CC BY
33
УДК 628.511.510.42:54
А. Н. Пестряев
Характер связи между производительностью, сроком эксплуатации промышленного предприятия и его выбросами в атмосферу
Уфимский государственный нефтяной технический университет 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1
Проведен статистический анализ связи между количеством выпускаемой продукции, объемом выбросов нормируемых загрязняющих веществ и сроком эксплуатации промышленного оборудования на примере одного из крупных промышленных предприятий г. Стерлитамака — ЗАО «Каучук» с 1994 по 2004 гг. Для разных источников выбросов эти зависимости носят индивидуальный характер. На примере источников выбросов цеха Е-2, показано наличие достоверных зависимостей между объемом выбросов загрязняющих веществ и сроком службы оборудования. Делается заключение о необходимости учета срока службы оборудования при определении конкретных объемов выбросов в атмосферу.
Ключевые слова: выбросы в атмосферный воздух, срок эксплуатации оборудования, производительность.
Специфика экологической ситуации, сложившейся в России заключается в том, что даже по официальным данным износ производственных мощностей большинства промышленных предприятий превышает 70% 1 2. За последнее десятилетие в Российской Федерации произошло значительное ухудшение показателей относительных выбросов и сбросов загрязняющих веществ на единицу валового внутреннего продукта, характеризующих экологическую эффективность национальной экономики. Снижения уровней загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод, почв и морской среды, адекватных спаду производства, не произошло. Ожидаемый подъем экономики в условиях моральной и физической изношенности основных фондов и технологического оборудования при сохранении недостаточно эффективных механизмов государственного регулирования природоохранной деятельности может привести к существенному росту уровней загрязнения окружающей природной среды, угрожающих экологической бе-
3
зопасности 3.
Другими существенными факторами, влияющими на уровень воздействия промышлен-
ности на окружающую среду, являются массовое снижение выпуска товарной продукции, неритмичность работы, изменение сырьевой базы многих промышленных предприятий.
Вследствие этого, проблема адекватной оценки загрязнения урбанизированных экосистем приобретает особую важность при наличии на ней разнообразных источников загрязнения и, прежде всего, промышленных предприятий, способных причинять вред, как в повседневном режиме работы, так и в результате нештатных (аварийных) ситуаций.
Один из основных путей поступления загрязняющих веществ в окружающую среду — выбросы промышленных предприятий в атмосферный воздух.
Многообразное отрицательное влияние атмосферных загрязнений на естественные и антропогенные экосистемы обуславливает жесткие требования нормативов, регламентирующих содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и соответствующий надзор за деятельностью предприятий.
Последние доводы обуславливают необходимость количественной оценки влияния таких факторов как, массовое снижение выпуска товарной продукции, неритмичность работы предприятий, существенная изношенность основных фондов на уровень промышленных выбросов в атмосферу. В литературе, характеризующей данную проблему, высказываются полярные точки зрения — с одной стороны существует мнение, что данные факторы оказывает незначительное влияние на общую картину промышленного загрязнения атмосферы городов 4, а с другой, что уровень экологической безопасности промышленных предприятий России приближается к критическим значениям.
С целью получения конкретных количественных данных нами проведен анализ связи между количеством выпускаемой продукции, объемом выбросов нормируемых загрязняющих веществ и сроком эксплуатации промыш-
Дата поступления 20.05.08
ленного оборудования на примере одного из крупных промышленных предприятий г. Стерлитамака — ЗАО «Каучук» с 1994 по 2004 гг.
Отбор и анализ проб промышленных выбросов производили специалисты СП УГАК (Стерлитамакское подразделение Управления государственного аналитического контроля Министерства природных ресурсов Республики Башкортостан).
В качестве изучаемых объектов использованы - цеха Е-2, И-5В, И-11 (ЗАО «Каучук»). Ниже приведена их краткая характеристика.
Цех Е-2 предназначен для выделения, сушки и упаковки бутадиен-метилстирольных каучуков, получаемых методом эмульсионной полимеризации, введен в эксплуатацию в 1960 г.
Выделение каучуков из латекса осуществляется методом каскадной коагуляции раствором хлористого натрия, подкисленного серной кислотой. Скоагулированный каучук выделяется в виде ленты на лентоотливочных машинах. Сушка каучука осуществляется в многоходовых сушилках непрерывного действия в потоке горячего воздуха. Воздух, насыщенный парами воды и легколетучими продуктами (в основном а-метилстиролом), выбрасывается через воздуховод в атмосферу
Отбор проб промышленных выбросов и их анализ на содержание б-метилстирола производился из следующих вытяжных систем: ВС-11, ВС-18, ВС-19, ВС-20, ВС-39, ВС-40, ВС-41, ВС-42, ВС-43 (источники выбросов № 502078, 502076, 502081, 502084, 502075, 502080, 502083, 502088, 502091).
