6. 5. Газовая промышленность. Глава 7.  окружающая среда как система. 7. 1. Энерго- и ресурсосбережение и промышленная экология

6. 5. Газовая промышленность

Основная задача газовой промышленности – добыча и разведка природ-

ного газа, газоснабжение по газопроводам, производство искусственного газа

из угля и сланцев, переработка газа, использование его в различных отраслях

промышленности и коммунально-бытовом хозяйстве.

В газовой промышленности энерго- и ресурсосбережение планируется

осуществлять за счет:

- технического перевооружения газотранспортных систем с заменой

низкоэкономичных газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом на высокоэкономичные с КПД 36–43 % (в комплекте с теплоиспользующим оборудованием);

- внедрения низконапорных технологий транспорта газа;

- широкого применения эффективных систем управления и антипомпажного регулирования;

- совершенствования системы измерения расхода газа;

- внедрения высокоэффективного утилизационного оборудования, в

том числе регенераторов, подогревателей газа и теплообменников;

- использования парогазовых установок для приводов нагнетателей газа

и электрогенераторов;

- углубления комплексной переработки газа с извлечением ценных

компонентов: серы, этана, пропан-бутана, гелия, водорода, и др.;

- увеличения на 15–20 % доли электропривода в системе транспорта газа, внедрение регулируемого привода;

- применения газорасширительных турбин на газораспределительных

станциях и пунктах магистральных газопроводов для производства дополнительной электроэнергии без дополнительных затрат топлива;

- снижения удельного расхода газа на собственные нужды на 20–25 %

- использования вторичных энергоресурсов газокомпрессорных станций на цели теплоснабжения.

 

 

Глава 7.  ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА КАК СИСТЕМА

7. 1. Энерго- и ресурсосбережение и промышленная экология

Окружающей средой принято считать все, что нас окружает, с чем мы прямо или косвенно связаны в своей жизни и деятельности. Это целостная сис­тема взаимосвязанных природных и созданных человеком объектов и явлений, включая физические, химические, биологические и социальные. В широком смысле слова окружающей средой следует называть нашу планету с ее биосфе­рой и космическое пространство, воздействующее на нас. Однако, учитывая существующий уровень взаимодействия человека и космоса, достаточно целе­сообразно и обоснованно подразумевать под окружающей средой лишь земную кору и биосферу.

Биосфера - оболочка Земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов, населяющих поверхность суши, почву, нижние слои атмосферы, гидросферу. В своей основе биосфера представляет собой результат взаимодей­ствия живой и неживой материи. По последним данным, толщина биосферы со­ставляет 40-50 км. Она включает в себя нижнюю часть атмосферы до высоты 25-30 км (до озонового слоя), практически всю гидросферу и верхний слой ли­тосферы до 5 км.

Современное учение о биосфере создал выдающийся русский ученый В. И. Вернадский (1863-1945). Он доказал, что все три оболочки Земли - атмо­сфера, гидросфера и литосфера - воедино связаны живым веществом, которое непрерывно оказывает воздействие на неживую природу, преобразуя и формируя облик планеты. Согласно учению о биосфере, к природе надо подходить как к единому целому, как к системе, все части которой тесно связаны друг с другом.

Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы является круговорот веществ и превращение энергии. Круговорот слагается из множест­ва процессов превращения и перемещения веществ (таких, как круговорот воды на Земле, кислорода, углерода, азота, минеральных веществ). На рис. 7. 1. пока­зана схема циркуляции кислорода, диоксида углерода и воды.

 

 

 

 

Живые существа поглощают кислород и выделяют СО₂ и Н₂О. Отходы живых существ (и они сами после их смерти) как конец существования индиви­дуальных организмов остаются на поверхности Земли и попадают в почву. В замкнутой системе такое однонаправленное движение веществ должно при­вести к установлению устойчивых соединений и к прекращению всяких пре­вращений, термодинамическому равновесию. Однако Земля имеет мощную внешнюю подпитку в виде энергии Солнца, которая не позволяет затихать про­цессам превращения веществ на Земле. Решающее значение в истории образо­вания биосферы имело появление на Земле так называемых автотрофных рас­тений, способных улавливать солнечную энергию и синтезировать органиче­ские вещества из минеральных соединений. Фотосинтез до В. И. Вернадского рассматривался как собственно биологический процесс, как процесс самоподдержания жизни путем улавливания лучистой энергии Солнца. Благодаря фото­синтезу меняется весь облик Земли, осуществляется биогеохимический круго­ворот веществ в природе.

