Расчет эффективности мероприятий по защите атмосферы от загрязнения

Задача 1

1.Исходные данные

1.1. В районе действует тепловая электростанция (ТЭС), работающая на кузнецком угле.

1.2. В процессе эксплуатации ТЭС в атмосферный воздух попадают примеси в виде аэрозолей и газообразных веществ. Массы годового поступления выбросов (mj) по видам составляют:

а) группа аэрозолей: m₁ – зола угля, m₂ – пыль угля;

б) группа газообразных веществ: m₃ – сернистый ангидрид, m₄ – серный ангидрит, m₅ – оксиды азота (по NO₂), m₆ – оксид углерода.

1.3. Характер выбросов по скорости оседания частиц различен:

а) примеси из группы аэрозолей имеют скорость оседания частиц от 1 до 20 см/с;

б) примеси из группы газообразных веществ имеют скорость оседания менее 1 м/с.

1.4. Зона активного загрязнения (ЗАЗ) ТЭС неоднородна и состоит из разных типов территорий (таб. 1).

 Таблица 1

Структура ЗАЗ

№ типа территории	Тип территории	S i	d i
1	Территория населенных мест с плотностью населения (b), равной 3 чел/га	S1	b´0.1
2	Территория промышленных предприятий	S2	4
3	Леса 2- ой группы	S3	0.1
4	Пашни	S4	0.25
5	Территории садовых и дачных участков	S5	8

 

S1 – 15%, S2 – 20%, S3 – 20%, S4 – 25%, S5 – 20%.

1.5. Среднегодовое значение разности температур в устье источника выбора (трубы) и в окружающей среде составляет величину 140⁰С (ΔТ). Среднегодовой модуль скорости ветра – у.

1.6. По всем загрязняющим веществам (ЗВ) объем выбросов в рассматриваемом году не превышал установленных лимитов. При этом 80% массы каждого из ЗВ находилось в пределах установленного допустимого норматива выброса (mпдв) и 20% массы – в пределах установленного лимита (mвсв).

1.7. В планируемом году на ТЭС предполагается установка дополнительных газо- и пылеуловителей. Капитальные затраты (К) и годовые эксплуатационные затраты данного мероприятия  (С), расчетный период окупаемости капитальных затрат (t) – 4 года.

1.8. В результате проведения природоохранных мероприятий (в планируемом году) ожидается снижение ущерба от загрязнения атмосферного воздуха на 75%; при этом величина поступающих в атмосферный воздух всех видов ЗВ не будет превышать пределов установленных допустимых нормативов (ПДВj).

2.Задание

Определить:

Зону активного загрязнения ТЭС.

Величину ущерба от загрязнения атмосферы ТЭС до проведения природоохранного мероприятия.

Сумму платежей за загрязнения атмосферы в текущем году.

Суммарный эффект запланированных природоохранных мероприятий.

Решение:

1. Определим зону активного загрязнения ТЭС

Известно, что источником загрязнения является труба ТЭС (согласно классификации – организованный источник). Для подобных источников ЗАЗ представляет собой кольцо, заключенное между окружностями с радиусами:

r^внутр=2φh, R^внеш=20φh,

где h – высота источника;

φ – безразмерная поправка, вычисляемая по формуле φ=1+ΔТ/75,

где ΔТ – разность температур в устье трубы и в ОС, град.

φ=1+150/75=3

r^внутр=2*3*240=1440 (м) R^внеш=20*3*240=14400 (м)

Вычислив радиусы, находим площадь ЗАЗ по формуле:

S=π*(R²_внеш-r²_внутр)*(м²)

S=3,14*(14400²-1440²)=64492,62 га

2. Определим ущерб от загрязнения атмосферы:

Ущерб от загрязнения атмосферы определяется по формуле: U=γdfM,

где γ – удельный ущерб, руб./усл.т;

d - показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над всей зоной активного загрязнения;

f – безразмерная величина, определяемая в зависимости от характера рассеивания примесей в атмосфере;

M – приведенная масса годового выброса примесей данным источником, усл.т/год.

Показатель удельного ущерба атмосферного воздуха (γ), наносимого выбросом единицы массы 3В, для Уральского экономического района принимается равным 67,4 руб./усл.т .

Рассчитаем показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над ЗАЗ (d), т.к. ЗАЗ неоднородна и состоит из 5 типов территорий. Каждому типу территории (Si) соответствует табличное значение константы di. Усредненное значение d для всей ЗАЗ определяют по формуле:

d=ΣS*d/S,

где d - показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над всей зоной активного загрязнения;

i – номер части ЗАЗ, относящийся к одному из типов территорий;

Si – площадь одного из типов территорий;

SЗАЗ – общая площадь ЗАЗ, %.

di – показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над i-тым типом территории.

d=(25*0,3+10*4+15*0,1+25*0,25+25*8)/(25+10+15+25+25)=2,55

Приведенная масса годового выброса 3В (М=Мобщ.) рассчитывается как сумма газообразных и аэрозольных примесей:

Мгаз.+Маэр. (усл.т/год)

а) значение приведенной массы годового выброса газообразных примесей определяется по формуле:

Мгаз.=ΣAj*mj;

где j – вид загрязняющего вещества (по условию задачи вещества j1и j2 – аэрозольные, а j3, j4, j5, j6 – газообразные), Aj – показатель относительной агрессивности примеси j-ого вида (табл.2).

