Пример расчета экобаланса

Для лучшего понимания сущности методики составления экобалансов ниже приведены примеры расчета.

Для проведения расчетов в условиях любых промышленных технологий использование только фиксируемых в производстве показателей совершенно недостаточно. Составление экобалансов требует получения следующей объективной информации:

· полный химический состав (желательно – содержание всех химических элементов в соответствии с таблицей Менделеева) всех веществ, поступающих на территорию предприятия;

· материальный баланс веществ, производственных процессов (исходные вещества, конечная основная и попутная продукция, выбросы в окружающую среду);

· полный химический состав основной и попутной продукции, отходов и выбросов в окружающую среду.

Знание полного химического состава веществ на входе и выходе из технологической цепочки процессов и производств, обеспечивающих получение конечной продукции, необходимо для оценки уровня комплексного использования сырья. Учет потерь компонентов сырья является обязательным условием при аттестации производств, претендующих на роль “экологически чистых”.

На основании баланса веществ строится карта-схема движения веществ в структуре производства (межцеховые вещественные потоки). При анализе движения веществ выделяют основные (главные) химические элементы и рассчитывается движение этих элементов по территории предприятия (элементо-потоки).

При расчетах постоянно проверяются результаты их промежуточных стадий на соответствие технологическим показателям работы цехов предприятия. На основе термодинамического моделирования прогнозируется состав и количество выбросов в атмосферу и водоемы.

В качестве примера приводятся расчеты нескольких альтернативных схем производства прокатной продукции для условий Европейской части России. Сталь представляет собой основной конструкционный материал нашего времени, при ее производстве задействована длинная технологическая межотраслевая цепочка производств со значительным расходом природных ресурсов, поэтому выводы, сделанные при анализе экобалансов ее производства, имеют значимость для народного хозяйства в целом и являются особенно показательными.

В качестве базового был принят вариант производства проката по “классической” технологической схеме, включающей стадии последовательного получения железорудного концентрата, кокса, агломерата, чугуна и конвертерной стали (схема “Кокс – А – Ч – К”): “кокс – агломерат – чугун – конвертерная сталь”.

Таблица 16 - Принципиальная схема расчета экобаланса металлургическогопроизводства

При составлении экобаланса учитываются баланс железа, баланс углерода и серы, баланс электроэнергии, выбросы пыли по всей технологической цепочке (при рассмотрении данного расчета они опускаются).

Проведем анализ экобалансов производства жидкой стали с применением кислородно-конвертерного, мартеновского и электросталеплавильного процессов с использованием в сталеплавильной шихте чугуна или металлизованных окатышей (табл. 17). Для всех рассматриваемых вариантов, как уже отмечалось ранее, принимаются одинаковые параметры сталеплавильной шихты: 70 % чугуна или металлизованных окатышей и 30 % металлургического лома.

Таблица 17 - Варианты технологических схем с различными процессами производства жидкой стали

Для всех рассматриваемых технологических схем проводятся расчеты по основным показателям и заносятся в сравнительные таблицы (подробнее будет рассмотрено на практическом занятии). Основные показатели экобалансов представлены в таблице 18.

Таблица 18 - Основные показатели экобалансов для различных схем производства проката

* Золошлаконакопители

В результате анализа полученных результатов можно сделать выводы:

Итак, по параметрам материалосбережения безусловно лучшим является вариант “Кокс – А – Ч – М”. По удельному расходу металлургических материалов на единицу готовой продукции лучшим оказывается вариант “М.О – К”.

По всем показателям энергосбережения лидером является схема “М.О – К”, далее следуют варианты “Кокс – А – Ч – К” и “Кокс – А – Ч – М”. Отставание схем с электросталеплавильными технологиями обусловлено высокими потерями энергии (и, соответственно, высоким расходом энергоносителей) в ходе ее преобразования из одного вида в другой: тепло – электричество – тепло (еще необходимо учесть, что в реальных российских условиях имеют место большие потери при передаче электроэнергии).

Минимальные выбросы дают технологические схемы “М.О. – К” и “А – Ч – М”.

Таким образом, суммируя приведенные выше результаты, следует признать наилучшими параметры экобаланса технологической схемы “М.О. – К”. К сожалению, ее реализация возможна лишь в случае сочетания благоприятных сырьевых условий: наличия богатых по содержанию железа и чистых по примесям или легкообогатимых руд и относительно дешевого природного газа. Перспективы этой схемы связаны с разработкой технологий замены природного газа другими восстановительными агентами и эффективных способов утилизации железосодержащих отходов процесса (для увеличения сквозного коэффициента извлечения железа). Очевидно, что эта схема непригодна для регионов, где основу железорудных запасов составляют труднообогатимые руды.

Общие выводы:

1. Анализ эффективности производственных технологий с помощью экобалансов показывает, что технологические схемы, обладающие лучшими ресурсо-экологическими показателями, далеко не всегда являются лучшими вариантами с точки зрения экономической эффективности производства (например, мартеновское производство в сравнении с кислородно-конвертерным или электросталеплавильным).

2. Общий расход энергии для производства 1 т железа проката с учетом затрат на добычу, подготовку к металлургическому переделу и транспортировку всех видов твердых шихтовых материалов, кроме ферросплавов (но без учета затрат на добычу, подготовку и транспортировку природного газа и нефтепродуктов) составляет в условиях Европейской части России 23-30 ГДж. На передовых предприятиях металлургической отрасли в других странах мира расход энергии достигает 18-20 ГДж/т железа проката (см. табл. 19 – затраты на добычу, подготовку материалов и транспортировку приняты равными 20-25 % от общего уровня расхода энергии).

Таблица 19- Расходы энергии на производство стального проката в некоторых странах мира (с учетом добычи, подготовки и транспортировки твердых шихтовых материалов) в 1990-х г.г., ГДж/ т железа проката

3.Особую ценность приобретают производства, позволяющие осуществлять рециклинг заводских отходов (например, аглопроизводство на металлургическом предприятии).

4.В предложенной методике составления экобалансов пока не учитывается такой важнейший ресурс как качество готовой продукции. В этом смысле негативный результат, полученный для электросталеплавильных технологий при производстве некоторых специальных видов продукции, не может быть признан окончательным.

5.Учет экобалансов промышленных производств в рамках реализации концепции устойчивого развития цивилизации требует принципиально новых форм управления экономическими процессами. Проведенный анализ показывает, что стоимостное выражение ценности различных ресурсов не всегда соответствует их значимости с точки зрения ресурсо-экологических перспектив развития цивилизации.

6.Оценку перспективности технологий нельзя проводить без анализа экобалансов производств.