Цех И-5В предназначен для выделения, обезвоживания, сушки, брикетирование крошки изопренового каучука, упаковки и транспортировки готовой продукции. Цех введен в эксплуатацию в 1984 г. (после взрыва в 1982 г.). Выделение крошки каучука из раствора полимеризата осуществляется методом водной дегазации.
В качестве объекта исследования использовалась стадия усреднения суспензии крошки каучука. Отбор проб промышленных выбросов и их анализ на содержание изопрена, изопентана и изоамиленов производился из воздушек аппаратов поз 520/1-3 (источники № 504271, 504272, 504273).
Цех И-11 предназначен для производства катализаторов различных марок, используемых в процессах дегидрирования изопентана в изоамилены, изоамиленов в изопрен, для частичной переработки и утилизации отработан-
ного катализатора, производства сухого пигментного порошка, применяемого для изготовления красок. Цех введен в эксплуатацию в 1966 г. Одно из отделений цеха И-11 предназначено для производства катализатора ИМ-2201, применяемого для дегидрирования изопентана в изоамилены. Технологический процесс состоит из следующих стадий: подготовка сырья, приготовление рабочих растворов, осаждение, сушка, активация, загрузка готового катализатора в железнодорожную или автоцистерну. Основное количество выбросов образуется на стадии сушки и активации катализатора.
Отбор проб промышленных выбросов и их анализ на содержание катализаторной пыли и оксида хрома (VI) проводился из источника выбросов № 506509.
Статистическую обработку данных проводили с использованием стандартных методов по программе «Statistica-5.0 for Windows». Оценку значимости различий среднеарифметических значений проводили с использованием t-критерия Стьюдента и F-критерия Фишера при надежности измерений (а = 0.95).
В качестве зависимой переменной y была выбрана величина выброса загрязняющих веществ из источников промышленных выбросов, г/с.
В качестве независимых переменных были выбраны величина производства готовой продукции x, т/месяц (или т/год) и срок эксплуатации промышленного оборудования г, лет.
В табл. 1 приведены результаты расчетов.
Из табл. 1 видно, что достоверные коэффициенты множественной корреляции зависимости объема выбросов от срока эксплуатации и производительности получены для источников выбросов цеха Е-2 № 502075, 502080, 502083 (загрязняющее вещество — б-метилсти-рол) и для источника выбросов № 504272 (загрязняющие вещества — изопрен; изопентан и изоамилены). Ранее для данных источников нами было показано 5' 6' 7, что достоверная корреляция между объемом выбросов и производительностью предприятия является частным случаем. В отношении влияния на величину выбросов срока эксплуатации оборудования получены достоверные положительные зависимости для источников 502076, 5020075, 502080, 502083 цеха Е-2, приведенные на рис. 1—4.
Существующая практика расчета и нормирования объема выбросов загрязняющих ве-
о
ществ , основана на допущении положитель-
Таблица 1
Показатели, характеризующие связь между анализируемыми параметрами
№ источника выбросов Парные коэффициенты корреляции Частные коэффициенты корреляции Множественный коэффициент корреляции Еуихг Величина выборки N
Гху rxz rxyOz YyzUx
Цех Е-2; Загрязняющее вещество: ?-метилстирол
502078 —0.32 0.44 —0.78 0.039 0.32 —0.75 0.44 5
502076 —0.14 0.55* —0.59* 0.23 0.58* —0.62* 0.59 13
502081 0.01 0.12 —0.37 0.06 0.13 —0.37 0.13 17
502084 —0.4 0.55 —0.76 0.03 0.41 —0.70 0.55 6
502075 —0.1 0.65* —0.39* 0.16 0.67* —0.43* 0.67* 33
502080 0 0.53* —0.56* 0.36 0.64* —0.66* 0.64* 19
502083 —0.49 0.79* —0.85* 0.39 0.81* —0.86* 0.86* 9
502088 —0.09 0.56 —0.23 0.04 0.55 —0.22 0.56 10
502091 —0.27 0.83 —0.43 0.1 0.82 —0.38 0.83 5
Цех И-5В; Загрязняющие вещества: 1 — изопрен; 2 — изопентан; 3 — изоамилены
504271 (1) 0.54 —0.28 —0.83* 0.65 0.36 —0.84* 0.62 7
504271 (2) 0.49 —0.22 —0.83* 0.63 0.38 —0.85* 0.59 7
504271 (3) 0.37 —0.05 —0.83* 0.63 0.49 —0.87* 0.59 7
504272 (1) 0.35 —0.94* —0.51 —0.16 —0.94* —0.57 0.95* 6
504272 (2) 0.30 —0.93* —0.51 —0.21 —0.95* —0.66 0.95* 6
504272 (3) 0.28 —0.92* —0.51 —0.23 —0.94* —0.67 0.94* 6
504273 (1) 0.30 —0.17 —0.68 0.26 0.05 —0.67 0.30 7
504273 (2) —0.30 0.33 —0.68 —0.11 0.18 —0.64 0.34 7
504273 (3) —0.22 0.57 —0.68 0.23 0.59 —0.69 0.61 7
Цех И-11; Загрязняющие вещества: 1 — пыль катализаторная; 2 — оксид хрома (VI)
506509 (1) 0.67 —0.43 —0.82* 0.75 0.28 —0.79* 0.70 7
506509 (2) 0.07 —0.28 —0.82* —0.28 —0.39 —0.83* 0.40 7
* — зависимость достоверна при 95%-м уровне вероятности.
