Автореферат Макежанова


УДК 539.104; 548.58; 631.85,5                                                На правах рукописи

 

 

 

                                                                                                                                

 

 

 

 

 

Макежанов Султанбек Алмасбекович

 

 

 

 

Разработка удельных критериев ограничения и методики

регулирования уровня загрязнения атмосферного воздуха

в условиях предприятий теплоэнергетики

 

 

 

 

 

25.00.36 – Геоэкология

 

 

 

 

Автореферат

 

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы, 2007

 

Работа выполнена в Казахском Национальном Техническом Университете имени К.И.Сатпаева.

 

 

 

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

                                           Курманкожаев А.

                                           Кандидат технических наук

                                           Кайсенов К.К.

 

 

 

Официальные оппоненты:          доктор технических наук, профессор

                                               Сейтжанов К.С.

                                               доктор технических наук, профессор

                                               Айдосов А.А.

 

 

 

Ведущая организация:  Таразский государственный университет

                                          имени М.Х. Дулати

 

 

 

Защита состоится «5» октября 2007 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного Совета Д 14.15.07 при КазНТУ им. К.И.Сатпаева по адресу:  050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22, НК конференц-зал, факс:8(3272)92-64-37.

 

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального технического университета им. К.И.Сатпаева.

 

 

 

 

 

Автореферат разослан «4» сентября 2007 г.

 

 

 

 

Ученый секретарь

диссертационного совета:                                          Сарыбаев О.А.

 

 


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Эффективность развития современных производств, в целом определяется не только задачами достижения отраслевых и финансовых целей, но и эффективностью используемых методов, способов и решений по регулированию, включая оценки, прогнозирования и оптимизации различных системно-экологических процессов ограничения загрязнения. Однако в настоящее время наблюдается недостаточное внимание к системно-методическому обеспечению процессов ограничения и возрастающих вредных последствий загрязнения атмосферы. Обоснование теоретико-структурной основы формирования удельных показателей с учетом положений нормативно-методических актов, определяющих рациональные ограничения загрязнения окружающей среды, становится важным направлением по мере развития рыночной стратегии. Приоритетность проблемы регулирования выбросов вредных веществ в атмосферу обусловлена доминирующей ролью этой проблемы в качестве отправной основой технологий повышения эффективности и действенности экологических нормативных ограничений загрязнения в целом. Рыночное развитие производств, как правило, сопровождается необходимостью усиления экологических требований, отвечающих современным условиям и мировым оценочным критериям. Одновременно идет процесс становления прогрессивных, экономических и экологических подходов к освоению производств, что вытекает из глобального научного направления – управления производством путем создания конкурентоспособных и экологически чистых высокоэффективных технологических процессов. Возросшие требования к качеству продукции, исходя из мировых стандартов еще более усиливают требования к экологическим концепциям, методам и аналитическим критериям и к переходу от формальных шокоэффективных правил обеспечения охраны окружающей среды к системно-динамическим, дифференцированным и действенным разработкам.

В связи с вышеизложенным, проблемные задачи повышения эффективности, достоверности и действенности технологии регулирования выбросов в основе прогрессивных системно-экологических структур и удельных критериев и методов ограничения загрязнения атмосферного воздуха, с учетом опыта зарубежных стран, следует относить к приоритетным направлениям развития экологической науки.

Целью диссертационной работы является разработка удельных критериев ограничения и методики регулирования уровня загрязнения атмосферного воздуха в условиях предприятий теплоэнергетики.

Идея работы заключается в теоретико-методологическом обеспечении технологии регулирования процессов ограничения загрязнения атмосферы в основе прогрессивных аналитических разработок с привлечением опыта зарубежных стран.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

-       провести анализ опыта зарубежных стран по применению удельных критериев оценки для ограничения выбросов вредных веществ;

-       обосновать системно-экологические структуры формирования регуляционных компонентов и руководящей концепции ограничения   выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по удельно-оценочным критериям;

-       разработать эффективной методики оценки уровня выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух по отдельным их видам и экологическим источникам;

-       разработать рациональной методики прогнозирования уровня выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по удельным оценкам;

-       провести технологический расчет удельных критериев оценки выбросов вредных веществ при сжигании твердых топлив по данным конкретных предприятий теплоэнергетики.

Методы исследования. Использован системно-аналитический подход, включающий теорий систем и классификации, информационные меры, методы моделирования и нормативно-методического обеспечения, вероятностно-статистический и экологический анализы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.   Системно-экологические структуры формирования регуляционных компонентов ограничения загрязнения атмосферного воздуха в отличие от известных экосистемных структур должны обеспечивать дифференцирован-ность и полноты отображения экологических технико-технологических решений, моделей и методов на единой целостной экологической основе.

2.   Эффективность и действенность технологий регулирования уровня выбросов вредных веществ в атмосферу обеспечивается в основе разработанных удельных критериев ограничения и методики удельной оценки загрязнения атмосферного воздуха по отдельным источникам.

3.    Разработанная методика прогнозирования уровня загрязнения атмосферы, с привлечением информационной энтропии и модифицированных удельных оценок обеспечивает эффективность и действенность прогнозно-поэтапного ограничения загрязнения атмосферного воздуха с достаточной полнотой.

Научная новизна работы заключается в том, что:

• разработаны удельные критерии ограничения загрязнения атмосферы, основанные на использовании исходных величин  гигиенических нормативов, технологических и теплотехнических характеристик котлоагрегатов ТЭЦ, позволяющих вести дифференцированную оценку выбросов вредных веществ относительно единицы конечной продукции (энергии) с достаточной полнотой;

·      разработана методика удельной оценки уровня выбросов загрязняющих веществ в атмосферу структурно параметризированная с привлечением показателей удельных критериев, позволяющих обеспечить действенность и эффективность ограничения процессов загрязнения;

·      разработана методика прогнозирования динамики выбросов вредных веществ, основанная на использовании информационной энтропии, применение которой позволяет поэтапное регулирование процессов ограничения загрязнения атмосферного воздуха с привлечением удельных критериев.

