Сжигание топлива в обрабатывающей промышленности (стр. 3 )

3.2 Определения

Штукатурный гипс, гипс Эти определения часто являются синонимами. В дальнейшем под термином «Штукатурный гипс» понимается дегидрированный природный гипс (получаемый при низких температурах около 2000С), а под термином «гипс» – обоженный природный гипс, получаемый при высоких температурах – 9000С.

3.3 Технологии

Чтобы получить обезвоженный штукатурный гипс (полугидрат сульфата кальция CaSO4 × 1/2H2O) гипс (CaSO4 × 2H2O) должен частично обезвоживаться при температуре около 120оС. После дальнейшего обезвоживания обезвоженной гипсовой штукатурки при температуре около 200оС получается наружная штукатурка. Затем после обжига при температуре около 1300оС образуется строительная штукатурка.

Используются два различных метода сжигания: обжиговые печи (сжигание без контакта между продуктом и отходящим газом) и вращающиеся печи (сжигание с контактом между продуктом и отходящим газом). На практике гипсовая штукатурка получается путем сухой обработки в обжиговых печах при температуре от 120 до 180оС. a-Гипс также получается путем сухой обработки, в основном в непосредственно подогреваемых вращающихся печах при температуре около 300-900оС.

Обычно гипсовая штукатурка подается в обжиговую печь реактора или в обжиговую печь с однократным равновесным испарением, где она нагревается для удаления трех четвертей химических соединений воды и образования отделочного гипса. Кальцинирование происходит при температуре от 120 до 150оС и из 1 Мг гипсовой штукатурки получается около 0,85 Мг отделочного гипса [1].

В обжиговых печах, оборудованных котлами, применяется непрямой обогрев с помощью горения газа, проходящего через газоходы котла, а продукт (отделочный гипс) выгружается в «горячую яму», расположенную под котлом. Такие обжиговые печи могут работать как в периодическом, так и в непрерывном режиме. В печах для обжига во взвешенном состоянии штукатурный гипс или гипс прямо обогреваются горячими газами, а продукт собирается в донной части обжиговой печи [1].

Некоторые заводы работают на остаточных нефтяных продуктах, но в большинстве случаев используется чистое топливо: природный газ или дистиллятное нефтяное топливо. Для подогрева вращающихся печей устанавливаются горелки, для которых в качестве топлива используется газ или нефть.

3.4 Выбросы

Заводы по обработке гипса преимущественно выбрасывают взвешенное вещество; источники сжигания выбрасывают, главным образом, газообразные вещества. В данном пункте рассматриваются выбросы от печей, производящих штукатурный гипс.

Основными загрязняющими веществами являются оксиды серы (SОx) и оксиды азота (NОх), диоксид углерода (СО2). Выбросы летучих органических соединений (неметановых ЛОС и метана СН4), оксида углерода (СО) и аммиака (NH3) не столь велики. Обычно выбросы закиси азота (N2O) незначительны. Количество закиси азота N2O, указанное в материалах инвентаризации CORINAIR’90 (см. таблицу 1), является, вероятно, завышенным. Выбросы тяжелых металлов невелики.

Выбросы диоксида серы (SО2) из газохода печи для получения штукатурного гипса зависят от содержания серы в используемом топливе и являются наиболее значительными в производстве обоженного штукатурного гипса. В случае сжигания с контактом во вращающихся печах при более высокой температуре происходит удерживание серы из SO2.

Образование оксидов азота (NОx) можно разделить на образование «топливных-NO», «термических-NO» и «быстрых-NO», как показано в главе «Установки сжигания как точечные источники» (раздел 3). Выбросы NОх, в данном случае, в основном происходят за счет образования «топливного-NO», которые являются основными в производстве гипса. При производстве гипса доминирующий механизм образования NOx, в основном зависит от рабочих температур.

Выбросы тяжелых металлов зависят от типа используемого топлива и имеют место только в случае применения тяжелых фракций топливной нефти. Большинство тяжелых металлов (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, V) обычно выбрасываются как соединения (например, хлориды) вместе с частицами (см. главу В111 «Установки по сжиганию как точечные источники» (раздел 9). В случае сжигания с контактом во вращающихся печах следует также учитывать поступление тяжелых металлов с загружаемыми материалами, а также удерживание тяжелых металлов в сырье.

3.5 Меры по снижению выбросов

Единственным способом уменьшения выбросов SО2 из печей по производству штукатурного гипса является использование топлива с низким содержанием серы (например, замена жидкого топлива газообразным, c более низким содержанием серы).

Для снижения выбросов NОx применяются только первичные меры (например, оптимизация условий работы печи и/или горелок).

Для снижения выбросов взвешенных веществ часто используются тканевые фильтры. Электростатические осадители (ESP) устанавливаются на вращающихся сушительных печах, вальцевых мельницах, обжиговых печах и подающих системах. Хотя для вращающихся сушилок выбросы можно контролировать отдельно, выбросы от вальцевых мельниц и подающих систем обычно снижаются вместе с выбросами от сушительных печей, оборудованных котлами. Влага в отходящем газе обжиговой печи улучшает работу ESP за счет снижения сопротивляемости пыли [3].