Мгаз.=84*3050+48*105=268800+4896=261240 (усл.т/год)

б) годовая масса аэрозольных примесей рассчитывается аналогично:

Маэр.=ΣAj*mj;

Маэр.=22*9800+49*1010+41,1*3050+1*402=390847 (усл.т/год)

Мобщ.=261240+390847=652087 (усл.т/год).

Таблица 2

Значение показателя относительной агрессивности вещества (Aj)

Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу	Значение A j (усл.т\т)
1. Зола угля	84
2. Пыль угля (недожог)	48
3. Сернистый ангидрид (SO2)	22
4. Серный ангидрит (SO3)	49
5. Оксиды азота (по NO2)	41.1
6. Оксид азота (СО)	1

Значение множителя f – поправки, учитывающей характер рассеивания примесей в атмосфере, определяется следующим образом:

а) для газообразных примесей с очень малой скоростью оседания (менее 1 см/с) принимается, что

f1=fгаз.=100(м)/(100(м)+ φh)*4 (м/с)/(1(м/с)+у),

где у – среднегодовое значение модуля скорости ветра, м/с;

φ – безразмерная поправка;

h – высота трубы, м.

fгаз.=100/(100+3*240)*4/(1+1)=0,244

б) для частиц, оседающих со скоростью от 1 до 20 м/с (аэрозольные примеси), принимается, что

f2=fаэр.=√1000(м)/(60(м)+φh)*4(м/с)/(1(м/с)+у),

fаэр.=√1000/(60+720)*4/(1+1)=2,265

Теперь определим ущерб от загрязнения атмосферы. Общий ущерб слагается из суммы ущербов от двух видов примесей – газообразных и аэрозольных, с двумя различными параметрами f, поэтому

Uобщ.=Uгаз.+Uаэр.=(γ*d*fгаз.*Мгаз.)+(γ*d*fаэр.*Маэр.)=γ*d(fгаз.*Мгаз.+fаэр.*Маэр.)

Uобщ.=67,4*2,55*(0,244*261240+2,265*390847)= 163 232 062,01 руб.

3. Общая сумма платежа за загрязнение атмосферы определяется по формуле: Побщ.=П1+П2+П3;

где П1 – плата за допустимый выброс (в пределах ПДВ);

П2 – плата за выброс 3В сверх ПДВ, но в пределах установленного лимита (ВСВ);

П3 – плата за выброс 3В сверх лимита (сверх ВСВ).

По условию задачи объем выбросов по всем загрязняющим веществам не превышает установленных лимитов, значит Побщ.=П1+П2

П1=ΣmПДВj*PПДВj;

П2= ΣmВСВj*PВСВj;

где П1 и П2 – плата за выбросы 3В в пределах установленных допустимых нормативов (ПДВ) и установленных лимитов (ВСВ), руб./год;

mПДВj и mВСВj – массы j-ого вида 3В в пределах ПДВ и ВСВ, т;

PПДВj и PВСВj – нормативы платы за выброс 1 тонны j-того ЗВ в пределах ПДВ и ВСВ, руб./т.

П1=3050*0,80*14+105*0,80*27,4+9800*0,80*80+1010*0,80*42+3050*0,80*70+

+402*0,80*1,2=868783,52 руб./год.

П2=3050*0,20*70+105*0,20*137+9800*0,20*400+1010*0,20*210+3050*0,20*

*350+402*0,20*6=1085979,4 руб./год.

Побщ.= 1954762,92 руб./год.

Таблица 3

Нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными источниками на территории Уральского экономического района (руб./т)

№ п/п	Наименование ЗВ	Нормативы платы за выброс одной тонны ЗВ в атмосферный воздух (вне городов)
		В пределах установленных допустимых нормативов выбросов (ПДВ)	В пределах установленных лимитов выбросов (ВСВ)
1	Зола угля	14	70
2	Пыль угля	27,4	137
3	Сернистый ангидрид	80	400
4	Серный ангидрит	42	210
5	Оксиды азота	70	350
6	Оксид углерода	1,2	6

4. Определим суммарный годовой эколого-экономический эффект запланированного природоохранного мероприятия. Он рассчитывается по формуле: R=Р-З,

где R – годовой эколого-экономический эффект, руб.;

Р – положительный суммарный результат, полученный благодаря проведенным мероприятиям.

Положительными результатами по условию задачи являются:

а) предотвращенный ущерб и б) снижение платежей за загрязнение в результате уменьшения массы выбросов (75%);

таким образом: Р=0,75U+П2,

где З – годовые суммарные затраты, вычисляются по формуле

З=С+Ер*К,

где С – эксплуатационные затраты;

К – капитальные затраты;

Ер – расчетный коэффициент окупаемости капитальных затрат.

Ер=1/t, где t – период окупаемости капитальных затрат.

Ер=1/4=0,25

З=15+0,25*140=50,00 млн.= 50 000 000,00руб.

Р=0,75*163232062,01+1085979,4=123510025,91 руб.

R=123510025,91-50000000,00=73510025,91 руб.

Выводы: Зона активного загрязнения ТЭС равна 64492,62 га, величина ущерба от загрязнения атмосферы ТЭС до природоохранного мероприятия равна 163232062,01 руб. Сумма платежей за загрязнение атмосферы в текущем году составляет 1954762,92 руб. Предприятие при проведении запланированных мероприятий в 3 раза снизит ущерб от загрязнения атмосферного воздуха, значительно снизит свои платежи. Суммарный эффект запланированных природоохранных мероприятий равен 73510025,91 руб.

Задача 2