Научное значение работы заключается в обосновании эффективных удельных критериев ограничения загрязнения атмосферы и методик удельной оценки и прогнозирования уровня выбросов вредных веществ дифференцированно по их видам и отдельным источникам.

Обоснованность и достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается значительным объемом исходных экспериментально-расчетных показателей и эколого-технологических факторов по тепло-энергетическим предприятиям, а также практической приемлемости удельно-оценочных критериев ограничения загрязнения атмосферного воздуха в условиях предприятий теплоэнергетики.

Личный вклад автора состоит:

·      в постановке цели и задач исследования;

·      в обосновании руководящей концепции ограничения и методики оценки уровня выбросов вредных веществ в атмосферу;

·      в разработке системно-экологических структур формирования регуляционных компонентов ограничения загрязнения атмосферного воздуха и методики прогнозно-поэтапного регулирования уровня вредных веществ;

·      в проведении практического анализа приемлемости разработанных удельных оценочных критериев ограничения загрязнения атмосферного воздуха в конкретных условиях предприятия теплоэнергетики.

Практическая ценность и реализация работы заключается в том, что она доведена до завершенных разработок в виде конкретных методик, системно-экологических структур и расчетных формул удельных оценочных критериев ограничения загрязнения атмосферного воздуха, реализация которых позволит:

·      использовать прогрессивный зарубежный опыт по удельно-нормативному обеспечению и повысить эффективность учета индивидуальных технико-технологических характеристик отдельного источника;

·      повысить достоверность и действенность регулирования выбросов вредных веществ по удельным критериям ограничения загрязнения атмосферного воздуха по отдельным источникам;

·      в основе системно-экологических структур формирования регуляционных компонентов загрязнения атмосферного воздуха обосновать прогрессивные экотехнологические и экосистемные решения по регулированию экологического состояния объектов;

·      усовершенствовать технологии прогнозно-поэтапного регулирования загрязнения атмосферного воздуха путем привлечения разработанной методики прогнозирования динамики выбросов вредных веществ в атмосферу по удельным модифицированным оценкам.

Разработанные удельные оценочные критерии ограничения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух прошел натурно-экспериментальную проверку приемлемости в условиях предприятий теплоэнергетики, по которым подтверждены их эффективность. Методика оценки удельных критериев ограничения загрязнения атмосферы и методика поэтапного прогнозирования выбросов вредных веществ рекомендованы к внедрению на предприятиях теплоэнергетики.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на I-й и II-й Международных научно-технических конференциях «Новое в безопасности жизнедеятельности» (Алматы, 2006); Международной научно-технической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территорий в условиях устойчивого развития» (Астана, 2006); Международной научно-технической конференции «Геотехнология» (Хромтау, 2007); Международной научно-технической конференции «Научно-технические и духовные ценности в наследии мыслителей Востока и А. Машанов» (Алматы, 2007).

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 14 научных трудах, в том числе – 3 статьи в научных изданиях, рекомендованных Комитетом по надзору и аттестации в сфере образования и науки МОН РК и 11 статей в трудах Международных научных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованных источников, содержащего 182 наименований и приложения. Диссертация изложена на 150 страницах, иллюстрирована 7 рисунками и 26 таблицами.

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Состояние мировой практики применения экологических нормативов и их критериев носит различный характер для различных стран. При этом теория экологических нормативов выработала в некоторой степени аргументированные общие принципы определения как гигиенических, так и экосистемных количественных характеристик нагрузки и состояния. В природоохранной системе, с одной стороны, критерии нормативов ПДК выполняют функции контроля за состоянием окружающей среды, а нормативы воздействия (ПДВ, ВСВ, ВСС) – функции контроля за уровнями текущей нагрузки со стороны конкретных природопользователей. С другой стороны – эти критерии, нормативы являются информационной базой для оценки экономического ущерба территории от загрязнения и проведения мероприятий по защите окружающей среды. Существующим гигиеническим нормативам присущи существенные недостатки: отсутствуют унифицированные рациональные методики определения показателей качества окружающей среды; преобладает тенденция пренебрежения особенностями экосистем, что приводит к возникновению значительной неопределенности и тем самым к уменьшению эффективности и действенности оценки и контроля за воздействием на окружающую среду; крайне низка эффективность их использования для нужд экологических выплат, наблюдается весьма низкое соответствие размеров компенсации за загрязнения и уровней реально ощутимого ущерба конкретными природопользователями. В связи с чем, в экономически развитых странах из существующих экологических нормативов более эффективным по праву признаны удельные нормативы, которые применяются в тесной связи с другими эмиссионными нормативами ограничениями, квазинормативами, разрешительными и платежными документами, выступающими в целом как активные регуляторы экологического состояния объекта. Величина удельного выброса вредных веществ в странах СНГ, хотя окончательно не обосновано как отдельный показатель используется для прямой экологической оценки промышленных оборудований и различных транспортных средств.

В решении задач удельных нормативных ограничений участвовали зарубежные и отечественные ученые. Следует отметить работы Ю.А.Израэля, С.С.Шварца, М.А.Стырковича, Л.И.Кроппа, А.Курманкожаева, В.Н.Уманеца, А.А. Айдосова, З.А. Естемесова, С.С. Омарова и др.

