пром.экология ответы. 1. Потоки вещества и энергии в производственных процессах
 Скачать 89.49 Kb.
|
|
1. Потоки вещества и энергии в производственных процессах Для организации производственных потоков люди извлекают из Земли сырье и большинство видов энергии и возвращают ей отходы и теплоту, т.е. существует постоянный поток материалов и энергии от планетарных источников через экономическую подсистему к планетарным стокам, где накапливаются отходы и загрязнения. Эффекты воздействия объектов производства на окружающую среду определяются величинами входных и выходных потоков на всех стадиях жизненного цикла. Входные потокиразделяются на: 1) материальные, связанные с добычей сырья, производством, транспортировкой, использованием, техническим обслуживанием, могут оказывать различное воздействие на среду (приводить к ускоренному истощению природных ресурсов, отчуждению территорий, снижению плодородия почв, выделению вредных выбросов); 2) потоки энергии, источниками которых являются жидкое топливо, ядерные и гидроэлектростанции. Выходные потоки формируются из продукции, твердых отходов и выбросов в воздух, воду, почву, энергетических выделений. Материальные и энергетические преобразования сырья и полуфабрикатов, происходящие в производствах, обеспечивают получение материальных благ и сопровождаютсязагрязнением. Темпы использования материалов и энергии из планетарных источников и темпы приема отходов планетарными стоками должны согласовываться и не причинять ущерба природным процессам поглощения, регенерации и регулирования, так как любой вид ресурсов (пища, вода, лес, железо, нефть и т. д.) ограничен своими источниками и стоками. Источники и стоки могут воздействовать друг с другом. Один и тот же элемент природной системы может быть одновременно источником и стоком (участок земли, где выращиваются сельскохозяйственные культуры и выпадают кислотные осадки). Антропогенная деятельность человека приводит к потере устойчивости экосистем, их деградации и разрушению. Это проявляется в изменении параметров окружающей среды и сокращении биоразнообразия Признаками выхода за пределы устойчивости являются следующие: – сокращение запасов ресурсов; – увеличение концентрации загрязнителей; – отвлечение капитала материальных, трудовых ресурсов от производства конечной продукции на эксплуатацию более скудных ресурсов или на виды деятельности, которые раньше бесплатно делала; – сбои природных механизмов очистки от загрязнений; – возрастание числа конфликтов из-за владения источниками или стоками. 2. Общие закономерности производственных процессов (в тетради) Производственный процесс-совокупность взаимосвязанных процессов труда и естественных процессов, в руз-те кот. исходные материалы превращ-ся в готовые изделия. Производ-й процесс включ. в себя, как технологич. процессы, в рез-те кот. изменяются формы, размеры, свойства предметов труда. И нетехнологич.-процессы, не приводящие к изменению этих факторов. Массовые – при большом масштабе выпуска однородной продукции; серийные – при широкой номенклатуре постоянно повторяющихся видов продукции; индивидуальные – при постоянно меняющейся номенклатуре изделий, когда большая доля процессов носит уникальный характер. Производственный процесс: основной – это технологический процесс, в ходе которого происходят изменения геометрических форм, размеров и физико- хим св-тв продукции; вспомогательные – это процессы, которые обеспечивают бесперебойное протекание основных процессов (изготовление и ремонт инструментов и оснастки, ремонт оборудования, обеспечение всеми видами энергии); обслуживающие – это процессы, связанные с обслуживанием как основных, так и вспомогательных процессов, но в результате которых продукция не создается (хранение, транспортировка, технический контроль). Уровни производственных процессов могут иметь след вид: отрасль – совокупность заводов, объединенных сырьем, полуфабрикатами конечной продукцией; завод – совокупность цехов, объединенных общим сырье или полуфабрикатами, или повторно используемыми отходами, вкл вспомогательные службы; цех – совокупность отделений, работающих на выпуск заданной продукции: предварительной обработке сырья, выпуска товарной продукции, переработки отходов, обеспыливания и обезвреживания пром отходов. технологическая линия – процесс (измельчения, смешивания) или совокупность процессов, связанных общей производственной линией; типовой процесс – дробилка, измельчитель, валковый пресс, термический реактор. Подобная иерархическая структура явл важным звеном при создании на предприятии высокоэффективных технологий, позволяющих реализовывать в каждом конкретном случае наиболее рациональную систему подготовки и переработки сырья и полуфабрикатов. Практически все производ-е процессы характер-ся достаточной