Указания и руководящие принципы по категориям источников: Категории источников в Части III Приложения C (стр. 13 )

В течение последних десятилетий процесс выплавки стали в электродуговых печах подвергся изменениям. Научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа по выплавке стали в электродуговых печах, особенно в Европе, сосредоточена на совершенствовании конструкции печи с целью повышения ее производительности и энергетической эффективности с одновременным снижением стоимости производства стали.

Два главных стимула этих работ - снижение стоимости производства стали (например, за счет роста производительности) и повышение качества продукции (например, для удовлетворения требований автотракторной промышленности). К этому следует добавить влияние экологических факторов. Повышение производительности достигается за счет сокращения продолжительности цикла плавки, повышения энергетической эффективности и более широким использованием химической энергии.

Повышение качества продукции обеспечивается правильным выбором металлолома и надлежащего технологического режима печи и широким внедрением вспомогательных процессов ковшевой выплавки и вакуумной дегазации. Влияние экологических факторов отображают требования ограничения выбросов ПХДД/ПХДФ и снижение концентрации веществ, ответственных за смогообразование (например, тонкодисперсные примеси). Альтернативой для производителей стали является применение высококачественного лома с низким содержанием загрязнителей (William Lemmon and Associates Ltd., 2004).

Второй альтернативой является замена части загружаемого лома железом прямого восстановления или подобными материалами, получаемыми из железной руды и содержащими загрязнители в более низких концентрациях по сравнению с низкокачественным стальным ломом. Объем производства товарного железа прямого восстановления растет вместе с ростом международного рынка этого продукта, а его доступность может повлечь переориентацию производителей стали, выплавляемой в электродуговых печах, на закупку железа прямого восстановления взамен использования металлолома местного происхождения. Имеется мало опубликованной информации о выбросах ПХДД/ПХДФ от процесса выплавки стали из железа прямого восстановления, но известные характеристики этого процесса позволяют заключить, что эти выбросы весьма малы. Опубликованная информация относительно образования и выбросов ПХДД/ПХДФ при использовании железа прямого восстановления для производства стали в электродуговых печах пока отсутствует.

Третьей альтернативой в производстве стали, выплавляемой в электродуговых печах, является переработка горячего металла. Прогнозируется расширение сферы применения этого метода, поскольку производители стали стремятся сократить продолжительность цикла плавки и повысить производительность имеющегося оборудования (Fruehan, 1998). Информация о влиянии данного метода на выбросы ПХДД/ПХДФ отсутствует. Предварительный подогрев части лома позволяет сэкономить приблизительно 60 кВт×ч/т; при подогреве всего загружаемого лома экономия энергии достигает 100 кВт×ч/т жидкой стали. Возможность применения метода предварительного подогрева лома зависит от местных условий и должна быть подтверждена сравнительным анализом данных по сопоставимым заводам или установкам.

Усовершенствование процесса выплавки стали в электродуговых печах часто приносит дополнительную выгоду, в частности благодаря снижению выбросов твердых частиц и ПХДД/ПХДФ, а не только за счет предварительного подогрева лома, о чем говорилось выше. Как правило, целью внедрения нового технологического режима является повышение эксплуатационной и энергетической эффективности, производительности труда, объема производства и снижение эксплуатационных затрат.

3.2.  Альтернативные процессы

Нет альтернативной технологии, которая могла бы заменить электродуговые печи на высокопроизводительных сталеплавильных заводах. В прошлом на некоторых печах применялись электроды из других материалов, но в настоящее время альтернатива графитовым электродам также отсутствует.

4.  Основные и дополнительные меры

В настоящем разделе рассмотрены основные и дополнительные меры по снижению выбросов ПХДД/ПХДФ от электродуговых печей. Большая часть этого материала заимствована из публикаций компании William Lemmon and Associates Ltd., 2004. Некоторые из этих мер также применимы к купольным и электроиндукционным печам.

Эффект снижения выбросов, возможного при внедрении одних только основных мер, трудно поддается количественной оценке. Для достижения желаемых уровней выбросов на существующих и новых заводах, по-видимому, необходимо внедрение как основных, так и дополнительных мер.