Неорганические и органические соединения от всех живых организмов и растений, попав на поверхность Земли и в почву, также перерабатываются мик­роорганизмами и другими живыми существами, например червями, в почвен­ном слое, называемом гумусом, обеспечивая поставку растениям необходимых им элементов. На рис. 7. 1 показаны только азот (N), фосфор (Р) и калий (K) как основа известных удобрений. Жизнь растений позволила замкнуть круговорот веществ в природе и через почву.

Общая масса живого вещества Земли исчисляется сотнями миллионов тонн и включает 500 тысяч видов растений и 1, 5 млн видов животных. Полага­ют, что биомасса микроорганизмов достигает многих миллиардов тонн. Еже­годный прирост живого вещества за счет фотосинтеза равен 8, 8 • 10¹¹ т.

Описанный круговорот веществ на Земле, поддерживаемый солнечной энергией, - круговая циркуляция веществ между растениями, микроорганизма­ми, животными и другими живыми организмами - называется биологическим круговоротом веществ, или малым круговоротом. Время полного обмена веще­ства по малому круговороту зависит от массы этого вещества и интенсивности процессов его продвижения по циклу и оценивается в несколько сот лет.

Кроме малого круговорота, существует большой (геологический) круго­ворот. Часть веществ попадает в глубинные слои Земли (через донные отложе­ния морей или иным путем), где происходят медленные превращения с образо­ванием различных соединений, минеральных и органических. Процессы геоло­гического круговорота поддерживаются в основном внутренней энергией Зем­ли, ее активного ядра. Эта же энергия способствует выходу веществ к поверх­ности Земли. Тем самым большой круговорот веществ замыкается. Он занимает миллионы лет.

На рис. 7. 1 показан круговорот не для всех веществ и элементов. Круговорот веществ установился в результате длительной эволюции Земли. Устано­вившееся Великое равновесие природы обеспечивает гармоничное равновесие между составляющими системы - гидросферой, атмосферой, литосферой и биосферой и их частями.

В указанной на рисунке схеме человек выделен среди всех живых организмов. Прочие живые организмы можно условно назвать «пассивными», т. е. они обеспечивают свое существование, потребляя только то, что необходимо для поддержания их жизни и воспроизводства. Человек отличается от других живых организмов своей активной деятельностью в биосфере. Ему необходимо обеспечивать комфортность своего существования, удовлетворять возрастаю­щие потребности материальной жизни и интеллектуального развития. Челове­чество активно использует природные ресурсы - создает промышленность, сельское хозяйство, развивает инфраструктуру, обустраивает быт.

На протяжении всего многовекового существования человек своей деятельностью оказывает влияние на Великое равновесие природы. Сейчас вмеша­тельство человека стало настолько большим, что можно выделить еще одно глобальное движение веществ, сравнимое с природными потоками биологиче­ского круговорота. На рис. 7. 1 это показано через промышленность. Пока этот поток не замкнут. Пагубное воздействие изменения равновесия на все живое может сказаться сразу, но может аккумулироваться и привести к губительным последствиям глобального характера спустя значительное время. Человечество долгое время полагалось на то, что природа сама залечивает нанесенные ей ра­ны и что природные ресурсы не могут быть исчерпаны. К любым возобновляе­мым природным ресурсам следует подходить как к единому целому, а не как к механической сумме различных видов ресурсов и источников энергии. В этом и состоит главная идея, требующая нового практического подхода к природной среде, окружающей человека.

Наука, изучающая условия существования живых организмов, их взаимо­связь друг с другом и со средой, в которой они обитают, называется экологией. Слово «экология» происходит от греческих слов ekos - дом, logos - наука. Этот термин был впервые использован в 1866 г. биологом-дарвинистом Э. Геккелем.

Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю. Систематические экологические исследования начаты только в XX веке, хотя вся история развития жизни на нашей планете - это одновременно история эко­логических отношений. Человек нарушал экологическое равновесие уже в тот отдаленный период, когда уничтожал леса, создавая поля и пастбища, но эти нарушения носили локальный характер и не вызывали глобальных последствий для всего живого на Земле. На каждом этапе развития человеческого общества воздействие человека на природу определялось состоянием производительных сил; оно особенно возросло с появлением машинной технологии и достигло максимума в период научно-технической революции.