Анализ современного состояния мировой практики показывают, что интенсивное развитие экологического обострения почти по всем странам делает проблему экологического регулирования на основе введения эффективных удельных критериев оценки загрязняющих веществ важной и актуальной. Из зарубежного опыта вытекают, что для экологического совершенства промышленного оборудования и транспорта, обеспечивающих действенности регулирования уровня загрязнения являются удельные критерии и оценки. В связи с этим возникает необходимость разработки концептуальных основ и рациональных методов регулирования уровня загрязнения атмосферы, что очень важно для условий экологически неблагоприятных объектов, а также и при установлении экологических платежей и правил стимулирования природопользователей.

Системно-экологические структуры формирования регуляционных компонентов ограничения разработаны в основе системного комплексирования различных аспектов нормативного регулирования качества окружающей среды и ограничения вредных воздействий деятельности производств, с выделением их специфических особенностей. В основу параметризации системно-экологических структур положена индивидуальное формирование каждого системного элемента из множества известных природоохранных компонентов воздействий деятельности производства. При этом учтены их полезность и целенаправленность в сфере ограничения загрязнения атмосферы и предотвращения отрицательных его последствий. Они служат отправным и регуляционными основами создания новых прогрессивных и усовершенствования существующих экологических решений, технологии и методов, упростить их реализации по региону и отдельным предприятиям, а также для повышения эффективности и надежности разрабатываемых экосистем, экологических критериев и механизмов ограничения загрязнения атмосферы с учетом специфических особенностей каждого источника. Системно-экологическая структура «Воздухоохранные ограничения вредных воздействий деятельности производств на атмосферу» построена с привлечением многоуровневого иерархического подхода, по которым типологизированы основные составляющие многокомпонентного состава воздухоохранных ограничений, с учетом их сущности и взаимосвязи. Ей как, производственной динамической структуре, присущи единство материальных источников и параметров эколого-производственных процессов; ограниченность территории действия, обладающей пространственной границей, в которой происходит развитие процессов; наличие механизмов управляемые людьми; комплексность экологической среды, включающей комплекс многообразных природно-искусственных факторов, определяющих состояние воздушного бассейна. Стержневой концепцией ее развития служит идея оптимальности экологического состава и состояния воздушного бассейна, которая прослеживается на всех уровнях формирования этой системы. Процессам воздухоохранных решений присущи три обобщаемые структурные состояния, по которым соответственно были структуризованы: «Природно-статическое размещение» - как уровень прогнозного предупреждения, «Динамическое размещение» – как уровень поэтапного предотвращения, «Детерминированное воссоздание» – как уровень экологического восстановления. По ним структурированы подсистемы «Прогнозное регулирование вредных воздействий деятельности производств», «Регуляционные ограничения вредных воздействий» и «Восстановительные ограничения вредных воздействий», которые иерархически разделены на 35 элементы (рис.1).

Методика удельной оценки выбросов вредных веществ в атмосферу разработана на основе привлечения исходных величин действующих гигиенических нормативов и эмпирических величин удельных выделений различных загрязняющих веществ по видам топлива, оборудований и технологических процессов. Методика удельной оценки уровня выбросов различных вредных веществ направлена на совершенствование регуляционных механизмов для повышения достоверности и действенности экологических мер путем обоснования эффективных критериев ограничения загрязнения атмосферы. Это реально достигнуто на базе перехода на научно-обоснованные удельные критерии оценки выбросов, устанавливаемых по каждым источникам, что вытекает из передовых опытов экономически развитых стран. В отличие от распространенной практики расчета нормативов вредных веществ при сжигании топлива, выбрасываемых в единицу времени, по рекомендуемой методике разрабатываются удельные критерии, целенаправленные на ограничения загрязнения атмосферы, приведенных к единому традиционному эталону оценки – к единице измерения конечной продукции (энергии). В методологическую основу рекомендуемой методики удельной оценки уровня выбросов положена руководящая концепция использования удельных оценочных критериев ограничения загрязнения, разрабатываемых для каждого выбрасываемого -го вредного вещества с привлечением исходных величин предельно-допустимых нормативов (ПДВ, ПДК), которые привлечены как главные структурообразующие параметры с учетом теплотехнических характеристик твердого топлива (угля) применяемых на предприятиях теплоэнергетики. В силу такого концептуального подхода, параметрически переход от гигиенических нормативов загрязняющих веществ к удельным критериям ограничения выбросов обеспечивается за счет существующей функциональной связи между их параметрами.

 

 

Рисунок 1 – Системно-экологическая структура «Воздухоохранные ограничения вредных воздействий деятельности производств на атмосферу»

 

 

 

 

 

 

 

 


Прогнозные оценки по регулированию

экосостояния атмосферы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прогнозные решения по ограничению отходящих газов, пыли и др. вредных выбросов

 

Нормативные ограничения вредных выбросов

 

Оперативно-текущие регулирования вредных выбросов

 

Совершенствование архитектурно-планировочных средств оздоровления воздушного бассейна

 

Контроль и проверка

зависимости заболеваемости и смертности от уровня загрязн. атмосферного воздуха

 

Контроль и проверка

зависимости снижения продуктивности сельскохозяйственных земель

от уровня загрязнения  атмосферного воздуха

 

Оценка топливно-энергетического баланса и снижение материало- и топливоемкости продукции на стационарных источниках

 

Привлечение организационных мероприятий на стационарных источниках производств

 

Совершенствование устройств, ограничивающих вредные выделения сварочного производства

 

Совершенствование локальной очистки для ограничения, распространения вредных воздействий сточных вод

Подсистема

 

 

 

 

 

 

 


Рациональная схема развития

и размещения предприятий

отрасли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комплексная система охраны воздушного бассейна

 

Система текущего контроля

за состоянием атмосферы

 

Система учета и анализа

уровня вредных веществ, загрязняющих атмосферу

 

Совершенствование

технологии сжигания топлива

 

Совершенствование

технологии очистке отходящих газов котлов ТЭЦ

 

Замена топочного

устройства энергетических

и отопительных установок

 

Усовершенствование способа технологий очистки топлива от соединений серы

 

Широкая дизелизация автомобилей и использование специальных технических средств

 

Усовершенствование

процессов сжигания и смесеобразования

 

Установка устройств для омагничивания топливной

смеси двигателей внутреннего сгорания

 

Использование эффективных видов катализаторов и др.

