Критерии инженерного, экологического и экономического совершенствования технологий

Выбирая в любом производстве и любой отрасли экономике оптимальные решения, вряд ли специалист может обойтись каким-то одним универсальным показателем уровня производства. Здесь нужно пользоваться решениями, отвечающими ряду требований.

Технология должна вписываться в природные системы, т.е. должна быть экологически совершенной, осуществляться при допустимом с экономических позиций уровне затрат и обладать высоким инженерным совершенством, быть простой и надежной.

Критерии инженерного совершенства:

• доступность используемого сырья;

• возможность создания технических установок большой единичной мощности;

• гибкость и простоту управления технологическим процессом;

• высокий уровень механизации и автоматизации работ;

• привлекательность производства для обслуживающего персонала.

Критерии экологического совершенства:

• ограниченное количество отходов;

• возможность квалифицированного их использования;

• создание замкнутых циклов технологических потоков;

• комплексная переработка сырья.

Критерии экономического совершенства:

• низкие удельные капитальные затраты;

• экономный расход сырья и энергии;

• высокая производительность труда.

Имеется еще ряд критериев инженерного, экологического и экономического совершенства технологий.

Надежность и безаварийность – это критерий инженерного и экологического совершенства. Многие технологии могут быть безотходными при стабильной работе. Но при авариях выбросы во много раз превышают ПДК. В период послеремонтных запусков большие выбросы некондиционной продукции. Теряются сырье и энергия, общество не получает ценной продукции.

Высокое качество и универсальность продукции являются условием экономической эффективности технологии, признаком высокого уровня инженерных разработок, при которых потребности общества удовлетворяются при меньшем расходе ресурсов и меньшем негативном воздействии на природную среду.

Высокая селективность – это критерий полноты использования сырья, который предполагает отсутствие брака и побочных продуктов. Результатом этого критерия является упрощение технологического процесса и резкое снижение расходных коэффициентов.

Возможность создания малостадийных технологий и комбинирования технологических процессов. Чем меньше стадий, тем легче управлять процессом, тем меньше образуется отходов.

Комбинирование в одной технологии нескольких позволяет избежать промежуточной переработки продуктов и связанных с этим расходов и потерь.

Пример. В производстве минеральных удобрений комбинирование в одном процессе производства аммиака, карбамида и сложных удобрений сокращает потребление энергии на 30 %, удельные затраты и расход металла – на 25 %, в три раза уменьшает расход воды на технические нужды, исключает отходы и выбросы.

Одной из трудностей создания ресурсосберегающих безотходных технологий является процесс преодоления сложившихся стереотипов при разработке технических решений, нужен новый нетрадиционный подход к решению таких задач.

Чтобы правильно определить и оценить пути ликвидации таких психологических барьеров, необходимо:

• развивать гибкость мышления, критически анализировать привычные положения. Привычные решения часто принимают без должного критического анализа, хотя в них нередко заложены противоречия и ложные положения.

Пример. При производстве удобрения карбамида образуется большое количество сточных вод, основным компонентом которых является карбамид. Для очистки сточных вод от карбамида был разработан сложный и энергоемкий способ расщепления карбамида при длительном нагревании его под давлением. Были изготовлены гидролизеры-емкости из нержавеющей стали объемом до 100 м³, работающие при температуре 200 ⁰С и давлении 2 МПа.

Когда проанализировали работу технологической установки получения карбамида, то выяснили, что карбамид в сточных водах появляется из-за несовершенства конструкции основных выпарных аппаратов. Вместе с паровоздушной смесью из выпарного аппарата выносятся брызги плава карбамида. Усовершенствование конструкции выпарного аппарата позволило устранить этот дефект и использование дорогих и энергоемких сооружений очистки сточных вод от карбамида отпало.

• анализировать варианты до принятия решений. Часто специалисты берутся за реализацию первого пришедшего в голову простого и доступного решения. Однако они, как правило, оказываются и самыми неэффективными.

Пример. В ряде отраслей промышленности используют простой обогрев острым водяным паром, подающимся непосредственно в технологический аппарат. Это, на первый взгляд, удобнее, чем нагревать конденсирующимся глухим паром через стенку аппарата. Однако во втором варианте пар конденсируется и чистый конденсат возвращается в парогенератор. Свежая вода не расходуется. В первом же случае пар конденсируется и растворяет токсичные вещества, находящиеся в аппарате, при этом образуются загрязненные сточные воды, требующие сложной очистки.

Поэтому необходим системный анализ возможных вариантов, чтобы найти оптимальный.

• расширять кругозор, избегая узкой специализации. Узкая специализация, ограниченный кругозор специалистов часто являются причиной ошибочных прогнозов и серьезным барьером на пути разработки оригинальных процессов.

Пример. Считается, что солнечная энергия является экологически чистым видом энергии. Действительно, если рассматривать использование солнечной энергии только в рамках гелиостанции, то производство электроэнергии кажется чистым: нет топлива – нет отходов.

Однако для строительства электростанции мощностью 250 МВт необходимо выложить несколько квадратных километров площади солнечными элементами. Для их изготовления необходимы кремний, алюминий и другие материалы высокой чистоты. Затраты на производство электроэнергии на гелиостанции будут в 80 раз выше, чем на тепловых и атомных электростанциях. При этом воздействия на природные системы с учетом производства солнечных элементов, добычи и переработки сырья для их изготовления оказываются в десятки раз большими, чем при сжигании на ТЭС высокозольного сернистого угля.

Это, конечно, не исключает использование солнечной энергии для локальных технических систем небольшой мощности (локальных выпарных установок, отдельных зданий). Однако большая солнечная энергетика в настоящее время не реальна с инженерных, экологических и экономических позиций.

• решать организационные вопросы. Создание ресурсосберегающих безотходных технологий требует решения не только технических, но и сложных организационных проблем. При разработке таких технологий инженер должен предусмотреть экономические и другие меры, стимулирующие их внедрение и отвечающие интересам общества и непосредственных исполнителей работы.

Пример. Известно, что сплошные рубки леса в водоохранных зонах приводят к истощению водных ресурсов и наносят огромный экономический и экологический ущерб. Но сплошные рубки для лесозаготовителей выгодны, поскольку позволяют выполнять план лесозаготовок с меньшими затратами.

Выборочная рубка требует от заготовителя больших затрат, но обеспечивает стабильную сырьевую базу, сберегает лесные и водные ресурсы и в итоге оказывается более выгодной.

Как сделать так, чтоб заготовитель был заинтересован в выборочной рубке леса? При этом необходимо вводить такую систему планирования, которая стимулировала бы именно выборочную рубку. Таким средством может быть резкое сокращение отчислений в фонд материального стимулирования при сплошной рубке.