4/5 УПРОЩЕННАЯ И ДЕТАЛИЗИРОВАННАЯ МЕТОДИКИ

В данном случае оба подхода относятся к расчету выбросов на основании коэффициентов выбросов и данных производства. «Упрощенная методика» считается общим подходом, где учитываются объемы производства. «Детализированная методика» рассматривается как рекомендательный подход, когда данные относительно потребления топлива в печи по производству гипсовой штукатурного гипса используется конкретно для конкретного завода. Простой и детализированный методы охватывают все рассматриваемые загрязняющие вещества.

Годовые выбросы определяются по формуле (1), с использованием показателей производительности и коэффициента выбросов:

Ei = EFi × A (1)

Ei годовые выбросы загрязняющего вещества i;

EFi коэффициент выброса загрязняющего вещества i;

A производительность.

Для методики CORINAIR’90 необходимы данные по работе печей для изготовления штукатурного гипса, которые относятся к типу потребляемого топлива в [ГДж/год]. Производительность А и коэффициент выбросов EFi должны определяться на одном уровне агрегации с использованием доступных данных.

4.1 Упрощенная методика

Упрощенная методика соответствует подходу, в котором учитывается производительность, полученная по данным сравнимых установок или из литературных данных. Предполагается, что необходимых данных нет (в соответствии с CORINAIR’90) (см. формулу 1). На практике используются статистические данные (см. также раздел 6), содержащие только количество произведенного штукатурного гипса в [Мг/год].

Чтобы аппроксимировать данные, относящиеся к энергетическим затратам печей по производству штукатурного гипса в [ГДж/год], следует учитывать удельное потребление энергии, как дано, например, в формуле (2):

АCOR = F × AStat (2)

АCOR производительность в CORINAIR-совместимых единицах блоке [ГДж]

F удельное потребление энергии (потребление энергии/произведенный продукт [ГДж/т])

AStat данные о производительности, полученные непосредственно из статистических данных (кол-во произведенного штукатурного гипса [т])

Однако, упрощенная методика приводит к значительным неопределенностям. Поэтому в этом издании коэффициенты выбросов не приводятся.

4.2 Детализированная методика

Детализированная методика соответствует подходу к конкретному предприятию, при этом используется, по мере возможности, конкретная информация по этому предприятию. В этом случае совместимые данные CORINAIR’90 по обжиговым печам по производству штукатурного гипса (относящиеся к типу потребляемого топлива в [ГДж/год] имеются в Формуле (1)).

Коэффициенты выбросов SO2, NOx, НМЛОС, CH4, CO, CO2 и N2O приводятся в таблице 2 (см. раздел 8), и их оценка сделана на основании литературных данных с учетом типа потребляемого топлива. Коэффициенты выбросов, относящиеся к продукту, даны в примечании.

6 СТАТИСТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Можно использовать следующие статистические данные для определения количества произведенного штукатурного гипса и количество потребленной энергии:

·  United Nations (ed.): Industrial Statistics Yearbook 1991, Volume I: Commodity Production Statistics; New York 1993; ISIC 2909-02 (Mining and quarrying: crude gypsum)

7 КРИТЕРИИ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА

Печи по производству штукатурного гипса следует рассматривать как точечные источники. По методу CORINAIR’90 гипсовые заводы считаются точечными источниками, если завод выбрасывает более 1000 т/год SO2, NOx, НМЛОС или NН3. В этом случае печи по производству штукатурного гипса на гипсовом заводе рассматриваются как часть гипсового завода.

8 КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫБРОСОВ, КОДЫ КАЧЕСТВА И ССЫЛКИ

В следующей таблице 2 представлены коэффициенты выбросов для соответствующих загрязняющих веществ, основанные на литературных данных. В качестве топлива используются нефть и газ, но на некоторых заводах используется твердое топливо.

Таблица 2: Коэффициенты выбросов для печей по производству штукатурного гипса

			Коэффициенты выбросов
Топливо	NAPFUE	SO2	NOx5)	НМЛОС6)	CH4	CO	CO2	N2O
				код	[г/ГДж]	[г/ГДж]	[г/ГДж]	[г/ГДж]	[г/ГДж]	[кг/ГДж]	[г/ГДж]
s s s s	уголь уголь кокс биомасса	hc hc	полубиту- минозный кокс из угля нефтяной древесина	102 107 110 111	6803) 0,4-4633) 2753) 5,23)	2493) 0,3-2493) 2493) 2493)	153) 153) 1,53) 483)	153) 153) 1,53) 323)	793) 22-15343) 793) 14293)	983) 1053) 973) 923)	143) 143) 143) 43)
l l	нефть нефть		мазут	203 204	1260-13233) 3053)	150-2493) 2493)	33) 1,53)	33) 1,53)	793) 793)	763) 733)	143) 143)
g	газ		природный	301	4)	2493)	43)	43)	833)	553)	33)
-	без специфик		-	-		800-14001)2) г/Мг продукта

1) EPA [2]