Сжигание топлива в обрабатывающей промышленности (стр. 33 )

Выбросы тяжелых металлов от цементных заводов зависят от их содержания в топливе и сырьевых материалах, промышленной технологии (например, температуры горения) и мер по снижению выбросов. В процессе производства цемента при высоких температурах значительная часть тяжелых металлов, присутствующих в топливе и сырьевых материалах, испаряется и затем конденсируется на клинкере и частично на тонкодисперсных включениях отходящих газов. Последняя часть металлов уходит в атмосферу после прохождения через оборудование для снижения выбросов.

Соединения фтора в составляющих исходного материала частично улетучиваются в газообразные кислотные фториды при высоких температурах в печи. Однако такие кислотные соединения немедленно нейтрализуются (в форме твердого фторида кальция) щелочными составляющими клинкера и исходного материала. Таким образом, 88-98% содержания фторида в исходных материалах улавливается в клинкере, а остальная часть отлагается на частицах пыли и удаляется средствами контроля пыли. Соединения хлора ведут себя подобным же образом. В некоторых печах в качестве дополнительного топлива сжигаются вредные отходы. Прочие типы неопасных жидких и твердых отходов в качестве дополнительного топлива включают шины, отработанное масло и древесную стружку. Диоксины (PCDDs) и фураны (PCDFs) были впервые обнаружены в выбросах из дымовых труб печей для производства портландцемента в начале 1980-х годов (например, EPA, 1994 г.). Они были обнаружены в низких концентрациях, и считалось, что были вызваны комбинированным сжиганием жидких опасных отходов и традиционного ископаемого топлива. В последнее время появилась информация о возможных механизмах образования диоксинов в печах по производству портландцемента. Были предложены следующие механизмы:

-  некоторые виды первичного горючего топлива и топливных присадок, используемых для поддержания повышенных температур в печи для образования клинкера, могут также производить ароматические углеводородные соединения, которые затем могут становиться хлорированными кольцевыми структурами. Окисление газа HCl было показано для обеспечения хлора для замещения колец;

-  хлорированные ароматические соединения могут действовать как молекулы прекурсоров к термалитическому образованию CDD/CDF на активной поверхности углеродистых частиц;

-  повторный синтез CDD/CDF на активной поверхности углеродистых частиц в катализаторе (например, ионов металла);

-  температуры дымовых газов после печи часто находятся в пределах диапазона температур, способствующих непрерывному образованию CDD/CDF;

-  комбинированное сжигание жидких вредных органических отходов с углем и нефтяным коксом может привести к увеличению объема CDD/CDF, образуемых в зоне после горения.

3.5 Меры по снижению выбросов

Сокращение выбросов обычно достигается за счет сокращения выбросов пыли. Наиболее распространено электростатическое осаждение (ESP) и тканевые фильтры (FF) как в обжиговых печах, так и охладителях клинкера. При применении электростатического осаждения можно добиться концентрации пыли в диапазоне от 30 до 40 мг/м3. При применении тканевых фильтров типична величина от 20 до 50 мг/м3. Используются также фильтры с гравийным основанием для снижения выбросов от охладителя клинкера. Источники поступления загрязняющих веществ в атмосферу вне системы дымовых труб, как правило, улавливаются системой вентиляции, а пыль улавливается тканевыми фильтрами.

Часть тяжелых металлов в отходящих газах также удаляется с частицами. Однако самые летучие тяжелые металлы присутствуют на очень тонкодисперсных включениях, часто проходя как сквозь электрофильтры, так и сквозь тканевые фильтры. Следует добиться дальнейшего сокращения концентрации пыли в отходящих газах до 10 мг/м3 для достижения разумного снижения тяжелых металлов.

Сокращение выбросов диоксида серы лучше всего достигается за счет использования сырьевых материалов с низким содержанием серы. Возможно удаление диоксида серы из отходящих газов путем введения гидроокиси кальция в поток воздуха после подогревателя, что приводит к незначительному сокращению выбросов, и за счет отдельного поглотителя с псевдоожиженным слоем, что дает значительное сокращение выбросов. Однако щелочная природа цемента обеспечивает непосредственное поглощение SO2 цементом, тем самым, уменьшая количество SO2 в выбросах. В зависимости от процесса и источника серы, поглощение SO2 находится в диапазоне от 70% до более чем 95%. В системах, в которых сульфид серы (пириты) подается в обжиговую печь, интенсивность поглощения серы может быть всего 70% без уникальных проектных решений или замены сырьевого материала. Тканевые фильтры на обжиговых печах цементных заводов также поглощают SO2 (IPCC, 1995 г.; EPA, 1995 г.).

Оборудование по десульфуризации отходящих газов также снижает концентрацию газообразной ртути, присутствующей в отходящих газах. Дано снижение может достигать 50%. Дальнейшее снижение до 85% может быть достигнуто посредством применения очень дорогостоящих мероприятий, таких как вдувание активированного углерода или применение слоев активированного углерода.

