ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ: СТРУКТУРА И ОЦЕНКИ

Хотя экологические проблемы возникли вместе с возникновением древнейших цивилизаций, до XX века они не приобретали общепланетарного характера. Ещё в конце XIX века водовозы наполняли бочки из Москвыреки у Кремля. Металлургические заводы Урала, использовавшие древесный уголь и воду (и как источник энергии), изза своей относительной малости сохраняли близлежащую окружающую местность в виде, приемлемом для отдыха и сбора “даров природы”.

Положение резко изменилось в XX веке, когда загрязнение приняло глобальный характер (парниковый эффект — насыщение атмосферы СО, возрос в XX веке на 20%, озоновые дыры, пестициды, дуст, в частности, излучения) и проблемы охраны окружающей природной среды стали обсуждаться на мировых форумах, с участием глав государств. Для металлургии это резкое изменение связано со строительством градообразующих гигантов: Магнитогорского, Кузнецкого и ЗападноСибирского, Череповецкого, Новолипецкого, Карагандинского, Азовстали, им. Ильича, Челябинского и других предприятий. В городах металлургов окружающая среда перестала соответствовать санитарным нормам.

В 60—70е годы на металлургических заводах усилили внимание к экологическим проблемам, начали создавать специальные службы. Вначале они входили в состав энергетики, затем их самостоятельность возрастала: появилась должность зам. главного инженера по экологии (или аналогичная). В проектных металлургических институтах были созданы отделы “Защиты атмосферы”.

В настоящее время раздел “Охрана окружающей природной среды” проекта включает подразделы:

К экологическим проблемам можно подходить с разных точек зрения — от федеральных интересов, региональных, отраслевых до интересов конкретного металлургического предприятия, населённого пункта, социальной группы, конкретного человека. Разнообразие интересов ведёт к различному видению экологических проблем и разным мероприятиям (предложениям) по улучшению экологической обстановки, предусматривающим, в частности, экономические и административные меры воздействия на нарушителей санитарных норм, исходя из принципа, что три природных среды — воздух, вода и почва являются национальным достоянием. Поэтому любой пользователь природным ресурсом должен обществу оплатить итоговый результат своего вмешательства в естественный ход событий в природе. Закон информационного отбора накладывает на развитие промышленной технологии ограничивающие условия. Практика показывает, что экологические законы в развитых странах выполняются, при их нарушении предприятие ощутимо штрафуется или даже останавливается. Отметим тенденцию к ликвидации в ряде стран коксодоменного производства и ряда других экологически вредных производств и сохранению (с модернизацией) таких производств в развивающихся странах, к которым причисляют и Россию.

Проектируя (планируя) мероприятия по снижению выбросов на промышленном объекте, полезно разделить их на: 1) мероприятия на основных и вспомогательных производствах в направлении к безотходным и малоотходным технологиям (например, использование в доменном процессе пылеугольного топлива, непрерывная разливка стали, снижающая вчетверо выбросы по сравнению с технологией использования изложниц, введение дуговых печей постоянного тока, снижающих до 10 раз пылегазовыбросы); 2) энергосберегающие технологии, решающие одновременно и экологические проблемы; 3) предотвращение и локализацию вредных выбросов, полный контроль за выбросами (герметизация и укрытие технологического оборудования металлургических агрегатов — конвертеров, электропечей, коксовых батарей, ковшей с жидким металлом; конвейеров и мест перегрузки сыпучих материалов; предотвращение пыления складов сыпучих; содержание территории в чистоте); 4) очистку вредных выбросов (например, методы очистки в электро и тканевых фильтрах, замыкание оборотных систем водоснабжения, строительство очистных сооружений, реагентная обработка воды). В качестве примера на рис. 11.1 приведена структура выбросов по крупному металлургическому комбинату. При её анализе необходимо учитывать: неточность, приблизительность приведённых значений (указанный третий и четвёртый знаки не имеют никакого отношения к представлениям первой научной картины мира, где ошибка предполагалась в последнем знаке, не исключена ошибка и в первом); техноценологические свойства выбросов не дают возможности использовать приведённые данные без конкретизации времени, завода, объёмов производства, состава газоулавливающего оборудования; необходимость учёта различий по последствиям воздействия каждого из ингредиентов.

Из общего количества вредных веществ, поступающих в атмосферу от металлургических заводов и других предприятий отрасли, около 20 % составляет пыль и около 80 % — вредные химические вещества разной физической и химической природы (моно и диоксид углерода, сернистый ангидрид, оксиды азота и др. — всего нормированный список включает несколько тысяч ингредиентов). Анализ и учёт ингредиентной структуры выбрасываемых вредных веществ ставит вопрос о единой количественной мере воздействия каждого конкретного ингредиента. В этом приёме систематизации экологи используют приведённую массу выброса в условных тоннах, для чего применяют коэффициент относительной агрессивности ингредиента А:

где /и — объём выброса /того ингредиента в физических тоннах; значения At составляют: СО — 1. S02 — 22, оксиды азота в пересчёте (по массе) на NO, — 41,4, каменноугольная пыль — 40. Наиболее вредны тяжёлые металлы, неорганические соединения ртути и свинца, оценивающиеся коэффициентом 22400, наиболее токсичен бенз(а) пирен, его коэффициент — 1260000. Коэффициент относительной агрессивности определяют по известной нормативной расчётной формуле: при оценке экологического ущерба природной среде от выброса вредных веществ в расчётной формуле используется суммарная приведённая масса выброса вредных веществ.

Диапазон веществ, образующихся в ходе металлургических процессов, часто приводится на 1 т выплавленной стали, например: всего — 0,03 1. 04 т/т, среднее — 0,22; выбрасывается в атмосферу — 0,015—0,209, среднее — 0,07 т/т. Вредные вещества суммируются в физических тоннах в виде прямой суммы по источникам выбросов. Например, на литейных дворах непосредственно с поверхности желобов и ковшей для чугуна и шлака при отсутствии систем аспирации пыль выделяется в количестве 454 г/т чугуна, в атмосферу через аэрационные фонари поступает 164 г/т. В конвертерах при верхней продувке кислородом образуется на 1 т стали 80 м3 конвертерного газа, содержащего 150—200 г пыли. Конвертерный газ подвергается охлаждению и затем очистке в трубах Вентури до остаточной концентрации пыли 70—100 мг/м3.

В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин, Основы проектирования металлургических заводов, М., 2002