, дробления сыпучих материалов и другие процессы. Массовое количество ЗВ М, г/с, отходящего от n единиц оборудования и поступающего в местную вытяжную вентиляцию с коэффициентом эффективности местных отсосов КМО, определяется по формуле M = M1• n • KMO . (1) Доля ЗВ, не уловленная местными отсосами и попадающая в общеобменную вытяжную вентиляцию, рассчитывается путем замены КМО на (1-КМО). Валовое количество выделяющихся ЗВ В, т/год, определяется по формуле B = 0,0036 • T • M, (2) где Т — время работы оборудования — источников выделения ЗВ, ч/год; 0,0036 — переводной коэффициент из секунд в часы и из граммов в тонны. В основе второго метода лежит величина удельного выделения ЗВ на единицу меры используемого материала — У. Наиболее распространена размерность У — г/кг, т. е. отношение к массе расходуемого материала: при электро- и газосварке, производстве железобетонных изделий, в литейном производстве, термических цехах, получении изделий из пластмасс, герметизации деталей радиоэлектронной аппаратуры и др. Это, как правило, нестационарные процессы, поэтому расход материалов следует брать за какой-то промежуток времени и, соответственно, осреднять величину массового выброса М, г/с. Правильным будет интервал 20 мин, в пределах которого осредняется максимально разовая ПДК и атмосферного воздуха, и воздуха рабочей зоны. В большинстве отраслевых методик этот интервал принят равным 1 часу. Хотя это может несколько занижать массовые выбросы, но более удобно для получения исходных технологических данных. Тогда массовые и валовые выделения (выбросы) через местную систему вентиляции будут равны: М = У • ВЧ • КМО / 3600, (3) В = У • ВГ • КМО• 10-6, (4) где ВЧ и ВГ — часовой и годовой расход материалов, кг/ч и кг/год соответственно; 3600, 10-6 — переводные коэффициенты. Реже встречаются случаи, когда удельные выделения заданы на единицу длины — г/м или г/км, единицу площади — г/см2, г/дм2 или г/м2, единицу объема — г/м3. Следовательно, величина, характеризующая интенсивность технологического процесса ВЧ в формуле (3) будет иметь размерность: м/ч, км/ч, см2/ч, дм2/ч, м2/ч, м3/ч, величина годового расхода ВГ в формуле (4) , соответственно, будет м/год и т. д. Третья методика основана на задании удельного выделения ЗВ с единицы площади за единицу времени — У, г/(м2•с). Тогда массовые выделения ЗВ в местную вентиляцию будут равны М = У • F • КМО, (5) где F — площадь поверхности испарения, м2. Эта зависимость используется для расчета выбросов при операциях литья по выплавляемым моделям, лужении, пайке «волной», погружением в припой и др. Она же лежит в основе методики расчета выбросов при нанесении гальванических покрытий. Отличие состоит в том, что для химических и электрохимических процессов вводится ряд дополнительных коэффициентов, учитывающих условия испарения. Валовые выбросы ЗВ рассчитывают по формуле (2). Четвертый тип методик основан на балансе массы исходного материала, одна часть которого превращается в готовое изделие (продукцию), другая часть уходит в твердые или жидкие отходы, а третья — в виде паров, газов или пыли поступает в воздух. Все части выражены в процентах или долях от массы исходного материала. При часовом осреднении массовые и валовые выделения (выбросы) ЗВ через местную вентиляцию в общем виде можно определить по формулам: М = ВЧ • f • • KМО / 3,6; (6) В = ВГ • f • • КМО• 10-3, (7) где ВЧ и ВГ — часовой и годовой расход исходного сырья, кг/ч, кг/год; f — доля конкретного вещества, содержащегося в массе исходного материала, если материал состоит из одного вещества f = 1; — массовая доля конкретного вещества, поступающая в воздух от общей массы этого вещества, содержащегося в исходном материале, если вещество полностью испаряется в воздух, то = 1; 3,6; 10-3 — переводные коэффициенты. Такой подход реализован в методике нанесения лакокрасочных материалов пневматическим распылением. Каждый вид ЛКМ в своем составе имеет определенную долю сухого остатка (неиспаряющейся части) и одного или нескольких растворителей — f. Доля сухого остатка , поступающего в воздух, принимается равной 0,3 (30 %), а доля растворителей — 1,0 (100 %). Величина для растворителей разбивается на две части: 1 = 0,25 — для окрасочной камеры и 2 = 0,75 — для сушильной камеры. Соответственно, формулы (6) и (7) просчитываются два раза для этих двух вентиляционных систем. По этому же принципу построена методика расчета выбросов пыли сыпучих материалов при их пересыпке. Материал однородный, поэтому f = 1, а величина состоит из ряда коэффициентов, учитывающих