Отрицательное воздействие развития производства на природу сводится к трем главным аспектам: истощению естественных ресурсов, загрязнению ок­ружающей среды и нарушению экологического равновесия и, как следствие, ухудшению условий жизни людей. Очевидны два противоречия. С одной сто­роны, природа должна быть сохранена во имя процветания человечества, с дру­гой - прогресс и процветание человечества невозможны без интенсивной экс­плуатации природной среды. На современном уровне развития рост производи­тельных сил не только увеличивает наши возможности, но и уменьшает их, снижая потенциал природных ресурсов. Поэтому, выбирая цели, которые чело­вечество хочет достичь, необходимо прогнозировать их результативность по показателям экономического подъема общества, его социального развития и сохранения рабочего потенциала природных ресурсов.

В 1968 г. в Париже состоялась встреча ученых-экологов, на которой впервые был поставлен вопрос о последствиях загрязнения окружающей среды и ответственности науки, производства и политики за состояние биосферы. Конференция ООН в Стокгольме (Швеция) в 1972 г. приняла декларацию, со­держащую 26 принципов, которыми должны руководствоваться в своей дея­тельности, направленной на охрану природы и рациональное использование природных ресурсов, все государства. На этой конференции учрежден Всемир­ный день окружающей среды, который отмечается ежегодно 5 июня.

В настоящее время нет недостатка в прорицателях глобальной катастро­фы, которую якобы готовит технический прогресс. Предотвратить предрекае­мый экологический кризис может и должна разумная деятельность человека, основанная на глубоком понимании естественных биотических циклов, обнов­ляющих и восстанавливающих природную среду.

Поэтому в экологии как науке о существовании живых веществ в природе выделено направление - промышленная экология как раздел общей экологии, изучающей взаимосвязь, взаимодействие объектов хозяйственной деятельности человека (предприятие, город, сельское хозяйство, гидротехническое сооруже­ние и т. п. ) с окружающей средой. Объем и влияние деятельности человека на природу стало таким, что в качестве составляющей ее можно выделить техно­сферу, созданную человеком. Предметом изучения промышленной экологии стала техносфера как элемент всей экосферы, включающей гидросферу, атмо­сферу, литосферу, биосферу и техносферу.

Современный научно-технический прогресс связан с постоянным ускоре­нием темпов потребления природных ресурсов и развития производств. Древне­му человеку для удовлетворения всех жизненных потребностей было необходи­мо 18 химических элементов и их сочетаний, к XVIII веку - 28, в XIX веке - 47, в начале XX века - 59. Сейчас используется около 100 элементов и их соединений.

Темпы использования запасов полезных ископаемых продолжают нарас­тать. Так, за последние 20 лет потребление нефти возросло в 4 раза. То же са­мое происходит с железными рудами, фосфатами и другими минералами. Из 200 видов полезных ископаемых наиболее активно используется 30. Однако из- за несовершенства технологии добычи и переработки теряется почти половина металлов и третья часть химического сырья. В целом прямой выход в техноло­гической цепи «сырье - целевой продукт» редко превышает 10 %, т. е. из каж­дой тонны природного сырья полезно используется лишь 100 кг и образуется до 900 кг различных отходов.

Сложившийся характер потребления сырьевых ресурсов приводит к не­удержимому росту объема отходов. Огромное количество их попадает в атмо­сферу в виде пылегазовых выбросов и со сточными водами в водоемы, что от­рицательно сказывается на состоянии окружающей среды. В атмосферу плане­ты ежегодно выбрасывается более 300 млн т оксида углерода, более 50 млн т углеводородов, около 200 млн т диоксида углерода, 53 млн т оксидов азота, 200-250 млн т различных аэрозолей, 120 млн т золы. Более всего загрязняют атмосферу теплоэнергетика, черная и цветная металлургия, химическая про­мышленность. Стремительно увеличивается объем накопления твердых отходов.

В промышленный оборот вовлекаются все новые виды полезных иско­паемых, к которым теперь предъявляются повышенные требования. Нефть дол­гие годы была только топливом, потом стала широко использоваться в химиче­ском производстве, а теперь - и в получении белковых веществ. Значительно расширилась сфера потребления металлов, особенно редких.

