Использование системного анализа при организации оптимальных систем утилизации отходов

Рассмотрим схему предприятия как систему взаимовлияющих элементов.

Для наглядного представления взаимовлияния элементов представим Рис.1 (ТЭС ПП) в виде структурной схемы или графа - Рис. 2.

 

Рис. 2. Структурная схема промышленного предприятия с учетом взаимодействия с окружающей средой

 

Из схемы видно, что от изменения работы каждого аппарата зависит не только работа следующего за ним аппарата, но и зависят параметры веществ, сбрасываемых в окружающую среду и параметры потребляемых ресурсов. Такая зависимость усиливается наличием рециклов в схеме.

Каждый элемент системы рассматривается как элемент эколого-промышленной системы. Рассматривается с позиции черного ящика – рис. 3.

 

Рис. 3. Элемент схемы:

вх – вход; пол – полезная доля; ОС – потери в окружающую среду; пот – потери со сбросами

 

Каждый элемент имеет входные и выходные потоки с входными и выходными параметрами. Это расход G и теплота Q=f(t,p) (соответственно материальный и энергетический параметры). Для каждого аппарата и схемы в целом можно составить балансовые уравнения.

 

Уравнение теплового баланса: Qвх = Qпол + Qос + Qпот

Уравнение материального баланса: Gвх = Gпол + Gпот

Показатели для оценки величины малоотходности (для аппарата и схемы в целом):

η_Q = (Qвх – (Qос + Qпот)) / Qвх = Qпол / Qвх

η_G = (Gвх – Gпот)) / Gвх = Gпол / Gвх

 

Из уравнений следует, что чем больше величина η, тем меньше величина отходов или тем более полно они полезно используются.

Суть анализа структуры внутренних связей рассматриваемого объекта заключается в следующем.

Для того, чтобы найти явные зависимости между параметрами сбрасываемых веществ в окружающую среду и параметрами потребляемых ресурсов, выявляются те потоки, которые не участвуют в рециклах и не вносят значительных изменений. Для этого используются математические методы: матричный анализ и графоаналитический метод. В результате применения данных методов схема упрощается, осуществляется так называемая декомпозиция.

 

Схема, полученная в результате декомпозиции при системном анализе - рис. 4.

Рис. 4. Упрощенная схема после декомпозиции (в сравнении с рис. 2)

Далее:

- оценивается эффективность всей схемы по вышеприведенным уравнениям;

- определяется энергетический и материальный потенциал отходов;

- в соответствии с потенциалом выбираются отходы для утилизации (желательно в этом же производстве или на ближайшем предприятии);

- вносятся предложения по очистке и утилизации отходов.

 

Рассмотрим возможные варианты очистки утилизации отходов и при этом произведем их классификацию.

Отходы, которые возможно утилизировать, называются вторичными ресурсами. Подразделяются на вторичные материальные и энергетические ресурсы.

Материальные – удаляемые при очистке газов частицы, шламы после очистки стоков, твердые отходы (обозначим как G).

Энергетические – теплота дымовых газов, теплота сточных вод, теплота сгорания отходов, теплота других чистых потоков (конденсата, например) (обозначим как Q).

Данные виды материальных отходов возможно утилизировать с помощью рассмотренных выше методов.

 

Рис. 5. Схема с возможными вариантами очистки выбросов, сбросов и утилизацией отходов

Предлагаемые мероприятия обязательно должны привести к росту КПД и минимизации отходов.