крупность и влажность материала, действие ветра, конструкцию укрытия. Такая методика используется при расчете выбросов производства строительных материалов, литейном производстве, на объектах энергетики. Предложенная классификация не претендует на полноту, т. к. физические основы процесса выделения ЗВ существенно отличаются. Однако, некоторые многооперационные технологические процессы можно представить из элементов приведенных методик. Формулы (1)–(7) используются и для расчета выбросов через общеобменные системы вентиляции путем замены коэффициента КМО на (1-КМО). Выводы 1. Методические основы расчетов выделений и выбросов ЗВ в атмосферу, требования к установке ПГА при проектировании вентиляции и разработке экологических документов имеют различия и несоответствия. 2. Расчеты выбросов в атмосферу следует проводить с учетом коэффициента эффективности улавливания ЗВ местными отсосами. 3. С целью единого методологического подхода к расчету выбросов ЗВ предлагается уйти от отраслевого принципа построения методик и классифицировать их по характеру исходных данных. 4. Предложены расчетные формулы по наиболее часто встречающимся методикам с учетом разделения выделений и выбросов ЗВ между местной и общеобменной вентиляцией. Литература 1. СНиП 02.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2002. 2. ОНД-86. Методика расчетаконцентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 3. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. СПб.: Интеграл, 2002.
Перспективы рынка фотоэлектрических систем Ахсар Борисович Пинов - кандидат физико-математических наук, доктор технических наук, доцент, Интерсоларцентр. Солнечные станции из-за абсолютной экологичности и простоты обслуживания могут стать серьезной альтернативой другим методам производства электроэнергии. Фото Reuters Успехи последних лет в технологии фотопреобразования и положительный практический опыт использования фотоэлектрических систем стали основой быстрого развития фотоэнергетики в мире. Мировой рынок фотоэлектричества уже в прошлом году перешел тысячемегаваттный рубеж. По разным оценкам, если стоимость полученной фотоэлектрическим методом электроэнергии снизится до 10 центов за 1 кВт-ч, фотоэнергетика может стать серьезной альтернативой любым другим методам производства электроэнергии. В том числе из-за абсолютной экологической чистоты и безопасности и чрезвычайной простоты в обслуживании. При этом фотопреобразователям на основе кристаллического кремния отводится ключевая, основополагающая роль. Помня о значительном вкладе российских ученых и специалистов в теорию и практику фотоэлектрического метода, закономерен вопрос о текущем состоянии этого направления в России, роли и месте на мировом рынке сегодня и в будущем. Еще более актуален вопрос: как далеко мы находимся от сформулированной выше цели – 10 центов за 1 кВт-ч? Основные компоненты в структуре стоимости фотоэлектричества представляют собой удельные стоимости исходного полупроводникового материала, в данном случае кристаллического кремния, резки кристаллов кремния на пластины, переработки пластин в солнечные элементы, сборки элементов в солнечные модули и сборки модулей в солнечные фотоэлектрические системы. Каждый из этих компонентов, в свою очередь, содержит ряд основных параметров, текущие значения которых характеризуют уровень используемых технологий. if(docid!=102766){toggleElement('anons102766');} Для наиболее распространенного и перспективного в качестве исходного материала для фотоэнергетики монокристаллического кремния текущие значения основных параметров следующие: стоимость 1 кг – 200 долл., толщина исходных кремниевых пластин – 250–300 мкм, средние значения КПД солнечных модулей массового производства – 14%, средние значения технологических коэффициентов переработки пластин кремния в солнечные элементы и модули – 0,9–0,92. При этих значениях основных параметров стоимость 1 ватта генерируемой солнечным модулем мощности составляет сегодня 2,7–2,8 долл., фотоэлектрической системой – 4,5–5,0 долл. Электроэнергия, производимая такой системой в течение гарантийного срока службы (20 лет) при условии, что система работает эффективно не менее трех часов в сутки, будет стоить потребителю 20–25 центов за 1 кВт-ч. Это и есть ответ на вопрос, как далеки мы от поставленной цели. Необходимо как минимум двойное уменьшение стоимости солнечных модулей, и от того, как быстро удастся решить эту задачу, зависят наша роль и наше место на мировом рынке. Сегодня доля российских изделий фотоэлектричества на