—□— Норматив предельно-допустимого выброса
Рис. 1. Зависимость между выбросами а-метилстирола и сроком эксплуатации оборудования на примере ист. № 502076 (ВС-18) цеха Е-2 в период с 1997 по 2002 гг.
ной связи между объемом произведенной продукции и объемом выбросов. Полученные нами результаты показывают, что в отношении изношенного оборудования подобные зависимости не достоверны. Между тем, зависимости между сроком работы оборудования и величиной выброса в официально утвержденные методики не включены, что делает расчеты не
точными.
Отметим, что единого уравнения, по которому может производиться расчет величины выбросов, не существует. Все подобные зависимости имеют индивидуальный характер. В этой ситуации большое значение приобретает информация по контролю источников выбросов, которую имеют в своем распоряжении органы госу-
3,5
8 S Sí
-O s
£
M
i1
rn
> É ra
3 2,5 2 1,5 1
0,5 0
о о
о о y = 0,3068z - 11,196 R2 = 0,4238
8
□------ — о 0 ------------Q
9 о -0-,-,-
36
37
38
39
40
41
42
43
44
г срок эксплуатации оборудования, лет
■ — норматив предельно-допустимого выброса
Рис. 2. Зависимость между выбросами а-метилстирола и сроком эксплуатации оборудования на примере ист. № 502075 (ВС-39) цеха Е-2 в период с 1997 по 2003 гг.
5
4,5
о 4 п 18 а 3,5
2,5
ю
■Q Ш
га
I __
I I 2
Ц И
S-& 1,5
* É Я 1
0,5
0
36
38 39 40 41
z срок эксплуатации оборудования, лет
■ — Норматив предельно-допустимого выброса
Рис. 3. Зависимость между выбросами а-метилстирола и сроком эксплуатации оборудования на примере ист. №502080 (ВС-40) цеха Е-2 в период с 1997 по 2002 гг.
2,5
8 S
si
л S
£ Б i
И
<и л rn ТГ
> É
1,5
0,5
y = 0,2861z - 10,133 R2 = 0,6287
36 37 38 39 40 41
г срок эксплуатации оборудования, лет
42
-□— Норматив предельно-допустимого выброса
Рис. 4. Зависимость между выбросами а-метилстирола и сроком эксплуатации оборудования на примере ист. № 502083 (ВС-41) цеха Е-2 в период с 1997 по 2001 гг.
2
0
дарственного экоаналитического надзора.
Планируемый Правительством Российской Федерации подъем экономики основан на использовании морально и физически изношенного технологического оборудования и в данных условиях приобретает особую важ ность обеспечение адекватного контроля за экологически безопасной работой этого оборудования. При осуществлении подобного контроля фактор срока работы оборудования становится экологически значимым.
Литература
1. Першин О. Дешевых решений уже не осталось / Стерлитамакский рабочий, 2006.— 7 дек.
2. Мусина А. Треснутое, склеенное и еле живое / Вечерняя Казань, № 166, 9 окт. 2002.
3. Джангиров Д. А. Материалы Росгидромета к парламентским слушаниям «Воздухоохранная деятельность: трансграничный, федеральный и региональный аспекты». // Охрана атмосферного воздуха: Трансграничный, федеральный и региональный аспекты: Сборник статей по материалам Парламентских слушаний Комитета по науке, культуре, образованию, здравоохранению и экологии Совета Федерации, Мос-
ква.- М., 2002.- С. 106.
Концепция обеспечения экологической безопасности г. Москвы.- М., 2000.
Пестряев А. Н. Исследование зависимостей между производственными показателями промышленных предприятий и их выбросами в атмосферу на примере г. Стерлитамака. // Экология урбанизированных территорий.- .2007.— № 4.- С. 41.
Пестряев А. Н., Зейферт Д. В. Анализ зависимости между величиной выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и объемом производимой продукции на уровне отдельного предприятия. // Актуальные проблемы химической технологии и подготовки кадров. Материалы всероссийской научно-практической конференции (г. Стерлитамак 28-29 сентября 2006 г.).- Уфа., 2006.- С. 305. Пестряев А. Н., Зейферт Д. В. Оценка взаимосвязи между выбросами промышленного предприятия и его производственными показателями. // Башкирский экологический вестник.-2007.- № 1 (17).- С. 7.
Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух (дополненное и переработанное). СПб.: НИИ Атмосфера, 2005.- 210 с.
4
5
6
7
8