сложностью и разнообразием выпускаемой продукции. Общей их чертой яв-ся то, что для превращения исходного сырья или полуфабриката в целевой конечный продукт необходимо большое число функционально-различных ступеней подготовки и переработки. Для целенаправленного осуществления этих технологий требуется спец. информация, различные типы энергии, вещ-ва, параметры процесса. При оптимизации технических процессов важно правильно определиться с критериями, которыми м/б качество готовой продукции, экобезопасность самого процесса, экобезопасность используемого материала, комплексность применения сырьевых вторичных и энергетических ресурсов. За критерий можно использовать стабильность процесса, кот. протекает в отдельных подсистемах, т.е таких критериев м/б несколько и все они будут определяться конкретными условиями данного производства. Выбранный критерий будет связывать существенные факторы в математич. модель, кот. принято называть полигон. Использую статические методы планирования эксперимента, в зависимости от целей самой работы, либо минимизируют, либо максимизируют критерий оптимальности. Когда речь идет о достижении экобезопасности, то в этом смысле определяют минимум ПДВ либо по токсичности, либо по целевому компоненту. Каждая технологич. система состоит из единичных процессов, кот. соединяются м/д собой потоками полуфабрикатов или потоками отходов предназначенных для переработки. 3. Подсистемы технологических систем Все аппараты, обеспечивающие получение готовой продукции, являются элементами (подсистемами) одной большой установки (системы). Анализ структуры такой системы связан с разложением ее элементов и подсистем, выявлением их устойчивых взаимоотношений и обычно проходит в две стадии. Первая (макроисследование) включает математическое моделирование отдельных подсистем, вторая (микроисследование) изучает процессы, протекающие в машинах или агрегатах, и осуществляет усовершенствование используемого оборудования. Для повышения показателей эффективности основного производственного процесса усложняется процесс активации сырья. В связи с этим выделяют пять основных (приоритетных) подсистем, обладающих с одной стороны полной автономностью, с другой – тесной взаимосвязью в рамках рассматриваемой технологии: 1. Подсистема подготовки: например, измельчение до заданного гранулометрического состава; обессеривание для снижения образования оксидов серы; получение эмульсии или суспензии для уменьшения эмиссии вредных веществ и т.д. 2. Подсистема надежности: например, обеспечение заданных технологических режимов процесса; снижение интенсивности отказов работы оборудования и т.д. 3. Подсистема оценки качества полуфабрикатов и готового продукта: например прогноз основных параметров. 4. Подсистема переработки: например, использование отходов в качестве полуфабрикатов, доиспользование температуры выходных, входных потоков и т.д. 5. Подсистема природоохранных стратегий: например, экологическая безопасность и ресурсосбережение. Каждый производственный процесс характеризуется сложностью и большим разнообразием выпускаемой продукции. При превращении исходного сырья в конечный продукт, необходимо большое число функционально развитых ступеней подготовки и переработки. Поэтому, типичным является использование вспомогательной информации и вещества, различных видов энергии и различных параметров процесса. Например: качество изделия или экологическая безопасность процесса, стабильность процессов и т.д. На любом производстве подобных критериев используют сразу несколько. Все эти критерии определяются конкретными условиями производства. Выбранный критерий связывает существующие производственные факторы в математическую модель – полином. Используя статистические методы планирования эксперимента, в зависимости от цели проводимой работы будет минимизирован или максимизирован критерий оптимизации. Например, определяют минимум ПДВ. 4. Структура и описание технологических систем Технологическая система (ТС) - это упорядоченная последовательность технологических процессов производства одного или нескольких продуктов и множество аппаратов с системой материальных и энергетических связей между ними, необходимое и достаточное для производства этих продуктов. Технологическая система может выпускать готовую продукцию производства или полупродукты, идущие в дальнейшую обработку на других ТС, обеспечивать аппараты других систем теплоносителями и хладагентами, утилизировать отходы производства. По режиму функционирования различают: - ТС периодического действия, продукция которых выпускается отдельными партиями, последовательно проходящими все стадии обработки, - ТС непрерывного действия, предназначенные для обработки потоков сырья и промежуточных продуктов, - ТС комбинированные, когда часть аппаратурных стадий системы оснащаются основными аппаратами периодического действия, а остальные - непрерывного. Режим функционирования комбинированных систем в целом периодический, т.