Стационарные источники. 
Экология транспорта

Главными стационарными источниками загрязнения воздуха в организациях транспорта являются котельные, кузнечно-сварочные производства, а также все другие виды производств, связанных со сжиганием топлива. Так, при сжигании твердого топлива (каменного угля) из его минеральной части образуются твердые загрязняющие вещества — зола и шлак: в бурых углях — 10—15%; в каменных углях — 3—40; в антрацитах — 2—3; в горючих сланцах — 50—80%. Эти отходы могут использоваться при производстве строительных материалов. Например, добавка золы или шлаков в низкомарочиые бетоны снижает расход цемента на 20—30% и улучшает физикохимические показатели бетонов.

В качестве примера проведения природоохранных мероприятий рассматривается топливосжигающее устройство котельной (горн кузнечно-рессорного цеха, термическая печь и т. д.), снабженное трубой с пылеулавливающими электростатическими фильтрами. Принципиальная схема очистки топочных газов котельной представлена на рис. 10.1.

При сгорании угля в печах котельной образующиеся продукты сгорания в виде газов и пыли проходят через зону фильтров и выбрасываются в атмосферу. Электростатические фильтры улавливают большую часть пылевого выброса, который оседает на задерживающем устройстве фильтров, и полностью пропускают без очистки газообразные фракции.

Периодически оседающая пыль и крупные твердые частицы несгоревшего топлива сбрасываются в подвижный контейнер пылесборника, откуда удаляются и затем реализуются строительным организациям для использования в качестве добавки при изготовлении бетона и на другие нужды. Электростатические фильтры обеспечивают очистку газопылевых выбросов от содержащейся в них пыли в определенных пределах. Возможно использование фильтров с меньшей и с большей степенью очистки.

Рис. 10.1. Принципиальная схема очистки топочных газов.

котельной Сравниваются следующие варианты работы котельной:

• • I — без фильтров (до проведения природоохранных мероприятий);
• • II — с установкой двух фильтров (дает среднюю степень очистки);
• • III — с установкой трех фильтров (предусматривает высокую степень очистки выбросов).

В варианте I единовременные и эксплуатационные расходы, но фильтрам отсутствуют, однако плата за загрязнение окружающей среды является наибольшей. Варианты II и III предполагают наличие фильтров, а следовательно, и годовых приведенных затрат на них, по позволяют получить экономию за счет снижения платы за загрязнение среды, причем в варианте III с лучшей степенью очистки экономия на плате будет больше.

Во всех вариантах наносится ущерб окружающей среде, и организация несет убытки в виде платы за загрязнение, но величина ущербов и убытков по вариантам будет различна. Необходимо определить целесообразность установки фильтров и выбрать оптимальный вариант, позволяющий получить наибольший экологический эффект, экономический результат, годовой экономический эффект и достичь высокой эффективности природоохранных мероприятий.

Экологический эффект (Э_п) в условных тоннах (уел. т).

где ДМ, — изменение приведенной массы выбросов загрязнений из источника по вариантам, уел. т/год; f_i — коэффициент рассеяния примесей в атмосфере (безразмерный); а — относительная опасность загрязнения над территорией (безразмерная); г — число фракций в выбросах: i = 1 -=-/,/ = 2; i= 1 — газообразные примеси, i = 2 — пылевые примеси.

Численные значения относительной опасности, а определяются в зависимости от типа территории, попадающей в зону загрязнения, от рассматриваемого локального источника и варьируются в установленных пределах от максимального для курортно-санаторных и заповедных зон до минимального в лесных массивах, лугах и пастбищах.

Относительная опасность загрязнения а:

Курорты, санатории, заповедники, заказники…8.

Территории промышленных предприятий…4.

Жилые районы с высотной застройкой.

(9 этажей и более)…6.

То же с 5-этажной застройкой…3.

То же с 2-этажной застройкой…1,5.

Плотная одноэтажная застройка.

(поселки, пригородные зоны)…1,0.

Сельская территория…0,8.

Если зона активного загрязнения (ЗАЗ) включает территории разных типов, то относительная опасность а рассчитывается как средневзвешенная арифметическая:

где Sj — удельный вес загрязненной территории данного типа, %; а, — относительная опасность загрязнения территории данного типа; j — номер типа загрязненной территории.

Площадь зоны активного загрязнения (ЗАЗ) рассчитывается в зависимости от вида источника загрязнения:

а) единичный источник (труба котельной) — ЗАЗ представляет собой кольцо (рис. 10.2), площадь которого.

где /?_нар и /?_внутр — соответственно наружный и внутренний радиусы, м; /?_нар = 20(рЯ; /?_внутр = 2срЯ (здесь ф — поправка на тепловой подъем факела выбросов; Я — высота источника загрязнения, м).

Поправка.