средств в автомобилях

 

Переход на неэтилированный бензин и другое топливо

Подсистема

 

Уровень предотвращения

 

  Элементы

 

 

 

 

 

 

 


Технологии сокращения

вредных выбросов по их источникам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Совершенствование технологии улавливания газов, пыли

и других вредных выбросов

 

Совершенствование средств

по переработке и очистке газообразных и твердых

отходов для снижения

выбросов в атмосферу

 

Создание и совершенствование воздухоохранной технологии

 

Замена технических средств, сконструированной без учета экологических требований

 

Модернизация производства на основе ресурсосберегающих и воздухоохранных технологий

 

Перевод карбюраторных автомобилей на газообразное топливо (газобалонные)

 

Замена существующих

дымовых труб в ТЭЦ и др. объектах на высокие и сверхвысокие трубы

 

Внедрение

в машиновед. производствах комбинированных процессов

с использованием вибрации, вакуумирования, гравитации

и сокращение механической обработки отливок

 

В кузнечном и др.

производствах перевод нагревательных печей с мазута

и газа на элестронагрев

 

В окрасочных производствах внедрение новой технологии

с системой дожигания

 

Выбор величины энергии в качестве базового сравнительного эталона оценки загрязнения атмосферы, основан на традиционный принцип учета различных аспектов значимости (ценности) любой конечной продукции производств при оценке их деятельности в целом.

Модельные модифицированные выражения удельных критериев ограничения загрязнения атмосферы получены в виде системы аналитических оценок (кг/МДж) для удельных выбросов вредных веществ (), удельных потерь тепла ,  и удельного значения требуемого потребления воздуха (),

,                                         (1)

,                                       (2)

                                      (3)

где  количество выбросов -го ингредиента в единицу времени, г/с, т/год;  – суммы потерь теплоты при сжигании твердого топлива, МДж/с;     количество энергии, выделяемой при сжигании исходного объема топлива, мДж/с ();  постоянная величина ();расчетный расход натурального топлива, т/г, т/с;  – общий коэффициент выражающий доли суммарных потерь энергии, дол.ед.;  – предельно-допустимая величина расхода топлива, г/с;  – параметр требуемого потребления воздуха (объем), необходимого для разбавления выброса () до концентрации, равной ПДК -го вещества, м3/год.

Аналитические оценки определения удельных критериев ограничения выбросов вредных веществ при сжигании топлива по этим моделям (1)-(3) разработаны с привлечением расчетных формул определения исходных величин, предусмотренных с действующими Методическими указаниями (ОНД-86 и т.д.) и другими экологическими документами. При этом учтены различные эколого-эксплуатационные технические и теплотехнические характеристики твердого топлива и котлоагрегатов, эмпирические индивидуальные показатели основных загрязняющих веществ выделяемых при сжигании твердых топлив. Аналитические оценки их определения выведены в основе соответствующего модифицированного преобразования системы модельных представлений (1)-(3) по видам вредных веществ и с учетом связанных с ними нормируемых экологических показателей.

Аналитические оценки определения удельных критериев ограничения загрязнения атмосферы, разработаны для каждого модельного представления (1)-(3):

для оценки удельных выбросов твердых частиц (), оксида серы (),оксида азота (), оксида углерода () согласно (1) получены в виде

                              (4)

для оценки удельных потерь теплоты при сжигании твердого топлива согласно (2) в виде

;                                (5)

для оценки удельного значения требуемого потребления воздуха (объема), необходимого для разбавления выброса () до концентрации, равной ПДК, согласно (3) в виде

.                          (6)

где АГ – зольность топлива на рабочую массу, %; QH – низкая теплота сгорания натурального топлива МДж/кг, SГ – окись углерода при сжигания топлива; ССО – выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т; qi – средняя концентрация i – ой примеси, Мкг/м3. Значения безмерных коэффициентов   ,,,,,, выступающих как множители в формулах определения удельных критериев (4)-(6), в зависимости от различных индивидуальных эмпирических показателей выбросов вредных веществ и других технико-технологических характеристик процесса сжигания твердого топлива. Даны их расчетные формулы.

Коэффициент общих потерь  определяется с учетом различных видов потерь тепла: с уходящими газами (8,0-12%), от химического недожога (0,5-1,5%), от механической неполноты сгорания (1-4%), от наружного охлаждения стенок котлоагрегата (1-1,5%) и потерь с уходящим физическим теплом шлаков (0,5-1,5%).

Обеспеченность условий нормативных требований при использовании аналитических оценок определения удельных критериев для регулирования процессов ограничения загрязнения атмосферы достигнута в основе использования функциональной связи и исходных величин действующих гигиенических нормативов с этими разработанными удельными критериями, модифицированных с приведением их в единую единицу измерения конечной продукции.

В основу технологии регулирования загрязнения атмосферного воздуха положено концептуальное требование, чтобы значения основных исходных величин, использованных при выводе оценок удельных критериев согласно рекомендуемой методики, не превышали от их значений функционирующих в качестве базовых величин в действующих экологических нормативах. Это базовое условие вытекает из концепции ведения сравнительной оценки количественно-качественного «соответствия» целевых показателей удельных критериев ограничения загрязнения атмосферы к экологическим нормативным требованиям, учитывающих неблагоприятных факторов воздействия на окружающую среду в целом.

