 |
Модели производственных процессов с точки зрения экологии.
|
|
|
|
Экологизация производственных процессов
1. Модели производственных процессов с точки зрения экологии.
2. Показатели экологизации производственных процессов.
3. Основные направления снижения природоемкости и экологизации производства.
Современная социально-экономическая ситуация ставит перед предприятиями проблемы выживания, получения устойчивой прибыли в долгосрочном периоде и др. На этом фоне проблемы охраны окружающей среды, хотя и понимаются как весьма важные, отступают на последнее место, воспринимаются и руководством предприятии и его работниками как навязанная сверху функция, затраты на которую являются излишними. Стратегия предприятия в отношении охраны окружающей среды сводится к экономии затрат на систему управления экологической деятельностью, отказу от внедрения прогрессивных методов очистки, сокращения вредных отходов производства. Финансирование этого рода деятельности на предприятии проводится по остаточному принципу.
Однако экологическая ситуация в стране является весьма напряженной. Это заставляет искать возможность поставить экологическую деятельность если не на уровень первых приоритетов предприятия, то хотя бы на уровень обеспечивающих служб.
Поэтому основой рациональной деятельности хозяйствующего субъекта любой отрасли экономики страны на современном этапе развития будет постоянное стремление к повышению экологической безопасности производства, или, иначе, «экологизации» производственных процессов.
Модели производственных процессов с точки зрения экологии.
Любой производственный процесс представляет собой некоторую систему, органически связанную с внешней средой. Такая производственная система получает из окружающей среды исходное сырье, материалы, энергию, а отдает в нее готовую продукцию и всевозможные отходы. Функционирование системы осуществляется благодаря потоку энергии, подводимой извне (электрической, солнечной и т.п.) либо генерируемой внутри системы за счет физико-химических процессов. К отходам относятся все вещества и материалы, тепловые выбросы, физические и биологические агенты, которые попадают во внешнюю среду и в дальнейшем уже не участвуют в получении продукции или энергии.
|
|
|
Рис. 1. Принципиальные модели технологических процессов:
А незамкнутый; Б замкнутый; В изолированный
Если пользоваться представлениями термодинамики, то, как и все системы, технологические процессы в принципе подразделяются на три категории: незамкнутые (открытые), замкнутые и изолированные. Они представлены на рис. 1 в виде блоковых моделей. Абсолютное большинство реальных технологических процессов относятся к категории незамкнутых (открытых). Замкнутыми считаются такие системы, у которых отсутствует обмен с внешней средой веществом, но возможен обмен энергией. Технологическим аналогом замкнутой системы может служить такой процесс, в котором полностью отсутствуют отходы химических веществ твердые, жидкие и газообразные выбросы. Например, конечная сборка изделия из готовых деталей. Теоретически возможны и изолированные процессы, которые не дают ни материальных, ни энергетических отходов.
В общем случае все технологические процессы можно рассматривать с точки зрения их экологического соответствия. Относительно экологичными можно считать такие технологические процессы и производства, воздействие которых на окружающую среду в рамках определенных количественных соотношений не нарушает нормального функционирования природных экосистем. Неэкологичные техпроцессы создают повышенную техногенную нагрузку и оказывает негативное воздействие на состояние окружающей природной среды.
|
|
|
Неэкологичным может быть любой технологический процесс. Так, замкнутый техпроцесс, не имеющий отвода химических веществ в окружающую среду, нельзя считать экологичным, если он сопровождается вредными физическими воздействиями: тепловыми выбросами, шумами, электромагнитными полями и т.п.
Экологичность производственных процессов можно оценить с помощью метода сырьевых балансов, который основан на законах сохранения: масса всех используемых ресурсов (сырья, топлива, воды и т.п.) в конечном итоге равна массе готовых продуктов и промышленных отходов. Рассмотрим схемы материальных потоков в производствах разной степени замкнутости (рис. 2). Приняты следующие обозначения:
Рис. 2. Материальные потоки в производственных процессах различной степени замкнутости
R поток ресурсов (исходное сырье, основные и вспомогательные материалы, полуфабрикаты);
W поток отходов (химические вещества и энергия), загрязняющий среду и уносящий определенную часть полезных ресурсов;
Wy поток уловленных отходов;
Р поток готовой продукции.
Незамкнутому производственному процессу (рис. 2, А) соответствует следующее уравнение материально-технического баланса:
R = Р + W = (R – Wy) + W. (1)
Скобки в уравнении указывают на единство потока (ресурсов и отходов). «Отходность производства» можно оценить по коэффициенту Котх = W/R. Соответственно коэффициент безотходности Кб = Р/R.
Производственный процесс, предусматривающий очистку загрязняющих потоков, представлен схемой 2, Б, а при использовании уловленных веществ Wy в качестве вторичного сырья схемой 2, В. В последнем случае материально-технический баланс описывается системой уравнений:
(R + Wy) = (R + Wy W)+W;
W = (W Wy) + Wy.
В замкнутом производственном цикле (рис. 2, Г) происходит полная переработка и утилизация потока отходов Wy, который вновь возвращается в сферу производства. Здесь потоки W и Wy количественно равны, а поток готовой продукции Р соответствует потоку R.
В ряде работ рассматриваются математические модели экологичности техпроцессов с различными схемами входных, промежуточных и выходных потоков. В качестве характеристик потоков принимаются не только массовые расходы вещества, но и его концентрации, температура, давление, расход тепла и другие физические параметры, связанные между собой балансовыми уравнениями. Методы моделирования производственных процессов оказываются полезными при решении задач оптимизации технологий по экологическим критериям.
|
|
|
|
|
|
