В современных условиях наметились следующие основные пути борьбы с вредными выбросами от стационарных источников: изменение или оптимизация технологического процесса для уменьшения выбросов; оснащение технологических агрегатов эффективными газоочистными и пылеулавливающими аппаратами ликвидация источников вредных выбросов путем внедрения малоотходной или безотходной технологии.
Выбором технических решений является внедрение сухих пылеуловителей. Это позволяет не только сохранить значительные земельные площади, отчуждаемые под шламовые бассейны при использовании мокрых методов очистки, но и получить экономический эффект за счет утилизации уловленного полупродукта. Мокрые методы предпочтительны, если очищаемые газы охлаждаются до температуры точки росы или если пыль в производстве используют в виде пульпы в оборотном цикле. Мокрые методы предпочтительнее при обеспыливании взрывоопасных или токсичных газов, так как аппараты мокрой очистки позволяют создать герметичные корпуса и обеспечить их быструю продувку.
В современных условиях развитие технологических процессов направлено на совершенствование производства путем внедрения нового прогрессивного "малопылящего" оборудования, применения газообразного топлива и др. Экологическая безопасность в ближайшие годы будут по-прежнему зависить от ввода в действие различных очистных установок и сооружений как неотъемлемой части любого промышленного предприятия.
Выбор технических решений зависит от дисперсного состава частиц. Однако на работы электрофильтров не менее важное влияние окапают удельное электрическое сопротивление слоя пыли, температура и влажность газов. Эксплуатационная надежность многих аппарате зависит от слипаемости частиц и их абразивности, начальной запылености газов и их агрессивности. Для выбора оптимальной схемы по ожидаемой эффективности, капитальным и эксплуатационным затратам проводится вариантнаи проработка проектных решений на базе исходных данных. Возрастание стоимости установки по мере повышения ее к.п.д можно выразить зависимостью вида
1 - ȵ = ек
где ȵ - к.п.д. пылеулавливающей установки; (1 - ȵ) - величина, порциональная безвозвратному выбросу через дымовую трубу; k - величина, пропорциональная стоимости установки.
Пример. Чтобы остаточная запыленность газа составила 10 г/м при входной концентрации 100 г/м3 (ȵ = 0,90), необходимо сооружение установки стоимостью К руб.; для доулавливания следующих 9 г/м3 (ȵ = 0,99) стоимость установки составит 2 К руб., а следующих 0,9 г/м3 (ȵ = 0,99) - уже 4 К и т. д.
Таким образом, для доулавливания 1 г пыли на конечной стадии требуется капитальных затрат в 400 раз больше, чем для улавливания 1 г в начальной стадии (4 К 90/0,9 К). Опыт показывает, что средний срок окупаемости газоочистного сооружения составляет 4-5 лет.
Выбор технических решений учитывает непосредственные затраты на капитальное строительство и эксплуатацию не только пылеулавливающих аппаратов, но и вспомогательных устройств, таких как охладители газов, насосы для подачи воды, здания и т. д., а также принимают во внимание коррозию аппаратов, надежность их работы, сброс загрязненных сточных вод. За обобщающий показатель эффективности капитальных вложений в газоочистку принимается уровень приведенных затрат С + ЕК, где С - эксплуатационные затраты; Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат, равный 0,15; К - капитальные затраты или сумма производственных основных и оборотных фондов.
Лучшими но экономическим факторам считаются объекты или варианты с минимальными приведенными затратами. Чем ниже уровень приведенных затрат, тем экономичнее и эффективнее объект, вариант, мероприятие.