Методика прогнозирования уровня загрязнения атмосферного воздуха по удельным оценкам основана на концепцию использования информационных свойств энтропийных мер из теории информации и вероятностных параметров распределения в сочетании с положениями моделирования. Методика направлена на прогнозирования ожидаемой доли выброса каждого -го вредного вещества по экологическому источнику в условиях значительной экологической неопределенности. Задача сводится к определению вероятности ожидаемой доли каждого -го вредного вещества, выбрасываемого по данному источнику. Для этой цели используется известные удельные оценки по выбросам вредных веществ (удельные величины, удельные выделения выбросов) в атмосферу.

Согласно теории информации, из свойства величины энтропии исходит, что наименее смешенную оценку вероятностей можно получить, максимизируя функцию энтропии, отражающей неопределенности данной информации.

Максимизация энтропийной функции  (1) осуществлена с помощью известных критериев Лагранжа с привлечением соответствующих аналитических преобразований. В результате получены формулы определения среднего () и вероятности () в виде

 

                                    (7)

Отсюда получим обычное линейное алгебраическое уравнение, решение которое сводится к одному из известных методов в зависимости от количества искомых показателей аргументов (). Формулы определения вероятностных долей появления выбросов оксида серы (), оксида азота (), оксида углерода () получены (при К=3) в виде:

           , , ;  (8)

Соответственно полученных вероятностей (), искомые прогнозные значения удельных выходов оксида серы (), оксида азота (), оксида углерода () определяются по формулам:

                                     (9)

Рекомендуемая методика направлена для применения в экологически сложных производственных объектах с целью обеспечения достоверности прогноза экосостояния по ним и тем самым эффективности поэтапного регулирования процессов ограничения загрязнения атмосферы.

Технологический расчет удельных критериев ограничения вредных веществ проведен по данным Экибастузского и Карагандинского угольных месторождений. Расчет удельных критериев ограничения выбросов твердых частиц (), оксида серы (), оксида азота (), оксида углерода () проведены по видам пяти технологических схемам топки углей. Результаты расчета свидетельствует о неоднозначности и достоверности оценки воздействия выбросов теплоэнергетических станций, работающих на разных топливах (углях).

Разработанные удельные критерии ограничения выбросов и методики удельной оценки рекомендуются использовать при обосновании экологических платежей и разрешительных документов за промышленные выбросы и определении эколого-экономических последствий загрязнения, а также при экологической оценке технологических и теплотехнических характеристик котлоагрегатов и топлива. Применение методики удельной оценки и методики прогнозирования уровня загрязнения атмосферы более эффективно при поэтапном регулировании динамики выбросов вредных веществ в условиях колеблемости их распространения и значительной экологической неопределенности. Расчетный эколого-экономический эффект составляет более 15 млн. тенге.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В диссертационной работе дано решение актуальной научно-практической задачи по разработке удельных критериев и методики удельной оценки регулирования процессов ограничения загрязнения атмосферного воздуха, имеющих существенно важное значение для геоэкологии.

Основные выводы, научные и практические результаты исследования по теме полученные автором заключаются в следующем:

1.      Проведены анализ и оценка опыта экономически развитых зарубежных стран по применению удельных выявлена возможность их использования при обосновании удельных критериев ограничения и методики удельной оценки уровня загрязнения атмосферы.

2.      Обоснована руководящая концепция ограничения загрязнения атмосферного воздуха по удельным оценочным критериям, модифицированных путем параметризации их с привлечением исходных величин используемых в действующих экологических нормативах, и тем самым обеспечивающих достоверность и действенность технологии регулирования загрязнения атмосферы.

3.      Разработана эффективная методика удельной оценки уровня выбросов вредных веществ в атмосферу, в основу которой положена система аналитических оценок определения удельных оценочных критериев, позволяющих повысить дифференцированность и оперативность оценки загрязнения атмосферного воздуха.

4.      Обоснованы системно-экологические структуры формирования регуляционных компонентов ограничения загрязнения атмосферного воздуха в атмосферу, структурированные на целостной экологической основе, которые направлены на повышение полноты и эффективности экосистемных подходов и решений.

5.      Разработана рациональная методика прогнозирования уровня выбросов вредных веществ в атмосферу, позволяющей обеспечить эффективность и действенность прогнозных оценок в основе привлечения удельных оценок ограничения загрязнения атмосферного воздуха.

6.      Проведен натурно-экспериментальный расчет значений удельных оценочных критериев ограничения загрязнения атмосферного воздуха в условиях предприятий теплоэнергетики, по которым подтверждены их приемлемость и эффективность.

Оценка полноты решения поставленных задач. Поставленная цель и задачи исследования по теме диссертации достигнуты и решены с достаточной полнотой, результаты исследований доведены до внедрения на предприятиях.

Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов. Разработанные методики удельной оценки и прогнозирования уровня выбросов вредных веществ в атмосферу апробированы путем натурно-экспериментального расчета выбросов основных ингредиентов (,,) по видам действующих пяти технологических схем топки угля, с привлечением фактических экологических и технико-технологических характеристик твердого топлива и котлоагрегата в условиях Экибастузского и Карагандинского угольных предприятий теплоэнергетики. По результатам их осуществлен анализ и подтверждена приемлемость этих методик для поэтапного регулирования процессов ограничения загрязнения атмосферного воздуха в основе удельных критериев по экологически неблагоприятным источникам выбросов, которые рекомендованы к внедрению.

