Указания и руководящие принципы по категориям источников: Категории источников в Части III Приложения C (стр. 12 )

На основании наблюдаемой взаимозависимости эмиссий ПХДД и ПХДФ и количеств формового лома и используемого восстановленного материала можно заключить, что загрязнители, прилипшие к лому (остатки краски, масел и т. п.) имеют влияние на эмиссии. Для уменьшения концентраций диоксина имет смысл снизить количество формового лома; однако, это значительно снизило бы эффективность затрат литейного производства. Возникает вопрос, действительно ли некоторые загрязнители на формовом ломе играют главную роль в образовании и эмиссии ПХДД и ПХДФ. Если это так, то потребуется селективное удаление из загруженного исходного материала.»

2.2.  Исследование ПХДД/ПХДФ на действующих электродуговых печах

Большинство исследований по образованию и улавливанию ПХДД/ПХДФ выполнено на электродуговых печах в Европе. Первые исследования в этой области проведены в начале 1990-х годов германской фирмой Badische Stahlwerke GmbH (BSW) в г. Кель-на-Рейне (Weiss and Karcher, 1996). Другие европейские металлургические компании следовали примеру BSW под давлением нормативных актов национальных агентств по охране окружающей среды.

Ниже приводится краткое изложение результатов исследований выбросов электродуговых печей в эксплуатационных условиях:

Программа исследований BSW подтвердила, что высокая концентрация углеводородов в стальном ломе существенно повышает выброс летучих органических соединений и ПХДД/ПХДФ.

По данным исследования выбросов компаниями BSW, ProfilARBED, Differdange и Gerdau Ameristeel Cambridge, повышенная концентрация ПХДД/ПХДФ в выбросах наблюдается при устойчивом превышении температуры 225°C на выходе из системы кондиционирования охлаждаемого газа, что указывет на наличие процесса de novo синтеза в системе кондиционирования газа.

В экспериментальном исследовании выбросов электродуговой печи в Канаде на долю ПХДФ устойчиво приходилось 60-90% концентрации ПХДД/ПХДФ, характеризуемой значением эквивалента токсичности I-TEQ. Аналогичные результаты опубликованы по данным экспериментальных исследований выбросов электродуговых печей в Европе.

Два соединения, родственные ПХДФ: 2,3,7,8-ТХДФ и 2,3,4,7,8-ТХДФ - устойчиво составляли 60-75% концентрации ПХДД/ПХДФ, характеризуемой значением эквивалента токсичности I-TEQ, в экспериментальных исследованиях выбросов электродуговой печи в Канаде. Аналогичные результаты опубликованы по данным экспериментальных исследований выбросов электродуговых печей в Европе. Эти результаты сопоставимы с данными теоретических расчетов конденсации ПХДД/ПХДФ, поскольку эти два родственных соединения c понижением температуры газа конденсировались бы в последнюю очередь.

Распределения концентрации родственных соединений, характеризуемой значением эквивалента токсичности I-TEQ, в экспериментальных исследованиях выбросов электродуговой печи в Канаде оказались схожими между собой независимо от суммарных I-TEQ-концентраций ПХДД/ПХДФ.

Результаты исследований показали, что de novo синтез представляет собой доминирующий механизм образования ПХДД/ПХДФ в процессе выплавки стали электродуговыми печами.

По-видимому, колебания характерныых параметров выброса ПХДД/ПХДФ в процессе выплавки стали электродуговыми печами объясняются колебаниями состава загружаемого лома, переменными условиями в печи, изменяющимися от плавки к плавке и от установки к установке, переменными условиями в системе кондиционирования и очистки газа и различиями в эффективности улавливания пыли рукавными фильтрами. Относительную важность этих факторов оценить трудно ввиду скудности опубликованной информации.

Отчет, подготовленный правительством Японии, представляет результаты исследования в отношении выполнения мер, указанных в настоящих руководящих принципах, для снижения эмиссии ПХДД/ПХДФ и копланарных полихлорированных бифенилов при использовании для производства стали электродуговых печей; исследование охватывает 18 предприятий из 38 не входящих в ассоциацию производителей стали в Японии. Концентрация выбросов была снижена на 80-87,2% на предприятиях, где была внедрена только одна из мер, в то время как на предприятиях, внедривших две меры и более, снижение достигало 96%. В среднем концентрация выбросов была снижена на 84% по сравнению с предприятиями, не внедрившими ни одной из мер. Сроедняя концентрация составляла 0,42 нг I-TEQ/нм3. Два предприятия (10% от всех предприятий, охваченных исследованием) добились получения величины достижимого эксплуатационного уровня, который был ниже 0,1 нг I-TEQ/нм3 (Government of Japan 2006).

2.2.1 Обзор химических процессов горения электрической дуги и образования ПХДД/ПХДФ

Взаимосвязь между химическими процессами горения в электродуговой печи и образованием ПХДД/ПХДФ в печи можно резюмировать следующим образом:

Исходными веществами для образования ПХДД/ПХДФ могут быть родственные соединения, например такие, как ПХБ, хлорированные фенолы и хлорированные бензолы.