Согласно "Методике определения экономической эффективности ис¬пользования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений" (утвержденной Государственным комитетом Совета Министров СССР по науке и технике, Госпланом СССР, Академией наук СССР и Государственным комитетом Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий постановлением от 14 февраля 1977 г.) экономический эффект от применения новых технологических процессов газоочистки, обеспечивающих экономию производственных ресурсов при сохранении объема очищаемых газов и эффективности их очистки определяется по формулам; Э = (31-З2) А2 или Э = (C1+ЕК1) - (С2+ЕК2) А2, где Э - годовой экономический эффект; З1 и З2 - приведенные затраты на единицу объема очищаемых газов с помощью базовой и новой техники; С1 и С2 - себестоимость очистки газов при использовании базовой и новой техники; К1 и К2 - удельные капитальные вложения в производственные фонды при использовании базовой и новой техники; Е - нормативный коэффициент эффективности, А2 - годовой объем очищаемых газов.
При выборе технических решений эффективность проектируемых газоочистных установок в случае отсутствия аналога для сравнения можно использовать формулу: Э = (П - ЕК) А2, где П - прибыль от применения газоочистного оборудования, например в результате возврата в производство уловленного продукта; К - удельные капитальные вложения на сооружение газоочистной установки; А2 - годовой объем очищаемых газов.
Расчет эксплуатационных расходов строится с учетом стоимости удавливаемых веществ, если они возвращаются в производство или реализуются как готовый товарный продукт.
В случае, когда оцениваемый объект имеет большие капитальные затраты при меньших эксплуатационных расходах, срок окупаемости дополнительных капитальных вложений определяется по формуле
Т = (К2 - К1)/(С1 - С2)
Окупаемость капитальных вложений в сроки ниже нормативных (7 лет, что соответствует Е = 0,15) является показателем целесообразности капитальных затрат.
В 1983 г. Госпланом СССР, Госстроем СССР и Академией наук СССР одобрена временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценка ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды.
Выбор технических решений очистного оборудования принимают во внимание следующие положения. В качестве средств высокоэффективного сухого пылеулавливания могут быть использованы рукавные фильтры или электрофильтры. Рукавные фильтры могут обеспечить значительно более устойчивую и эффективную очистку, чем электрофильтры, при одинаковых параметрах улавливаемой пыли, однако они дороже и занимают, как правило, больше места. Основной причиной, сдерживающей распространение рукавных фильтров, является невысокая температуростойкость тканей, которая не превышает для большинства синтетических тканей 130 °С, а для стеклотканей 230 °С.
Сухие электрофильтры являются наиболее удобными аппаратами для очистки невзрывоопасных газов от пыли при температурах до 400 ГС в том случае, если запыленность газа на выходе достигает не ниже 50 - 100 мг/м3 при объемах очищаемого газа свыше 50000 м3/ч. Если объем очищаемого газа меньше или требуется более высокая эффективность улавливания, то выбор между электрофильтром и рукавным фильтром может быть сделан только путем тщательного технико-экономического анализа, с учетом параметров пылегазового потока и его физико-химических свойств.
Сведения о происхождении выбросов, количестве одновременно работающих технологических агрегатов позволяет прогнозировать возможные изменения дисперсности частиц и запыленности пылегазового потока и изменения их расхода. В большинстве случаев частицы, образовавшиеся в результате механических процессов измельчания, имеют размеры от 5 до 50 мкм и более; частицы, образовавшиеся как следствие термических и химических процессов, имеют размеры до 3 мкм.
Данные о составе перерабатываемой шихты позволяют уточнить выбор метода очистки газов. Например, наличие в шихте извести заранее исключает возможность использования мокрого пылеулавливания присутствие в шахте значительного количества абразивного материала требует изготовления центробежных аппаратов с повышенной толщиной стенок или специальной защитой, а также затрудняет применение фильтровальной ткани из-за быстрого износа на ней ворса. Сведения о наличии в шихте химически активных,горючих или взрывоопасных веществ позволяют предусмотреть необходимые меры по защите системы пылеулавливания от коррозии, пожаров и взрывов.
Предусматривающаяся форсировка технологического процесса в расширение производства дают основания при выборе системы пылеулавливания предусматривать резервные аппараты или место для их размещения в последующем.