Оценка технико-экономического внедрения. Экономическая эффек-тивность реализации разработанных методики удельной оценки и методики прогнозирования выбросов вредных веществ, основанные на удельные оценочные критерия их ограничения определяется за счет повышения действенности, диференцированности и достоверности процессов ограничения загрязнения атмосферы; в том числе: за счет повышения достоверности и действенности экологических платежей и разрешительных документов за промышленные выбросы, а также результатов оценки эколого-экономических ущербов, технологических и теплотехнических характеристик топлива и котлоагрегатов, и повышения эффективности регионального и текущего прогнозирования ожидаемого уровня загрязнения атмосферы. Расчетное значение экономической эффективности результатов реализации этих методик по одному Экибастузскому бассейну составляет около 15 млн. тенге в год.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Проведенный обширный анализ и оценка опыта работ по удельному нормированию в экономически развитых зарубежных странах и передовой практики регулирования выбросов в отечественных предприятиях позволяют сделать вывод, что полученные научные разработки по работе соответствует современному научно-техническому уровню. Разработки по обоснованию удельных оценочных критериев и эффективные методики удельной оценки уровня загрязнения атмосферы практически отсутствуют. В перспективе, в связи с повышением рыночных требований и конкурентоспособности и экологичности продукций (энергии), необходимость развития исследований по проблеме усовершенствования обоснования удельных критериев оценки в сфере экологии приобретает важное научное значение.

 

Список опубликованных работ по теме диссертации

1.      Макежанов С.А. Аналитический контроль экологического состояния атмосферы по отдельным зонам распространения выбросов вредных веществ. Алматы. Труды Международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности». Часть II. – Алматы, 2006, С.75-80.

2.      Макежанов С.А., Мейрамов Э.А., Кайсенов К.К. Особенности формирования выбросов вредных веществ в городской системе. Алматы. Труды Международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности». Часть II. – Алматы, 2006, С.267-272.

3.      Мейрамов Э.А., Макежанов С.А., Кайсенов К.К. Вопросы действенности ограничения на рост загрязнения в условиях больших городов. Астана. Труды Международной научно-технической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территории в условиях устойчивого развития». – Астана, 2006,  С.213-217.

4.      Мейрамов Э.А., Макежанов С.А., Кайсенов К.К. Особенности влияния метеорологических и рельефных характеристик на уровень загрязнения различных типов городов. Астана. Труды Международной научно-технической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территории в условиях устойчивого развития». Астана, 2006, С.82-87.

5.      Курманкожаев А., Кайсенов К.К., Макежанов С.А., Мейрамов Э.А. Проблемы выбора эффективных подходов к восстановлению природного состояния городской экологии. Астана. Труды Международной                научно-технической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территории в условиях устойчивого развития». Астана, 2006, С.68-70.

6.      Мейрамов Э.А., Кайсенов К.К., Макежанов С.А. Информационный подход к экологическому регулированию уровня загрязнения окружающей среды. Астана. Труды Международной научно-технической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территории в условиях устойчивого развития». Астана, 2006, С.368-373.

7.      Кайсенов К.К., Мейрамов Э.А., Макежанов С.А. К динамике нормативных ограничений на выбросы автотранспорта по экономически развитым странам. Алматы. Труды 8-ой Международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности». Часть II. Алматы, 2006, С.247-254.

8.      Мейрамов Э.А., Кайсенов К.К., Оспанов С.Р., Макежанов С.А. Отходообразующие параметры техногенно-минерального образования при добыче. Алматы. Труды 8-ой Международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности». Часть II. Алматы, 2006, С.272-279.

9.      Курманкожаев А., Макежанов С.А., Курманкожаев И. Квалиметрические оценочные показатели выходов качества и техногенных отходов рудных продукций. Труды Международной научно-технической конференции «Геотехнология». Хромтау, 2007, С.670-673.

10. Макежанов С.А. Методика прогноза динамики выбросов вредных веществ в атмосферу по удельным критериям их ограничения. Труды Международной научно-технической конференции «Научно-технические и духовные ценности в наследии мыслителей Востока и И.А.Машани». Алматы, 2007.  С. 190-197

11. Макежанов С.А. Некоторые аспекты обоснования удельных критериев и оценок как основы регулирования загрязнения окружающей среды. Труды Международной научно-технической конференции «Научно-технические и духовные ценности в наследии мыслителей Востока и И.А.Машани». Алматы, 2007.  С.186-190.

12.  Макежанов С.А. Удельный показатель потерь конечной продукции получаемой при работе теплоэнергетических предприятий. Вестник КазГАСА МОН РК. Алматы, 2006, С. 74-78

13.  Курманкожаев А., Макежанов С.А. Методика поэтапного регулирования выбросов вредных веществ по удельным оценочным критериям. Вестник КазГАСА МОН РК. Алматы, 2006, С. 101-104

14. Макежанов С.А. Формирование регуляционных компонентов ограничения загрязнения атмосферы. Вестник КазГАСА МОН РК. Алматы,2006,С.95-99

 

 

 

 

 

Мәкежанов  Сұлтанбек  Алмасбекұлы

 

Жылуэнергетикалық кәсіпорын  жағдайларында  атмосфералық  ауаның ластану деңгейін  үлестік бағалау әдістемесі  мен  шектеудің үлестік критерийлерін  әзірлеу.

                                       25.00.36-Геоэкология

Түйін

 

Зерттеу нысаны. Үлесті экологиялық  өлшемдер, ауаға тарайтын зиянды заттардың  үлесті шығарылуы, жылуэнергетика  отыны (жанармай) және олардың техникалық  сипатаммалары, қазандық  агрегаттары, ЖЭО.

Жұмыстың  мақсаты. Шет елдік  озық тәжірибелерін  пайдалана отырып, жылуэнергетикалық кәсіпорын жағдайларында  атмосфералық  ауаның ластану деңгейін  үлестік бағалау әдістемесі  мен  шектеудің  жаңарған  үлестік  критерийлерін  әзірлеу.

Жұмыстың  идеясы. Шет елдік тәжірибелерді  пайдалана отырып, озық  жүйелік-әдістемелік  еңбектердің  негізінде  атмосфераны  ластауды шектеу  технологиясын  теориялық-әдістемелік тұрғыдан  қамтамасыз ету.