где АТ — среднегодовая разность температур на выходе из источника (сопла трубы) и в окружающем воздухе, °С;

Рис. 10.2. Схема зоны активного загрязнения от трубы.

б) рассеянный источник от движущихся носителей загрязнения (участок транспортной магистрали, водного пути) протяженностью L — ЗАЗ имеет вид прямоугольника, по ширине равного транспортной магистрали, увеличенной на размер полосы отвода (рис. 10.3). Загрязнения распространяются на высоту Я до 5 м в зависимости от типа транспортного средства;

Рис. 10.3. Схема ЗАЗ для транспортной магистрали

в) низкий локальный источник (склад, карьер, свалка и т. п.) — ЗАЗ представляет собой площадь, ограниченную замкнутой кривой, повторяющей форму источника, шириной 1 км (рис. 10.4). Коэффициент рассеяния примесей в атмосфере /, представляет собой поправку, учитывающую характер распределения выбрасываемых из источника твердых и газообразных частиц. Значения /, варьируются в зависимости от скорости оседания частиц.

Рис. 103. Схема ЗАЗ для низкого локального источника загрязнения

Для газообразных примесей и легких дисперсных частиц с очень малой скоростью оседания (менее 1 см/с):

где и — значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с;

для частиц, оседающих со скоростью 1—20 см/с:

для частиц, оседающих со скоростью свыше 20 см/с:

11а скорость оседания частиц влияет фракционный состав выбросов, который изменяется в зависимости от выбора электрофильтра. Разные электрофильтры обеспечивают различную степень очистки (улавливания), определяемую коэффициентом г|.

Фильтры с высокой степенью очистки (р > 90%) пропускают без улавливания лишь газообразные примеси и самые легкие фракции пыли, имеющие скорость оседания менее 1 см/с. Для таких фильтров коэффициенты f_x (газообразных выбросов) и /₂ (пылевых выбросов) следует определять по формуле (10.5) и принимать /, = /₂.

Для фильтров со средней степенью очистки (70% < р < 90%) расчет коэффициентов /₂ пылевых выбросов ведется по формуле (10.6), газообразных выбросов — по формуле (10.5).

Фильтры с низкой степенью очистки (р < 70%) пропускают даже тяжелые фракции пыли и частицы с парами воды, сопровождающиеся быстрой конденсацией. Для них коэффициенты /, следует определять по формуле (10.5), /₂ — по формуле (10.7), которая справедлива также и для расчета выброса твердых частиц продуктов сгорания ДВС транспортных средств.

Одинаковые объемы выбросов загрязняющих веществ оказывают разное воздействие на экосистемы ввиду различной токсичности составляющих компонентов. Чтобы учесть эти различия, вводится коэффициент агрессивности (Л,-), который характеризует степень вредности для биогеоценосываемых в атмосферу, приведены ниже^[1][2][3][4].

зов. За эталон агрессивности принимается агрессивность угарного газа А_со = 1. Для других веществ агрессивность определяется пропорционально эталонному значению. Значения величины A_h усл. т/т, для некоторых веществ, выбраОкись углерода…1.

Сернистый ангидрид…22.

Сероводород…54,8.

Серная кислота…49.

Оксиды азота в перерасчете по массе на N0₂…41,1.

Аммиак…10,4.

Летучие низкомолекулярные углеводороды по углероду (ЛНУ)…3,16.

Ацетон…5,55.

Фенол…310.

Ацетальдегид…41,6.

3, 4-бензапирен… 12,6 • 10⁵

При расчете экологического эффекта физическую массу выбросов загрязняющих веществ следует корректировать на коэффициент агрессивности, в результате чего получается приведенная масса выбросов.

Приведенная масса годового выброса загрязнений в атмосферу из источника в условных тоннах.

где A_si — показатель относительной агрессивности 5-го вещества i-го вида, усл. т/т; m_si — масса годового выброса 5-го вещества /-го вида в атмосферу, т.

Расчет приведенной массы М, следует вести раздельно для газообразных (М_х) и пылевых (М₂) фракций, входящих в состав выбросов.

Экологический эффект от природозащитных мероприятий Э" определяется по формуле (10.1) и учитывает снижение приведенной массы выбросов за счет установки фильтров по сравниваемым вариантам работы котельной:

• • I — без фильтров;
• • II — с установкой двух фильтров;
• • III — с установкой трех фильтров.

Для этого рассчитываются в условных тоннах:

• • Э'_п — экологический эффект от установки двух фильтров (сравнение вариантов II и I);
• • Э" _п — экологический эффект от установки трех фильтров в котельной, работавшей без фильтров (сравнение вариантов III и I);
• • Э — экологический эффект от установки дополнительного третьего фильтра в котельной с двумя фильтрами (сравнение вариантов III и II).

Экологический эффект.

где индексы I, II, III относятся к вариантам, 1, 2 — к фракциям: 1 — газообразная, 2 — пылевая.

