Диссертация (1090191), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Но так как все потери угля, начиная от добычи и кончая потреблением, представляют собой твердые вещества (отходы), то мы использовали данные по углю без учета потерь;2) из-за импорта I и экспорта E и ресурса (угля) – IC и EC, и продукции (кокса)– ICok и ECok. С учетом импорта-экспорта уравнение материального баланса дляугля можно написать следующим образом:Rc + IC – EC + ICok – ECokRc+IC–EC = FRc+IC–EC + CokRc+IC–EC + ICok – ECokRc+IC–EC ++PnonFRc+IC–EC + WARc+IC–EC.(6.122)246Здесь FRc+IC–EC, CokRc+IC–EC, ECokRc+IC–EC, PnonFRc+IC–EC, WARc+IC–EC – уголь, используемый в качестве топлива, кокс произведенный и экспортированный, нетопливная продукция и отходы производства от угля C, остающегося для внутреннего потребления (добытый уголь плюс импортный минус экспортный, то есть C =Rc + IC – EC).
Для удобства дальнейшего изложения сделаем замену обозначенийв индексах в виде выражения (Rc + IC – EC) на C:Rc + IC – EC + ICok – ECokC = FC + CokC + ICok – ECokC + PnonFC + WAC;(6.123)3) так как угольное топливо, также как и кокс, не переходят полностью в твердые отходы – значительная их часть превращается в газообразные выбросы(GWFс), уменьшая тем самым общее количество твердых отходов WC:FC = GWFс + WFс.(6.124)Количество твердых отходов сжигания WFC:WFс = FC ˑ NFс,(6.125)где N Fс – норматив образования золошлаковых отходов при сжигании угля.Если принять во внимание, что практически весь потребленный в стране кокс(CokC + ICok – ECokC), в том числе и тот, который используется в качестве сырья вметаллургической промышленности, все равно сгорает, или часть содержащегосяв нем углерода (до 4 %) переходит в другие виды неугольной продукции (например, чугун), то можно сказать, что кокс в целом дает газообразные выбросы GWCokи золошлаковые отходы WCok:CokC + ICok – ECokC = GWCok + WCok.(6.126)Тогда:Rc + IC – EC + ICok – ECokC = GWFc + WFс + GWCok + WCok + PnonFC + WAC.
(6.127)Так как нас интересуют твердые отходы, перенесем газообразные выбросы влевую часть уравнения (6.127):Rc + IC – EC + ICok – ECokC – GWFc – GWCok = WFc + WCok + PnonFC + WAC. (6.128)Исходя из выражений (6.124) и (6.126), получаем:Rc + IC – EC + ICok – ECokC – (FC – WFc ) – (CokC + ICok – ECokC – WCok) = WFc ++WCok + PnonFC + WAC,или(6.129)247Rc + IC – EC – FC + WFc – CokC + WCok = WFc + WCok + PnonFC + WAC.(6.130)Золошлаковые отходы от сжигания угля WFc и кокса WCok представлены, какуже говорилось, золой Ash, сажей Soot и шлаками Slag [110].
В соответствии сформулой (6.12):Wc = В' · [Ар (0,01·– f '· (1– η з)) + 0,01q4·QT / 32680], т/год. (6.131)где В' – годовой расход топлива, т/год. Для угля В' – это FC, для кокса – (CokC +ICok – ECokC);Ар – зольность топлива, %. Согласно [115] зольность различных российских марокуглей, в зависимости от месторождения, колеблется в пределах от 6,6 % (ЮжноУральский бассейн) до 35 % (Кузнецкий бассейн). Так как мы делаем укрупненную оценку образования отходов, то возьмем усредненную величину Ар = 20 %.У кокса зольность не должна превышать 10-12 % [364], примем 12 %;f ' – коэффициент, который, согласно [114, 115] можно принимать по соответствующим таблицам. Значение этого показателя для разных видов угля и типов топок колеблется от 0,001 до 0,009.
Примем усредненное значение f ' = 0,005;ηз – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях. Так как на разныхпредприятиях используются различные типы золоулавливающих устройств, тодля дальнейших расчетов используем среднее значение коэффициента очистки вдолях [159]: η з = 0,8.q4 – потери с механическим недожогом; для твердого топлива в зависимости отвида сжигаемого угля и типа топки q4 = 0,5÷13 % [114]. Мы взяли для угля среднее значение q4 = 6 %, для кокса, который при использовании в металлургии даетнизкие потери в окружающую среду, – 1 %;QT – теплотворная способность топлива; для угля QT = 15000–34000 кДж/кг.