Зерттеу  әдістері. Жүйелеу мен жіктеу теориясын, нормативтік-әдістемелік қамтамасыз  етудің  үлгілеу әдістерін,  ақпараттық  шараларды, ықтималдық- статистикалық  және экологиялық  талдаулар  теорияларын  қамтитын  жүйелік-талдамалық  әдіс пайдаланылды.

Ғылыми жаңалығы мен нәтижелері  мынадай:

* Ластауды шектеудің тиімділігі  мен  әсерлілігін қамтамасыз  етуге мүмкіндік беретін гигиеналық  экологиялық  нормативтердің үлестік  критерийлерінің  көрсеткіштерін қолдану арқылы ауаға тарайтын ластаушы заттардың  деңгейін үлестік бағалаудың жаңа құрылымдық-мөлшерлемелік әдістері  ойлап табылды.

* ауаға тарайтын зиянды заттарды шектеудің  технологиясы мен әдістерінің  толықтығын  қамтамасыз  етуге бағытталған өндірістер  қызметінің шектік  зиянды әсерлерді  ескере  отырып, әртүрлі  ауа қорғаушы, технологиялық  және  нормативтік-әдістемелік  шешімдер мен өлшемдік – құрылымдық сипатқа ие  болған  ауаны ластаудың  реттегіш компоненттерін қалыптастырудың  жүйелік-экологиялық  құрылымы жасалды.

* аталған тәсілді  параметрлеу негізінде энтропиялық  ақпараттық шараларды  пайдалану  негізінде  қол жеткізілген үлестік  критерийлер бойынша атмосфералық ауаны  ластау үдерістерін  реттеуді кезең-кезеңімен  жүзеге асыруға  мүмкіндік беретін  ауаға  таралатын  ластағыш заттардың  өсу деңгейін  болжаудың  жаңа  әдістері  табылды.

 Жұмыстың  ғылыми  маңыздылығы регуляциялық  компоненттердің тұжырымдамалық жүйелі-экологиялық  құрылымын, үлестік бағалау  әдістерін және  атмосфералық  ауаны ластау  деңгейін  ақпараттық болжауды  негіздеуде болып табылады.

 

 

 

Қорғауға келесі қағидалар мен нәтижелер  шығарылды:

-         атмосфералық  ауаны ластауды шектеудің регуляциялық  компоненттерін қалыптастырудың жүйелі-экологиялық құрылымдары,  бұрыннан белгілі экожүйелік  құрылымдарға  қарағанда, біртұтас және жалпылама экологиялық  негізде  үлестік-мөшерлемелік бағалау, модельдер  мен әдістердің  құрамдас экологиялық және техникалық-технологиялық шешімдерінің жан-жақты және  анағұрлым  толық  дифференцияланған бейнесін көрсетуді  қамтамасыз етуі  тиіс.

- атмосфералық  ауаға  зиянды  заттарды  шығару  деңгейін  реттеу  технологиясының  тиімділігі  мен  әсерлілігін  атмосфералық  ауаның ластану шектеуінің үлестік критерийлерін және үлестік бағалаудың жаңа әдістемесін   әзірлеу  негізінде  қамтамасыз етіледі.

-         жаңарған энтропиялық-ақпараттық бағалау мен үлестік критерийлерді қатыстыра отырып  әзірленген атмосфераның  ластану деңгейін болжау әдістемесі атмосфералық  ауаның ластануын сатылы-болжау шектемесінің  тиімділігі мен әсерлілігін  толық қамтамасыз  етеді.

 

Ғылыми қағидалардың, қорытындылар мен ұсыныстардың  негізделгенділігі  мен сенімділігі жылуэнергетикалық кәсіпорындар бойынша бастапқы экспериментальді-есепті  көрсеткіштер  көлемінің ауқымдылығымен  және экологиялы-технологиялық факторлармен, сондай-ақ,   жылуэнергетикалық кәсіпорындар  жағдайында атмосфералық  ауаға  зиянды  заттарды  шығаруды шектеудің үлестік-бағалық критерийлерінің есептік мәндерінің тәжірибеде қолдануға лайықтылығымен дәлелденді.

 

Жұмыстың  тәжірибелік маңыздылығы. Атмосфералық  ауа ластануын   үлестік бағалау критерийлерінің есептік  формуласы мен жүйелік-экологиялық  құрылымдық  нақты әдістеме түрінде  аяқталған  еңбек  дәрежесіне жеткізілуінде, ал олардың жүзеге асырыуы мынадай шараларды атқаруға мүмкіндік береді:

* үлестік-нормативтік  қамтамасыз  етудің озық  шет елдік тәжірибесін қолдануға және  атмосфералық  ауаны ластауды шектеудің  басты тұжырымдамасына  сәйкес  әр кәсіпорынның  өзіндік техникалық-технологиялық  ерекшеліктерін есептеудің және  соған тән көрсеткіштердің   тиімділігін арттыруға;

* жекелеген кәсіпорындарда  атмосфералық ауаны   ластауды шектеудің  үлестік критерийлері бойынша зиянды заттарды шығару деңгейін бағалау әдістемелігін жасауға негіз  болатын атмосфераға  зиянды  заттарды шығаруды реттеудің  нақтылығы мен әсерлілігін көтеруге;

* жаңарған  үлестік  критерийлер бойынша дайындалған атмосфераға зиянды заттарды  шығарудың өсуін болжау  әдістемесін қолдану арқылы ауаның ластану деңгейін реттеудің болжамды-сатылы технологиясын жетілдіруге.

Тәжірибені қолдану дәрежесі. Атмосфералық  ауаға зиянды  қалдықтарды  шығаруды  шектеу бойынша жасалған  үлестік бағалау  критерийлері  жылуэнергетикалық кәсіпорындар  жағдайларында тәжірибе жүзінде қолдануға қолайлылығы жөнінен табиғи-эксперименттік  тексеруден өтіп, сол  бойынша оның тиімділігі  мен  нақтылығы дәлелденді. Атмосфераны ластауды шектеудің   үлестік бағалау  критерийлері бойынша жасалған  әдістеме мен  зиянды  заттарды  шығаруды  болжаудың  сатылы  әдістемесі   жылуэнергетикалық кәсіпорындарда  енгізуге  ұсынылып  отыр.

 

Қолдану саласы:  жылуэнергетикалық кәсіпорындары, бұған ЖЭО, ЖЭС т.б. қоса кіреді. 

 

Экономикалық тиімділігі. Атмосфералық  ауаға зиянды  қалдықтарды  шығаруды  болжау  әдістемесі  мен   үлестік бағалау  критерийлерін  жасауды  енгізу  атмосфераны ластау  деңгейін  технологиялық  реттеудің, экологиялық  төлемдер  мен шешу процедураларын, экологиялық-экономикалық  зардаптарды бағалуды,  ЖЭО-да отын(жанармай) мен қазандық агрегаттарының  техникалық  және   жылутехникалық  сипаттамаларының нақтылығы  мен әсерілігін арттыруға мүмкіндік  береді. Бұл ретте экологиялық-экономикалық есептік тиімділік жылына 15,0 млн. теңгені құрайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Makezhanov Sultanbek Almasbekovich

 

The resume

 

Dissertational work: Elaboration of specific limit criteria and methods of specific evaluation of pollution level of atmospheric air in condition of the heat and power engineering enterprises.

 

25.00.36  “Geoecology”

 

Conclusion

 

Research. Specific ecological sizes, specifically secretion of harmful discharges, fuel and energy, also their technical description, boilers, heat and power stations.

 

The purpose of this work is to elaborate modified specific criteria of limitation and methodic of specific assessment of the atmospheric contamination with attracting the progressing experience of the foreign countries.

 

Work idea contained in theoretically methodological technology providing the limitation of atmospheric contamination in base of progressive methodical system elaboration with attracting the experience of foreign countries.

The following object are set to achieve these aims:

To conduct the analyze of the experience of developed foreign countries by using the specific criteria of evaluation for limitation of harmful substances.

-substantiate systematically ecological structure, formation of regular components and leading conception limitation off pollutant emissions to atmosphere by specific estimate criteria.

-to prepare the effective methodic of evaluation level of pollutant emissions with attracting of specific criteria of their regulation.

-to prepare rational methodic of  forecasting of level of pollutant emissions to the atmosphere with attracting specifically –evaluation criteria limitation.

-to conduct the technological calculation of specific criteria of  evaluation pollutant emissions with burning of fuels by the data base of the heat and energy enterprises.

 

Research methods. Used the system-analytical approach, including the system of  theory and classification, modeling methods of normative-methodical provision, informatical measures, statistic and ecological analyses.

 

Main positions submitting for protection.

1.Systematic-ecological structures of formation of regular components of limitation of atmospheric contamination, unlike of popular ecosystematical structure, also to provide differentiated and comprehensively reflection of ecological and technological decisions specific standardization evaluation, models and methods on united and integrity base.

2. Effectiveness of technology regulate of level of pollutant emission to the atmosphere providing  in the base of elaboration of new methodic of specific evaluation and specific criteria limitation of atmospheric contamination of by separately sources.

3.The developed methodology of the pollution level forecasting with the help of modified entropic and informational estimates and specific criteria provides sufficient efficiency of  forecasting and construction of the atmospheric air pollution fulfilled stage by stage.

 

Practical value and realization of the thesis is included in the fact  that it is ended with completed  developments that are presented by concrete methodologies systemic and ecological structures and calculative formula of specific assessment criteria of atmospheric air pollution construction. Their realization will give the opportunity to:

-use progressive overseas experience concerning the specific and normative provision and increase the registration efficiency of individual technique-technological characteristics of each source and the indices which are characteristic for it in conformity with the regulating concept of atmospheric air pollution construction.

-to raise the reliability and effectiveness  of  regulations and pollutant emit ions to atmosphere, methodical base of this elaborated methodic of estimate level of pollutant emissions by specific criteria limitation of atmospheric  contamination by separate sources.

-to improve the technology of pollution level forecasting limitation atmospheric contamination with the attracting of elaborating methodic of forecasting of dynamic of pollutant emissions to atmosphere by specific modified criteria.

 

Territory of application.  The developed  specific estimated criteria  of restriction of emissions of harmful substances  in atmospheric air has passed  natural-  experimental check of a practical  acceptability for conditions of enterprises on which their reliability and  efficiency are  confirmed. The developed technique of an estimation of specific criteria of restriction of pollution of an atmosphere and a technique of stage – by – stage forecasting of emissions of natural substances  are recommended to introduction at the enterprises of power system.

 

Application sphere, heat and energy enterprises, including heat and energy centers,   heat and energy centers etc.

 

Economical effect:

Introduction of elaborated methods of specific criteria and methods of forecasting of pollutant emissions to the atmosphere helps to improve the effectiveness of technology  and regularity of atmospheric contamination: ecological payment and permission procedure, the evaluation of ecological-economical results,  technical and heating engineering description of fuel and boilers in heat and energy centers. The ecological economical effectiveness of this project is 1.5 million tenge in a year.

 

Scientific level  of the done  work in comparison with high achievements in the given sphere. The scientific concepts lead by dissertational work in the specific – normative direction, made through the analysis and estimations with the limits of economic the developed countries proves it.

Conformity to a modern scientific and technical level. Development Scientific criteria, a problem of use and the importance  of ecological problems at present time. And one of effective scientific spheres of ecology. Studying  of a practicality of a scientific problem and a course of its realization all will increase at the state level.