Потенциальной сферой добычи полезных ископаемых является для чело­века лишь оболочка земного шара в несколько десятков километров, хотя за миллиарды лет своего существования наша планета создала огромнейшие запа­сы минеральных ресурсов. Не все они пока доступны человеку. На глубине 10-20 км определен средний химический состав земной коры. Двенадцать эле­ментов в сумме составляют 99, 29 %. Более всего в земной коре содержится ки­слорода и кремния; другие ценные элементы, имеющие промышленное значе­ние, находятся в относительно небольшом количестве. Ниже приведен средний химический состав [в % (масс. )] земной коры на глубине 10-20 км:

 

—	кислород	49, 13
—	кремний	26, 00
—	алюминий	7, 45
—	железо	1, 20
—	натрий	2, 40
—	калий	2, 35
—	магний	2, 35
—	водород	1, 00
—	титан	0, 61

 

Природные ресурсы, как и энергетические, можно разделить на 3 группы: практически невозобновляемые, возобновляемые в отдаленном будущем и во­зобновляемые сравнительно быстро. Две первые группы - это полезные иско­паемые. В отличие от быстро возобновляемых ресурсов, которые при правиль­ной их охране становятся практически неистощимыми, полезные ископаемые - это как бы «срочный вклад» природы. Их можно использовать только один раз, после чего они исчезают.

К возобновляемым запасам относятся материалы растительного и живот­ного происхождения. Эти биологические ресурсы человечество может воспро­изводить в течение жизни одного поколения, в то время как для образования полезных ископаемых необходимо весьма длительное время и исключительное сочетание благоприятной горно-геологической обстановки планеты, которая может не повториться.

Возобновляемыми в отдаленном будущем можно считать горючие иско­паемые - нефть, уголь, торф, сланцы, а также некоторые природные соли. Но воссоздание месторождений - столь длительный процесс, что полезные иско­паемые почти все можно считать «срочным вкладом» природы.

К категории практически невозобновляемых ресурсов относятся иско­паемые магматического происхождения - рудные, из которых получают метал­лы, и некоторые нерудные (например, корунд, графит и т. д. ).

В своей хозяйственной деятельности человек концентрирует природные материалы, добывая их, а затем рассеивает. При этом большая часть ресурсов рассеивается необратимо (например, углерод в процессе использования распы­ляется в земной коре и загрязняет атмосферу; железо в виде различных метал­лических изделий через процесс коррозии рассеивается по всей планете и т. д. ). Человек концентрирует (не рассеивает, а накапливает) лишь драгоценные ме­таллы - золото, платину и т. п.

Исключительно большие масштабы добычи полезных ископаемых приве­ли к истощению самых богатых и наиболее доступных рудных залежей. Более того, можно говорить об истощении сырья в глобальном масштабе, если иметь в виду разведанные запасы, пригодные к эксплуатации при данном развитии техники и уровне цен. Отмеченные факты подтверждают тенденции к повыше­нию издержек производства и цен на минеральное сырье. Коренной путь реше­ния сырьевой проблемы предполагает разработку технологии, на основе кото­рой обеспечиваются:

- увеличение полноты и комплексности использования природных ре­сурсов (отбирать максимальное число компонентов при добыче полезных ископаемых и сокращать отходы на всех этапах производственных про­цессов);

- повторное использование отходов производства и потребления (реге­нерация отходов).

В последние годы регенерационное производство получает все более ши­рокое развитие, которое обеспечивает решение сразу двух проблем: сокраще­ние все возрастающего количества отходов и преодоление дефицита сырьевых ресурсов за счет их утилизации.

Экономический анализ подтверждает приоритетность затрат на создание регенерационных производств по сравнению с затратами на добывающую про­мышленность. За счет регенерации сырьевых и энергетических ресурсов не только повышается экономическая эффективность работы предприятий, но и снижается давление антропогенного фактора на окружающую среду. Другими словами, можно утверждать, что энерго- и ресурсосбережение не только явля­ется составной частью промышленной экологии, но и решает более общие за­дачи, связанные с рациональным природопользованием в современных услови­ях. Поэтому в последнее время развивается тенденция комплексного энерго­экологического анализа экономической эффективности мероприятий и про­грамм энерго- и ресурсосбережения.

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: