Целью данной работы является разработка компонентов системы управления экологической безопасностью при обращении с твердыми углеродсодержащими отходами, а также экологически безопасной технологии их утилизации. Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи: -создание методологических основ исследования и разработки эффективных систем управления экологической безопасностью при утилизации отходов; -анализ современных научных разработок для обеспечения экологической безопасности в процессе утилизации и вторичной переработки твердых углеродсодержащих отходов; -создание системы обеспечения оперативного выявления мест несанкционированного скопления отходов и их идентификации на основе метода анализа материалов дистанционного зондирования отдельных участков земной поверхности; -разработка общей модели технологического процесса экологически безопасной утилизации твердых углеродсо держащих отходов; -разработка технологических устройств и оборудования, обеспечивающих процесс утилизации твердых углеродсодержащих отходов; -на основе численного моделирования оценка возможности предотвращения образования высокотоксичных веществ при реализации технологического процесса утилизации твердых углеродсодержащих отходов; - оценка эффективности разработанной технологии утилизации твердых углеродсодержащих отходов по энергетическим и экономическим показателям. Объект исследования - процессы экологически безопасного обращения с твердыми углеродсодержащими отходами. Предмет исследования - закономерности обеспечения экологической безопасности при утилизации твердых углеродсодержащих отходов. ОГЛАВЛЕНИЕ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 6 РАЗДЕЛ 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ УГЛЕРОД СО ДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 17 1Л. Анализ состояния вопроса и проблем обращения с твердыми углеродсодержащими отходами 17 1.2. Вопросы концептуального характера, связанные с обеспечением экологической безопасности 30 1.3. Характеристика способов утилизации твердых углеродсодержащих отходов с точки зрения экологической безопасности 36 1.4. Анализ источников формирования экологической опасности при переработке и утилизации углеродсодержащих отходов и возможности их устранения 42 1.5. Цель и задачи исследования 50 РАЗДЕЛ 2. СОЗДАНИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ЭФФЕКТИВНЫХ СИСТЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОГО ПРОЦЕССА УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 52 2.1. Системный подход к разработке экологически безопасного процесса утилизации твердых углеродсодержащих отходов 52 2.2. Компоненты системы управления экологической безопасностью при утилизации твердых углеродсодержащих отходов 54 2.3 Формализация решения задачи управления экологической безопасностью при утилизации твердых углеродсодержащих отходов 60 2.4. Функции технологической системы утилизации отходов и ее компоненты 64 2.5. Системный подход как условие повышения эффективности систем управления экологической безопасностью процессов утилизации 68 2.6 Формирование концепции создания модели управления экологической безопасностью процессов утилизации твердых углеродсодержащих отходов 69 2.7. Методологическая схема решения поставленных задач 72 исследования 2.8. Выводы по разделу 74 РАЗДЕЛ 3. ДИСТАНЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕСТ РАЗМЕЩЕНИЯ ОТХОДОВ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ 75 3.1. Обоснование выбора способа обнаружения источников формирования экологической опасности техногенного характера 76 3.2. Исследование и анализ характеристик мест скопления отходов 79 3.3. Дистанционное зондирование и расшифровка космических снимков при обнаружении мест несанкционированных мест скопления отходов 81 3.4. Практическая реализация разработанной модели выявления и определения параметров мест несанкционированного скопления отходов 94 3.5. Выводы по разделу 111 РАЗДЕЛ 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 113 4.1. Экологически эффективная утилизация с применением плазменных источников энергии 113 4.2. Предотвращение повторного образования диоксинов во время охлаждения генераторного газа 119 4.3. Теоретические вопросы метанирования и очистки газовой смеси после ее охлаждения я 138 4.4. Теоретические вопросы низкотемпературного разделения многокомпонентных углеводородных смесей, полученных при газификации отходов 141 4.5. Выводы по разделу 186 РАЗДЕЛ 5. УСТРОЙСТВА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ УТИЛИЗАЦИЮ ТВЕРДЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ 188 5.1. Разработка конструкции печи для смешанной газификации твердых углеродсодержащих отходов 189 5.2. Разработка конструкции устройства для охлаждения генераторного газа, полученного при утилизации отходов 206 5.3 Конструкция реактора метанирования 208 5.4 Система очистки газа 213 5.5 Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом утилизации отходов 215 5.6 Выводы по разделу 222 РАЗДЕЛ 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ И ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ 223 6.1. Численное моделирование процессов в испарительном теплообменнике 223 6.2. Численный эксперимент по определению времени охлаждения генераторного газа до безопасной температуры 264 6.3. Численное моделирование процессов низкотемпературного разделения многокомпонентных углеводородных смесей в энерготехнологическиой утановке 274 6.4. Выводы по разделу 279 РАЗДЕЛ 7. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ПЛАЗМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ 281 7.1. Целесообразность применения разработанной экологически безопасной технологии утилизации отходов 281 7.2. Энергетическая оценка экологически безопасного процесса утилизации отходов 283 7.3. Экономическая оценка технологического процесса утилизации отходов 288 7.4. Экономическая оценка эффекта от реализации экологически безопасной технологии утилизации 294 7.5. Выводы по разделу 296 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 297 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ 300 ПРИЛОЖЕНИЯ 337