е. продукция выпускается партиями. Аппараты непрерывного действия запускаются по мере готовности следующей партии к обработке, а по окончании ее обработки - останавливаются. Любую технологическую систему расчленяют на 4 основных элемента: 1) Собственно технологический процесс. 2) Аппарат для реализации процесса. 3) Средства контроля и управления. 4) Информационные связи между тремя предыдущими подсистемами. В зависимости от масштабов технологические системы бывают: 1) Малые системы (один типовой процесс, один типовой аппарат). 2) Большие системы - совокупность малых систем. Оборудование ТС подразделяется на: - основное, используемое для реализации этапов технологического процесса выпуска продукции (реакторы, колонны, фильтры и центрифуги, сушилки, грануляторы, кристаллизаторы, измельчители, классификаторы, смесители), - вспомогательное, предназначенное для временного хранения исходных веществ и промежуточных продуктов, транспорта веществ (мерники, сборники, промежуточные емкости, теплообменники, насосы, транспортеры). Машины и аппараты для вентиляции и отопления производственного помещения, улавливания и обезвреживания отходов, погрузки и разгрузки, обеспечения ТС сырьем и различными видами энергии, относятся к общекорпусному (общецеховому) оборудованию. 5. Сырьевая и энергетическая подсистемы технологических систем Если рассматривать в целом жизненный цикл объекта с сырьевой и энергетической подсистем, то можно отметить что сама деятельность жизненного цикла подобно рукотворному объекту, т.е объекта техносферы будет стремиться к нарушению всех основных принципов функционирования экосистемы, потому что в жизненном цикле любого производственного объекта осуществляются стадии приводящие к загрязнению т.е к нежелательному для экосистем антропогенному вмешательству. Сырьевая подсистема начинается с нарушения ландшафта, которое проявляется в вырубке лесных насаждений, эрозии почв, осушении земель, карьерной разработке ископаемых, урбанизации, строительстве дорог, лесных и степных пожаров. Помимо этого также существуют след-ие виды загрязнений: - ингредиентное, которое делится на: а) материальное (продукты сгорания топлива, отходы химического производства, ядохимикаты и удобрения, аварийные сбросы и др); б) органическое (бытовые стоки и мусор, микробиологические препараты, отходы пищевой пром-сти, отходы животноводческих ферм); - парометрическое (шумовое, тепловое, световое, радиационное, электромагнитное, вибрационное); - биоценотическое загрязнения (нарушение баланса популяций, неконтролируемый сброс, отлов, браконьерство и др). Эффекты воздействия объектов промышленности на ОС определяются величинами входных и выходных потоков на всех этапах жизненного цикла данного объекта. В природе все устроено именно так, потому что используемые в процессе жизненной деятельности как материалы, так и энергия никуда не исчезают. Материалы идут на переработку, т.к в конце жизненного цикла объекта они переходят в ранг отходов. Энергия рассеивается, предварительно превращаясь в теплоту и ее невозможно использовать вновь. На самом первом этапе – добыче сырья люди извлекают ее из недр, превращая затем в энергию, которую своеобразным образом возвращают земле либо в виде отходов, либо в виде теплоты. Энергетическая подсистема начинается с преобразования ресурсов в готовую продукцию (электрическая энергия, пар). При этом пар может выступать одновременно в качестве системы (например: работа молотилок при помощи пара) и подсистемы (отопление). Данные об объемах и динамике потребления природных ресурсов, о загрязнении ОПС показывают, что человечество чрезмерно эксплуатирует источники и стоки планеты. При этом темпы использования материалов и энергии из планетарных источников и темпы приема отходов планетарными стоками при правильном раскладе должны согласовываться между собой для того чтобы не причинять ущерба природным процессам поглощения, регенерации и регулирования. 6. Экологическая стратегия и политика развития производства В рез-те своей трудовой деят-ти человек создал техносферу. Техносфера-это особый регион в биосфере, кот-ый на совр-ом уровне развития произв-х процессов предст-ет значительную опасность жизни и здоровью людей и ОПС. Техносферная опасность опред-ся наличием отходов (выбросы, сбросы, ТБО). На соврем-ом этапе проблема отходов осложняется тем, что она тесно связана с решением проблемы ресурсов, т.е. чем больше ресурсов мы добываем, тем больше становится отходов. В середине XX века возник интерес к здоровым условиям жизни и при этом отходы выбр-ся в ОС. Однако, кое-где в мире начали исп-ся спец-ые технологии, дающие возможность рассеивать, перераспределять эти отходы. 