мировом рынке не достигает и 1%. При наличии столь высокого интеллектуального, технического и технологического опыта в этой области в России это должно вызывать недоумение. Естественно, нас никто не ждет на рынке и некоторое противодействие со стороны крупнейших зарубежных производителей закреплению позиций изделий российского производства на рынке будет оказываться. В то же время заслуги и авторитет российских технологий в этой области пока еще помнят, и этим нужно пользоваться для совершения «рывка» на мировой рынок. Нужны быстрые и серьезные инвестиции для, по сути, создания отрасли российской фотоэнергетики, начиная с развития производства полупроводникового кремния. При этом не нужно рассчитывать на государственную поддержку этой отрасли. В энергетической стратегии России роли ВИЭ отводится весьма незначительное место, а фотоэнергетике как части ВИЭ – и того меньше. Российскую фотоэнергетику может поддержать крупный российский бизнес, и основания для этого у него есть. Это и образовавшийся дефицит изделий фотоэлектричества на мировом рынке, и стабильный рост цен на них в последние несколько лет. Создание крупномасштабных производств полупроводникового кремния, кремниевых пластин, солнечных элементов, модулей и систем является весьма рентабельным направлением для инвестиций. Кроме того, как показывает европейский опыт, массовое производство стимулирует возникновение и быстрое развитие местных рынков фотоэлектричества. При этом емкость российского рынка оценивается миллиардами ватт. Государственная роль в развитии рынка фотоэлектричества может проявиться в выработке и применении специальных тарифов на фотоэлектричество по примеру той же Европы. Работа в этом направлении ведется, и, возможно, в скором времени в России появится специальный закон об использовании возобновляемых источников энергии, в котором предусмотрены и специальные тарифы на электроэнергию от солнечных фотопреобразователей в том числе. В России удалось разработать новую технологию производства высокоэффективных СЭ, примерно в 10 раз увеличить объемы производства, которые сегодня превышают 5 МВт в год и являются самыми большими в России. Это заслуга ученых краснодарского предприятия «Солнечный ветер», созданного около десяти лет назад по инициативе Интерсоларцентра и поддержке Миннауки России. Однако необходимы качественные изменения технико-экономических показателей производимой продукции, поскольку это позволит России сохранить либо укрепить свои позиции на мировом рынке. С этой целью необходимо осуществить следующее: существенно уменьшить стоимость исходного монокремния практически в два раза. Эта задача будет решена в рамках реализации проекта создания экологически чистого бесхлорного производства особо чистого поликремния алкоксилановым методом. В основе метода лежит реакция взаимодействия металлургического кремния с этиловым спиртом в присутствии катализатора с получением триэтоксисилана и затем моносилана, который является наилучшим сырьем для получения поликремния высокого качества. По нашим оценкам, энергозатраты на получение 1 кг поликремния уменьшатся в 10 раз по сравнению с широкоизвестным и используемым Сименс-методом, а стоимость его не должна превышать 20 долл. за 1 кг. Стоимость монокремния, полученного из такого поликремния, не будет превышать 70 долл. за 1 кг. В настоящее время ведется создание опытного производства поликремния по этому методу, отработка ТЭО на создание крупномасштабного производства – до 1500 тонн в год. Надо адаптировать технологию производства солнечных элементов для переработки пластин меньшей толщины (до 200 мкм), что позволит получать с 1 кг монокремния более 1 кв. м солнечных элементов. Необходимо совершенствовать технологию производства солнечных элементов и модулей с целью увеличения среднего КПД до 16% при значениях технологических коэффициентов – 0,95. Решение этих задач позволит уменьшить стоимость пикового ватта мощности в солнечном модуле до 1,3 долл., а стоимость вырабатываемой такими модулями электроэнергии – до 10 центов за 1 кВт-ч. Задачи эти совершенно реальны, и их решение потребует от 5 до 7 лет. Результатом же станет действительный прорыв как в фотоэнергетике, так и самой фотоэнергетики как отрасли экономики в России. Лицензия на вывоз мусора в ПодМосковье Экология и энергетика. Любой панельный дом можно усовершенствовать. О первоочередных задачах по энер. Россия и ратификация киотского протокола. Свердловские законодатели намере. Главная страница -> Технология утилизации Экологически чистая мебель: |