На величину экологического эффекта значения показателей газообразной фракции влияния не оказывают, так как последние не улавливаются электростатическими фильтрами и масса газообразных примесей остается неизменной во всех вариантах.

Сопоставление полученных значений экологического эффекта позволяет определить целесообразный для внедрения вариант с минимальным отрицательным воздействием на окружающую среду.

Экономический результат (Р) мероприятий по защите атмосферного воздуха, руб.:

где ДУ — предотвращенный ущерб, наносимый обществу при загрязнении окружающей среды; АД — дополнительный доход от вторичного использования производственных отходов.

Расчет экономического результата по формуле (10.10) ведется для сравниваемых вариантов:

Предотвращенный ущерб определяется для сравниваемых вариантов:

ДУ ' = У¹ — У¹¹ — при сравнении вариантов II и I;

ДУ" =У> - У¹¹¹ — при сравнении вариантов III и I; (10.12) ДУ'" = У¹¹ — У^ш — при сравнении вариантов III и II,.

где У¹, У¹¹, У¹¹¹ — соответственно ущерб по вариантам I, II, III, руб.

Ущерб (У) определяется по формуле.

где v — стоимостная оценка вреда от условной единицы выбросов, руб/усл. т (принимается по экспертным оценкам).

Дополнительный доход (АД) от вторичного использования производственных отходов организация получит за счет реализации осажденной фильтрами пыли сторонним организациям на строительные нужды:

где Ц — цена реализации 1 т пыли; т_оп — масса осажденной пыли, определяемая как разность массы выбросов соответственно до и после проведения мероприятия (установки фильтров).

Дополнительный доход рассчитывается для сравниваемых вариантов:

Сопоставление расчетных значений Р', Р", Р" 'позволяет выбрать вариант с максимальным экономическим результатом, который следует признать лучшим с позиций всего общества.

Годовой экономический эффект в рублях.

где ДП — изменение величины платы за загрязнение среды при установке фильтров; ДС — прирост эксплуатационных расходов на содержание фильтров; Е_н — нормативный коэффициент экономической эффективности единовременных затрат; Е" = 0,15; АК — прирост единовременных затрат на проектирование, приобретение и установку фильтров.

Годовой экономический эффект определяется исходя из экономии от снижения размера платы за загрязнение среды (АП) и дохода от реализации уловленной пыли (ДД), рассчитанного по формуле (10.14), за вычетом годовых приведенных затрат на установку и эксплуатацию фильтров (АС + Е" • АК). Эксплуатационные расходы на содержание фильтров © включают затраты на электроэнергию, их техническое обслуживание, амортизационные отчисления и пр. Единовременные затраты (К) учитывают расходы на составлен ие проектно-сметной документации на природоохранные технологии, изготовление или приобретение фильтров, их транспортировку и монтаж на дымовую трубу.

Годовой экономический эффект рассчитывается по сравниваемым вариантам:

Э'_як = (П¹ — П^и) + ДДС¹¹ — Е" • /С¹¹ — при сравнении вариантов II и I;

Э"_эк = (П¹ — П^п|) + ДД С^и| — Е" • /С^ш — при сравнении вариантов III и I; (10.17).

Э '" _эк = (ПИ — П^ш) + ДД (С¹" - С") — Е" • (Я™ — Я") — при сравнении вариантов III и И.

В случае, когда рассматривается проект природоохранных мероприятий, требующий значительных инвестиций и рассчитанный на длительный период времени, становится необходимым дисконтирование результатов и затрат, что позволяет привести разновременные затраты, результаты и эффекты к расчетному году, как правило, к начальному году реализации проекта. Дисконтирование основано на том, что любая сумма, которая будет получена в будущем, в настоящее время обладает большей ценностью. Будущие затраты и результаты приводят к начальному году путем пересчета их значений с помощью дисконтирующего множителя (а,), зависящего от нормы банковского процента и периода дисконтирования.

Для оценки общей экономической эффективности природоохранных инноваций используется показатель чистого дисконтированного дохода (ЧДД), который определяется как превышение интегральных результатов над интегральными затратами:

где R_t — результаты, получаемые от проведения природоохранных мероприятий; R_t = АП + АД; С_г — текущие затраты на t-м шаге расчета без учета единовременных затрат; K_t — капитальные вложения на t-u шаге.

Чтобы сделать общее заключение о целесообразности выбора варианта установки фильтров, необходимо сопоставить выводы, сделанные при расчетах показателей экологического эффекта, экономического результата и эффективности затрат на установку фильтров. В случае совпадения рекомендаций по всем рассчитанным показателям вариант признается оптимальным. Различия в выборе лучшего варианта с позиций природы, общества и транспортной организации свидетельствуют о необходимости поиска других вариантов.

• [1] См.: Временная типовая методика определения экономической
• [2] эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки
• [3] экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением
• [4] окружающей среды.