4.5. Экобалансы и методика их расчета

До настоящего времени в нашей стране результаты расчета экобалансов для оценки развития национальной экономики практически не использовались и методики их расчета не разработаны. Ниже излагаются, основы расчета экобалансов технологий, разработанного П.И. Черноусовым и С. В. Неделиным в Московском институте стали и сплавов и многократно использованного при определении перспектив развития металлургической отрасли. Металлургия является наглядным примером для иллюстрации, способов расчетов экобалансов, будучи одной из наиболее ресурсопотребляющих отраслей..

Под экобалансом мы понимаем совокупность показателей, оценивающих эффективность. проuзводamвенного процесса (технологии) с точки зрения:

1. расходования всех видов ресурсов, главным образом материальных и энергетических;

2. учета, последствий процесса для окружающей среды и общества (количество выбросов всех видов во все природные среды, глобальный рециклинг всех видов продукции процесса).

Особенно важно отметить, что в расчетах в обязательном порядке- учитываются показатели добычи всех необходимых для реализации данной технологии ресурсов из недр Земли. Поэтому, например, учитывается не количество затраченной на реализацию тех или иных производственных процессов электроэнергии, а количество энергонqсителей, которое необходимо извлечь из недр Земли для производства и транспортировки этой энергии потребителю (учитывая также затраты энергии и материалов на подготовку энергоносителей к использованию).

4.5.2. СХЕМА ДВИЖЕНИЯ ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Выполненные в разделах 4.5.2.1-45.2.14 расчеты позволяют составить графический вариант экобаланса - схему движения потоков основных металлургических материалов от извлечения из недр железной руды, угля и известняка до- производства готового проката (см. рис. 4.8). В дальнейшем она может быть, использована для исследования движения в металлургическом производственном цикле примес:ных и микропримесных элементов, т.e. для построения схемы движения потоков элементов (элементопотоков), что будет осуществлено в последующих разделах.

4.5.3. ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ СТРУКТУРУ ЭКОБАЛАНСА

Обозначим основные показатели, с помощью которых целесообразно анализировать полученные результаты. Разделим их для удобства на три группы, соответствующие материалосбережению, энергосбережению и выбросам в окружающую среду.

4.5.3.1. ПОКАЗАТЕЛИ РАСХОДА ПРИРОДНЫХ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

1) М₁ = . руда + флюс + уголь, т/т или кг/т.

прокат

Показатель М₁ - удельный расход сырьевых материалов - отражает "природоемкость" технологий и затраты природного сырья, необходимого для производства готовой продукции (в данном случае - металлургической). В статистике иногда применяют и другой показатель, обратный коэффициенту природоемкости, называемый в этом случае "показателем природной ресурсоотдачи" (например, урожайность пахотных земель).

2) , т/т или кг/т.

Показатель М₂ - коэффициент сокращения сплошной природной среды - отражает общее количество природных материалов, извлекаемых из недр Земли, необходимых для производства всех видов основной и попутной продукции. Этот показатель в отличие от предыдущего учитывает общее количество горной породы (т.е. природной среды), подвергнутой техногенному воздействию. В рассматриваемых ниже примерах значения этого показателя не будут изменяться в существенных пределах, поскольку анализу подвергаются схемы, базирующиеся на одних и тех же исходных материалах, но при сопоставлении разных месторождений руды, угля и флюсов получаемые результаты могут значительно различаться.

Естественно, что значения М₂ будут высоки для технологий производства дорогостоящих редких, рассеянных и драгоценных металлов и материалов, причем даже в случае их высокой экономической эффективности. В будущем разумное ограничение значений показателя М₂ сделает неизбежным развитие производства попутной продукции, что должно давать как общехозяйственные эффекты, так и эффект с точки зрения соблюдения "прав природы".

3) , т/т или кг/т.

Целесообразность применения показателя Мз - удельного расхода сырьевых материалов для производства основной и попутной продукции обусловлена необходимостью квалифицированной оценки эффективности многоцелевых технологий. Использование М_З должно наглядно иллюстрировать преимущества инженерных решений, предусматривающих получение попутной продукции.

4) М₄ - сквозной коэффициент извлечения основного элемента, измеряемый в долях %, от извлеченного из недр Земли количества элемента с твердыми шахтовыми материалами. В роли основного элемента в данном случае выступает железо.

5) - коэффициент потенциального техногенного накопления элемента, измеряемый в долях элемента, извлеченного из недр Земли с твердыми шихтовыми материалами. М₅ показывает количество основного извлекаемого при реализации технологии металла или материала (основных металлов или материалов), которое попадает в техногенные грунты (существует потенциальная возможность использования этих грунтов в будущем, как уже отторгнутых от природной среды участков). Значение данного показателя будет возрастать при оценке эффективности технологий переработки комплексных руд, когда на выходе технологической цепочки будут находиться сразу несколько продуктов переработки. В этом случае М₅ должен, по-видимому, определяться как средневзвешенное значение для всех потенциально извлекаемых компонентов комплексного природного материала.

* Fe_XB - доля железа в хвостах обогащения, отнесенная к количеству железа, извлеченного из недр, %.

** Fе_зшн - доля железа в техногенном месторождении (золошламонакопителе), отнесенная к количеству, извлеченному из недр, %.

4.5.3.2. ПОКАЗАТЕЛИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

1) Э₁ - удельный расход энергоносителей на реализацию рассматриваемой технологической цепочки, выраженный в единицах условного топлива (т y.т/т или кг y.т/т).

2) Э₂ - общие затраты энергии на производство проката, ГДж/т. Отметим, что в приводимых ниже расчетах не учтено использование ВЭР, за исключением доменного и коксового газов. Поэтому расходы энергии на передовых предприятиях отрасли будут на 15-20% ниже.

3) Э_З - удельный расход углерода, кг/т Fе проката.

Этот показатель является комплексным. Помимо углерода углей, используемых для коксования, и углерода энергетического топлива, сжигаемого с выделением теплоты, он включает затраты углерода в виде СО₂, входящего в состав твердых шихтовых материалов, а также углерода огнеупоров и т.п. Э_З следует рассматривать совместно с общим балансом углерода технологической цепочки, который дает представление не только об энергозатратах, но и о связанных с ними выбросах во все природные среды, так как знание показателя Э_З позволяет рассчитать выбросы СО и СО₂. Очевидно, что снижение значения Э_З означает уменьшение воздействия на окружающую природную среду.

4) Э₄ =

- энергоэкологической эффективности газоочистки

При выборе этого показателя в качестве одного из основных исходили из следующих соображений. Доля электроэнергии, необходимой для очистки газов (в данном случае учитывается тонкая очистка газов от пыли, а также затраты на транспортировку шлама в ЗШН и обслуживание последнего), зависит главным образом от оборудования трактов транспортировки газов, применяемой газоуплотнительной техники, систем газоочистки, а также "степени жесткости" природоохранного законодательства. Этот параметр в меньшей степени связан с технологией производства собственно металлургического продукта на современных предприятиях, на которых достигнуты минимальные расходы органических топлив всех видов. Не следует забывать и о том, что в настоящее время пересматривается целесообразность глубокой очистки газов, особенно в случаях когда для ее проведения на предприятиях приходится прибегать к использованию электроэнергии "со стороны", что приводит к увеличению общих выбросов в атмосферу (за счет потерь на преобразование и транспортировку энергии).

Расход электроэнергии, производимой при сжигании энергетического угля, в рассматриваемых примерах соответствует на практике приобретению электроэнергии "на стороне" и показывает, насколько реализация анализируемой технологии зависит от энергетических, а не от металлургических технологий.

Легко заметить, что чем ниже показатель Э₄, тем эффективнее в металлургическом отношении рассматриваемая технология и тем вероятней отказ от использования дополнительных источников энергии за счет применения собственных ВЭР (особенно в случаях, когда Э₄ < 1). .

5) Э₅ = (расход углерода)/(расход углерода-восстановителя) т/т или кг/т, - коэффициент приближения к идеальной экстракции.

Данный показатель иллюстрирует, насколько анализируемая технология близка к идеалу с точки зрения использования энергии, поскольку расход углерода-восстановителя показывает минимальное количество углерода как химического агента, необходимого для экстракции металла из руды(а в общем случае - из природных или техногенных материалов вообще).

Следует отметить, что в случаях применения в качестве энергетического или восстановительного больших количеств водорода (или других восстановителей, например, при металлотермических процессах) необходима корректировка показателей Э₃ и Э₅.

4.5.3.3. ПАРАМЕТРЫ ВЫБРОСОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

1) В₁ - показатель суммарных выбросов в атмосферу вредных газов (СО, SOx, NOx) и пыли, кг/т Fе проката.

Структура этого показателя определяется требованиями ГОСТа РФ, а его значение контролируется соответствующими природоохранными службами.

2) В₂ - коэффициент депонирования мелкодисперсных отходов, кг/т Fе проката.

Показатель В₂ характеризует количество материалов всех видов, поступающих на хранение в ЗШН.

3) В_З = вскрышная порода + хвосты + ЗШН, т/т Fе проката, - показатель накопления техногенных грунтов.

Данный показатель характеризует общее количество техногенных материалов на поверхности Земли в результате реализации конкретной технологии.

Показатели В₁, В₂ и Вз иллюстрируют степень преобразования человеком окружающей природной среды в результате техногенных воздействий.

Очевидно, что чем ниже значения этих показателей, тем в меньшей степени нарушаются "права природы".

4) В₄ - показатель эмиссии парниковых газов, кг/т Fе проката. Выделение данного показателя связано с тем значением, которое в последние годы придает мировое сообщество проблеме "парникового эффекта". Для данного показателя учитываются выбросы СО₂. Не вдаваясь здесь в суть проблемы парниковых газов, отметим, что важность столь тщательного учета выбросов СО₂ промышленным предприятием у ряда специалистов вызывает обоснованные сомнения.