Сведения о температуре газов при входе в газоочистку позволяют решить вопрос о целесообразности их предварительного охлаждения и выбрать тип пылеулавливающих аппаратов. При температуре газов 500 - 1000°С их предварительное охлаждение необходимо.
С целью экономии энергоресурсов предпочтительно использовать теплообменные аппараты и лишь в крайнем случае принимать схему охлаждения пылегазового потока воздухом. Состав газов, их агрессивность, взрывоопасность, токсичность дают дополнительные сведения о типах пригодного для применения оборудования, материалах, необходимых для его изготовления, возможности расположения установок на открытом воздухе, мерах техники безопасности при работе с взрывоопасными и токсичными газами.
Выбор технических решений при влагосодержании газопылевого потока позволяет определить точку росы газов, оценить удельное электрическое сопротивление слоя пыли, рассчитать толщину теплоизоляции, необходимую для предупреждения конденсации паров воды на стенках аппаратов. Кроме того, знание влагосодержания газов является дополнительной информацией для выбора оптимальной схемы пылеулавливания. Например, практически для всех технологических процессов очистка горючих газов с влагосодержанием менее 60 - 70 г/м3 в электрофильтрах затруднена, так же как и очистка сухого аспирационного воздуха (с влагосодержаннем менее 15-20 г/м3) при температурах более 70 С. Наличие в очищаеочищаемых газах серосодержащих соединений повышает температуру точки росы газов и заметно улучшает работу электрофильтров, хотя одновременно с этим возникает опасность сернокислотной коррозии активных поверхностей оборудования.
Данные о плотности пыли и угле естественного откоса пыли позволяют выполнить пылеуловитель с необходимыми для надежной работы механической прочностью и углами наклона стенок бункеров. Кроме того, с учетом насыпной плотности улавливаемой пыли рассчитываются строительные конструкции под аппараты. В зависимости от стоимости улавливаемого продукта решается вопрос целесообразности степени извлечения продукта из газов и подбираются системы его транспортировки.
Вопрос о желаемой степени очистки позволяет учесть мнение заказчика и обычно согласуется с существующей фоновой концентрацией, намечаемой высотой выброса газов из дымовой трубы и стоимостью улавливаемого продукта. С учетом требований по ПДК в процессе проектирования могут быть внесены уточнения как по степени очистки газов, так и по высоте дымовой трубы.
Сведения о сменности работы предприятия, возможных остановках производства позволяют уточнить время между текущими, планово-предупредительными и капитальными ремонтами аппаратов пылеулавливания, механизмов транспорта уловленной пыли, оценить необходимую степень надежности. В отдельных случаях не исключено, что при планируемой длительно непрерывной работе предприятия потребуется установка резервного оборудования, например дымососа или вентилятора.
Выбор технических решений в основном зависит оот критерия выбора газоочистного аппарата является степень очистки. Однако высокое значение степени очистки пылеуловителя в ряде случаев не гарантирует выполнения санитарно гигиенических норм, так как при расчете ПДК учитывается остаточная запыленность отходящих газов. Например, золоулавливание в электрофильтре, казалось бы, с высокой степенью эффективности (98-99 %) при содержание золы в отходящих газах на уровне 60 г/м3 позволит снизить остаточную запыленность всего лишь до 0,6-1,2 г/м3. Для обеспечения ПДК в приземном слое потребуется сооружение высокой дымовой трубы для рассеивания золы.
С другой стороны, очистка запыленных газов с эффективностью 98-99 % вполне достаточна при начальной запыленности 5 г/м3. При этом остаточная запыленность составит 0,05-0,1 г/м3, что для большинства случаев является вполне приемлемой и не требуется доочистки или специальных мероприятий по рассеиванию.
В каждом конкретном случае оптимальная схема может быть разработана только при вариантной проработке проектных решений с учетом всех факторов, рассмотренных выше.