Выбросы оксида азота также могут быть уменьшены за счет использования следующих методов (EPA, 1995 г.):

·  Использование горелок с низким уровнем выбросов NОx, принцип действия которых заключается в предотвращении локализированных горячих пятен.

·  Избежание перегрева клинкера. Температура в зоне горения может ограничиваться температурой, необходимой для получения продукта, не содержащего извести, что обеспечивает приемлемое качество клинкера. Цементные обжиговые печи могут иметь датчики оксидов азота, которые могут служить основой для автоматической системы контроля обжиговой печи. Предотвращение перегрева дает не только уменьшение выбросов оксидов азота, но и сберегает энергию.

Образование диоксида углерода должно минимизироваться путем использования эффективных энергетических систем и методов (HMIP, 1992 г.).

4 УПРОЩЕННАЯ МЕТОДИКА

По упрощенной методике, при наличии ограниченной информации, можно применять коэффициент выбросов по умолчанию наряду с информацией по производству цемента в данной стране или регионе без дальнейшей спецификации по топливу промышленной технологии или типу и эффективности оборудования по снижению выбросов. Коэффициенты выбросов по умолчанию приводятся в главе 8.1.

5 ДЕТАЛИЗИРОВАННАЯ МЕТОДИКА

Детализированная методика оценки выбросов газообразных загрязняющих веществ от производства цемента основана на замерах или оценки с применением коэффициентов выбросов. Подходы, заключающиеся в замерах и оценке, описанные для «Установок для сжигания в качестве точечных источников» в главе B111, могут также быть использованы для оценки выбросов от источников сжигания в производстве цемента.

Детализированная методика оценки выбросов микроэлементов от производства цемента схожа с упрощенной. Однако для нее требуется больший объем информации по типу процесса, например, мокрые или сухие печи, а также по типу промышленной технологии. Данная информация используется для оценки удельных выбросов для специфической промышленной технологии.

Часто замеры интенсивности выбросов и химического состава тонкодисперсных включений диаметром < 1,0 µм проводятся повсеместно на основных печах для производства цемента. Результаты этих замеров используются затем для оценки атмосферных выбросов ряда микрочастиц, содержащихся в сырьевом материале и топливе в качестве примесей.

Справочные коэффициенты выбросов для сравнения с собственными данными пользователя представлены в разделе 8.2.

6 СТАТИСТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Информация по производству цемента имеется в ежегодных статистических справочниках ООН. Данная информация удовлетворительна для оценки выбросов с использованием упрощенной методики оценки. Однако, в большинстве случаев, в ежегодных статистических справочниках отсутствует информация по количеству цемента, производимого различными типами промышленных технологий, используемыми в цементной промышленности. Поэтому детализированная методика оценки может быть усложнена при отсутствии данных конкретного цементного завода.

Нахождение информации по содержанию примесей в медных рудах из разных рудников или даже рудных регионов представляет трудность.

7 КРИТЕРИИ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА

Заводы по производству цемента считаются точечными источниками, если имеются данные конкретного предприятия.

8 КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫБРОСОВ, КОДЫ КАЧЕСТВА И ССЫЛКИ

8.1 Коэффициенты выбросов по умолчанию для использования упрощенной методики

Загрязняющее вещество	Коэффициент выбросов	Единицы
Твердые частицы Общие взвешенные частицы PM10 PM2.5	400 110 40	г/тонна цемента г/тонна цемента г/тонна цемента
Мышьяк	0,2	г/тонна цемента
Кадмий	0,01	г/тонна цемента
Хром	1	г/тонна цемента
Медь	0,4	г/тонна цемента
Ртуть	0,1	г/тонна цемента
Никель	0,1	г/тонна цемента
Свинец	0,2	г/тонна цемента
Селен	0,002	г/тонна цемента
Цинк	2	г/тонна цемента
Диоксины и фураны	0,2	µг TEQ/тонна цемента
Гексахлорбензол	11	µг TEQ/тонна цемента
Полиароматические углеводороды	3	мг/ тонна цемента
Полихлорированные бифенилы	1	µг/тонна цемента

8.2 Справочные коэффициенты выбросов для использования детализированной методики

В таблице 8.2a представлены справочные коэффициенты выбросов для производства цемента на основе данных CORINAIR90 в [г/ГДж]. Коэффициенты выбросов, связанных с технологией, в большинстве приведенные в иных единицах (например, г/т продукта, г/т клинкера), приводятся в примечаниях. При использовании производственной статистики следует учитывать удельное потребление энергии (например, ГДж /т продукта), специфическое для процесса и страны. По данным CORINAIR90 значение удельного потребления энергии составило 13 ГДж/т продукта.