Длярасчетов использовали QT = 25000 кДж/кг. Для кокса QT = 29000 кДж/кг.Подставляя в формулу (6.131) значения всех известных коэффициентов, получаем:WFC = 0,188 В' = 0,188 FC, т/год,WCok = 0,117 В' = 0,117 (CokC + ICok – ECokC), т/год,(6.132)(6.133)Wc = WFc + WCok = 0,188 FC + 0,117 (CokC + ICok – ECokC), т/год, (6.134)248где Wc – золошлаковые отходы от сжигания твердого топлива (угля и его производных).Тогда формула (6.130) будет иметь вид:Rc+ IC – EC – FC + 0,188 FC – CokC + 0,117 (CokC + ICok – ECokC) = WFc + WCok ++PnonFC + WAC,илиRc+ IC – EC – 0,812 FC – 0,883 CokC + 0,117 (ICok – ECokC) = WFc + WCok + PnonFC ++WAC;(6.135)4) из-за того, что часть конечной продукции коксохимической промышленности, перерабатывающей каменный уголь методом коксования, и химической промышленности, использующей угольное сырье для производства нетопливнойпродукции, представляет собой жидкость или газ PCliq (коксовый газ, бензол, аммиак), а часть находится в твердом состоянии PCsol (углеграфитовые материалы):PnonFC = PCliq + PCsol.(6.136)При этом на производство нетопливной продукции расходуется не только указанное в ТЭБ сырье для неэнергетического использования nonFC, но и вещества,образующиеся при коксовании угля (каменноугольная смола, коксовый газ).В статистической информации приводятся данные о полученном коксе; при выходе кокса около 75 % [364] количество используемого для коксования угля составляет CokC /0,75, а количество некоксовой продукции – 1/3 CokC.
Следовательно, можно записать:PnonFC = nonFC + 0,333 CokC.(6.137)Отсюда:Rc+ IC – EC – 0,812 FC – 0,883 CokC + 0,117 (ICok – ECokC) = WFc + WCok + nonFC ++0,333 CokC + WAC;(6.138)Учитывая то, что нетопливная продукция также со временем перейдет в отходоы, то в правой части уравнения (6.135) стоят все отходы WC, образующиеся отугля на всех стадиях его передела. Таким образом:WC = Rc+ IC – EC – 0,812 FC – 0,883 CokC + 0,117 (ICok – ECokC).(6.139)249Если требуется узнать только суммарные отходы производства Σ WAC (включая и эксплуатационные, то есть отходы сжигания) без потребленной нетопливной продукции, то, исходя из формул (6.138) и (6.139):Σ WAC = WFC + WCok + WAC = WC – nonFC – 0,333 CokC ,илиΣ WAC = Rc+ IC – EC – 0,812 FC – 0,883 CokC + 0,117 (ICok – ECokC) – nonFC ––0,333 CokC ,илиΣWAC = Rc+ IC – EC – 0,812 FC – 1,216 CokC + 0,117 (ICok – ECokC) – nonFC.
(6.140)По формулам (6.139) и (6.140) можно рассчитать количество отходов, образующихся в стране на протяжении всего жизненного цикла угля за исключениемотходов от добычи, остающихся в месте их образования при разработке угольныхкарьеров и шахт. Сведения обо всех параметрах приводятся в официальной статистической информации.В таблице 6.6 приведены результаты произведенных нами расчетов суммарного количества отходов от угля для России за период 1994-2013 годы.Учитывая то, что отходы, образующиеся при добыче и переработке угля,включают химическую и другую нетопливную продукцию, которая, как уже отмечалось, постепенно, а не сразу, в течение одного года, переходит в отходы, томы, чтобы вычленить только отходы от угля, без произведенной продукции, приводим их в последней строке таблицы 6.6 (Отходы без нетопливной продукции).Можно также оценить примерное количество образующихся в стране (регионе)золошлаковых отложений.
Данные расчетов отдельных видов отходов в динамикетакже приведены в таблице 6.6.6.1.2.5 Отходы топливно-энергетических ресурсовКак видно из приведенных расчетов отходов для нефти, газа и угля, укрупненная оценка отходов дает, хотя и приблизительные, но достаточно достоверныесведения о динамике отходообразования в стране. Например, о том, что выведенные формулы (6.12, 6.97, 6.134) для отходов сжигания как жидкого, так и твердого250топлива, верны, свидетельствует, что полученные количества отходов сопоставимы с зольностью топлив, как раз и являющейся источником образования отходов,хотя и меньше ее: Wc = 0,0009 В' < Ар = 0,001 – для мазута, Wc = 0,19 В' < Ар = 0,2 –для угля (здесь числовые значения Ар приведены не в процентах, а в долях).Уменьшение количества отходов по сравнению с зольностью тоже вполне объяснимо выбросами какой-то части золы в атмосферу.
Отсюда также можно сделатьвывод, что данный подход к расчету отходов не только значительно проще общепринятых методик и позволяет укрупненно оценить потоки отходов, не расчленяяих на составные части, но и в достаточной степени достоверно отражает реальноеположение вещей. Используя такой метод, можно, зная количество использованного в регионе (городе) топлива, сопоставить значения выбросов от сжигания иколичества отходов, приводимых в официальных публикациях, и убедиться в ихдостоверности.В таблице 6.7 данные по всем упомянутым ТЭР сведены вместе. Из таблицыследует, что примерно четвертая часть потребляемых внутри страны энергетических ресурсов переходит в отходы (остальное – в газообразные выбросы от хранения и сжигания топлива), причем практически все эти отходы образуются в течение года.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