50-60-е гг.- появилась стратегия разбавления загрязнения -технологии по рассеиванию отходов (строительство высоких дым-х труб для газовых выбросов, удаление сбросов в водоемы как можно дальше от берег-ой зоны).70-е гг.- стратегия концевых технологий – улавливание загрязнений в очистных аппаратах (пылеул-ли, адсорберы, гидроциклоны и тд.), сбор отходов и захоронение их на полигонах, свалках и др. 80-е гг.-стратегия вторичного использования отходов – малоотходное произ-во (переработка отходов для получения вторичной прод-ии, обезвреж-е и утилизация прои-х и бытовых отходов на спец-х заводах и полигонах).90-ее гг.- стратегия чистого производства – интегрированная система предотвр-я возникн-я отходов. Абсолютно чистого произ-ва в принципе быть не может, поэтому выгоднее исп-ть термин более чистое произ-во (БЧП). БЧП-эффект-ое исполь-е сырья, воды, энергорес-ов, предусм-ся исключение из применения токсичных и опасных материалов и предотвр-е образ-я отходов и выбросов в месте их возможного появления. Стратегия направлена на весь жизненный цикл от добычи сырья до износа и ликвидации самого продукта или услуги. Стратегия БЧП –это постоянное системное применение стратегии предотвращения. Опыт использования БЧП показывает, чем ближе к источнику возникновения отходов проводятся мероприятия по сокращению оходов, тем оно эффект-ее. К таким меропр-ям относ-ся: 1) экономное обращ-е с сырьем, энергорес-ми, обучение персонала и мотивация; 2) изменение производственных технологий – усовершенствование использ-ых машин и приборов, замена оборуд-я и переход на новые технологии; 3) системный подход для вторичного исп-я материалов. Главной предпосылкой для успешного внедрения БЧП на предпр-ии яв-ся интеллектуальная база работников. Т.к. стратегия основыв-ся не только на изменение практики обращ-я с отходами, но и на изменение мышления людей, в первую очередю, руководителей предприятия. Самый первый шаг в преодолении неподготовленности персонала – специальное обучение по методологии БЧП со специальными тренингами, но положит-ые сдвиги набл-ся только когда в подобное обучение вовлекается руководство. В России исп-ся ряд подобных программ, чаще норвежской разработки. Базируется на программе по обучению методов стратегии БЧП. Она разработана Департаментом по промышл-му развитию ООН. Обучение длится 6 мес. На пром. предпр-ии после внедрения беззатратных и малозатратных меропр-ий наступает второй этап, требующий привлечения дополнит-х внешних инвенстиций. На современном этапе внедр-я БЧП привлечение внешних инвест-ий часто бывает затруднительным, однако, понимание единства экономики и экологии проходит красной нитью ч/з всю стратегию БЧП. Страны, кот-ые участвуют в междунар-х соглашениях, для них открыта возможность использ-я резервов междун-го Банка реконстр-ии и развития, открыта дверб в междун-ую финансовую корпорацию и финансовую экологич-ую корпорацию северных стран. Необходимо пользоваться инвестициями, чтобы был экологический эффект. Политика развития производства В основе экологизации производственных процессов лежит ресурсосбережение. Для реализации экологизации производства и экономики используют такие известные принципы, как экоэффективность, экологически чистое производство, экологическая маркировка, система экоо менеджмента и др. Следующим качественным шагом в экологизации можно считать переход от оценки жизненного цикла продукции к оценке жизненного цикла материалов. Если в первом случае определяющим фактором служила минимизация прямого воздействия наОС , то во втором учитываются косвенные. Процесс экологизации производства стал набирать обороты после серьезнейших аварий с тяжелыми экологическими и материальными последствиями. Так возник экологический аудит, основной целью которого было выявление потенциальных экологических рисков, а затем и система экологического менеджмента (СЭМ). Экологическая аттестация и паспортизация предназначены для документального описания эколого-экономических характеристик объектов природоохранной деятельности предприятий. Любая предпроектная и проектная документация, связанная с какими либо производственными процессами, должна содержать раздел «Охрана окружающей среды» и в нем – обязательный подраздел ОВОС – материалы по оценке воздействия на окружающую среду намечаемой деятельности. ОВОС – предварительное определение характера и степени опасности всех потенциальных видов влияния и оценка экологических, экономических и социальных последствий осуществления проекта. Экологическая экспертиза – специальное изучение хозяйственных и технических проектов, объектов и процессов с целью обоснованного заключения об их соответствии экологическим требованиям, нормам и регламентам. |