Условия среды в сталеплавильной электродуговой печи чрезвычайно сложны и постоянно меняются. Химия горения создает условия, благоприятствующие образованию ПХДД/ПХДФ. Углеводороды, вводимые в печь с металлоломом, подвергаются испарению, расщеплению, частичному или полному сгоранию в зависимости от условий в печи или ее частях во время или после загрузки. Другими источниками углерода являются вводимый углерод и графитовые электроды. Противоположные процессы образования ПХДД/ПХДФ и дехлорирования могут происходить одновременно, если концентрация кислорода и температура допускают образование некоторых соединений, родственных ПХДД или ПХДФ, в то время как другие родственные соединения подвергаются дехлорированию.

Исследования по оптимизации режима внутреннего дожигания показывают, что при нормальном режиме эксплуатации печи в отдельных ее частях на стадии расплавления стали и, возможно, в течение некоторого последующего периода существуют условия, благоприятные для образования ПХДД/ПХДФ - богатая кислородом атмосфера, химически активные частицы углерода и температуры ниже 800 ° C. При наличии металлов, играющих роль катализаторов, и следовых количеств хлора в загружаемом сырье и флюсах возникают условия для de novo синтеза. Поскольку условия смешения не являются идеальными, часть образующихся ПХДД/ПХДФ, по всей вероятности, уйдет из электродуговой печи с отходящими газами, минуя зону достаточно высоких температур, где было бы возможно дехлорирование.

Большинство исследований по химии горения и внутреннего дожигания в сталеплавильных электродуговых печах ставило целью повышение производительности за счет использования химической энергии горючих материалов в печи (например, углеводородов, монооксида углерода и водорода) для уменьшения расхода электроэнергии и общих энергозатрат с соответствующим снижением удельных затрат производства на тонну продукции.

Предварительный нагрев лома может повлечь увеличение выбросов хлорированных ароматических соединений, например ПХДД/ПХДФ, хлорбензолов, ПХД, а также полициклических ароматических углеводородов и других продуктов неполного сгорания из лома, загрязненного красками, пластмассами, смазочными материалами и другими органическими соединениями. Образование этих загрязнителей можно свести к минимуму внутренним дожиганием в печи (в отличие от наружного дожигания отходящих газов) дополнительными кислородными горелками, разработанными для сжигания монооксида углерода и углеводородов с регенерацией химической энергии. Было выдвинуто предположение, что предварительный нагрев лома повышает содержание органической составляющей в отходящих газах, а также, возможно, образование хлорированных соединений. То, что происходит с эмиссиями, зависит от общего баланса тепла и энергии системы отходящих газов. В случае Ovaco, предварительный нагрев лома снижает эмиссию ПХДД/ПХДФ (и, наиболее вероятно, повышает эмиссию легких органических соединений), благодаря тому факту, что предварительный нагрев лома действует как эффективный охладитель газа: низкая температура газа на фильтре означает, что тяжелые органические соединения отделяются от пыли.

Есть основания полагать, что выбор внутреннего дожигания дает больше преимуществ по сравнению с наружным дожиганием с точки зрения предотвращения образования ПХДД/ПХДФ.

2.3.  Сброс ПХДД/ПХДФ с твердыми отходами и в сточные воды

Во всем мире на большинстве металлургических заводов эксплуатируют электродуговые печи с системами сухой очистки отходящих газов, основанными на использовании пылеуловителей с тканевыми фильтрами и не порождающими технологических стоков, которые требовали бы очистки.

Некоторые существующие электродуговые печи могут быть оборудованы «полумокрыми» системами газоочистки (European Commission, 2000). В полумокрых системах отходящие газы печи орошаются водой для частичного охлаждения и кондиционирования перед их очисткой от твердых частиц в электростатическом фильтре. Регулируя количества подаваемой воды и воды, испаряющейся в процессе кондиционирования газов, можно достичь нулевого объема стока от печи с полумокрой системой очистки отходящих газов. Преобладающим источником воды в стоках является охлаждающая вода, не входящая в контакт с газами. Однако на некоторых установках возможно использование очищенной воды от технологического процесса и технической воды, подаваемой для удовлетворения других нужд установки (Управление по охране окружающей среды США - EPA 2002).

Стандарты некоторых ведомств определяют нулевой сток как наилучший имеющийся метод эксплуатации полусухих систем газоочистки.

В отдельных странах Европейского Союза для очистки отходящих газов от электродуговых печей на некоторых металлургических применяют заводах мокрые скрубберы. Однако информация о количестве сточных вод и методах ее очистки на этих предприятиях отсутствует (European Commission, 2000). По этой причине какие-либо выводы о наилучшей имеющейся технологии очистки и минимизации загрязнения сточных вод выбросами ПХДД/ПХДФ от систем мокрой очистки отходящих газов сделать невозможно.

Остатки процессов очистки отходящих газов (пыль, улавливаемая системой сухой очистки) могут содержать следовые количества ПХДД/ПХДФ.

3.  Усовершенствования существующего процесса и альтернативные процессы выплавки стали в электродуговых печах

3.1.  Усовершенствования технологического процесса