Конкретное исследование модернизации систем предотвращения и контроля загрязнения на установке по выработке стали на электродуговой печи представлено Finlay and Peng, 2006.

Технические и экономические предпосылки реализации всех или большинства методов предотвращения загрязнения, описанных ниже, существуют на всех предприятиях.

4.1.  Основные меры по снижению выбросов

Основные меры (часто назывваемые методами) предотвращения загрязнения преследуют цель устранения, подавления или минимизации образования ПХДД/ПХДФ или дехлорирования ПХДД/ПХДФ в процессе выплавки стали в электродуговых печах.

Неотъемлемой частью заводской программы предотвращения загрязнения должно быть общее требование применения наилучших имеющихся методов организации охраны окружающей среды, эксплуатации и технического обслуживания для всех операций и аспектов процесса выплавки стали в электродуговых печах.

Ниже дан перечень рекомендуемых основных мер; некоторые из них могут быть применены на всех предприятиях, а некоторые, возможно, потребуют дальнейших исследований.

Составлен перечень приемов, основанных на работе, проведенной на электродуговых печах, и, хотя многие из этих самых принципов, как предполагается, сохраняют свою силу в случае использования индукционных и купольных печей, применение их для этого случая документально не зафиксировано. Однако, тот факт, что большая часть имеющихся результатов испытаний для других типов печей ниже 0,1 нг I-TEQ/нм3 показывает, что сочетание этих мер и дополнительных мер, перечисленных ниже, должно давать эффект ограничения эмиссий.

4.1.1.  Качество сырьевого материала

Главным видом сырья для выплавки стали в электродуговых печах служит стальной лом. В ломе часто присутствуют такие загрязнители, как масла, пластмассы и другие углеводороды. Методы предотвращения загрязнения окружающей среды путем предотвращения или минимизации ввода загрязнителей в сталеплавильную электродуговую печь предусматривают изменение технических технических условий на материалы, повышение эффективности программ контроля качества, изменения типа сырьевых материалов (например, с отбраковкой или обезжириванием замасленного лома) и внедрение программ по предотвращению ввода загрязнителей.

4.1.2.  Эксплуатация электродуговых печей

Недавние изменения технологического режима, введенные для повышения эксплуатационной и энергетической эффективности электродуговых печей, по-видимому, имеют и другие благоприятные последствия, уменьшая образование ПХДД/ПХДФ, а при определенных условиях обеспечивая также дехлорирование этих соединений. К методам предотвращения загрязнения, уменьшающим выбросы ПХДД/ПХДФ, относятся минимизация времени раскрытия свода печи для загрузки шихты, ограничение инфильтрации воздуха в печь и устранение или минимизация технологических простоев. Интенсивность конденсации ПХДД/ПХДФ быстро возрастает при температурах ниже 125 °С, причем в первую очедь конденсируются высокохлорированные диоксины.

4.1.3.  Проектирование системы кондиционирования отходящих газов

Кондиционирование отходящих газов охватывает операции их сбора, охлаждения и отвода по системе газоходов, предшествующие их очистке в рукавном пылеуловителе. Система кондиционирования отходящих газов может инициировать процесс de novo синтеза ПХДД/ПХДФ, если не будут приняты меры для устранения условий такого синтеза. Методы предотвращения загрязнения окружающей среды включают в себя надлежащий расчет пропускной способности системы, обеспечение эффективного смешения отходящих газов, их быстрое охлаждение до температур ниже 200 °С, разработку и внедрение благоприятного режима эксплуатации и технического обслуживания.

4.1.4.  Непрерывный мониторинг параметров системы

Для минимизации образования ПХДД /ПХДФ в процессах de novo синтеза в системе кондиционирования газов необходим непрерывный мониторинг соответствующих параметров и их оптимизация для этой системы с документацией процедур эксплуатации и технического обслуживания.

4.2.  Дополнительные меры по ограничению выбросов

Дополнительные меры, часто описываемые как методы борьбы с загрязнением среды, можно резюмировать следующим образом:

4.2.1.  Обеспыливание отходящих газов

Перехват всех отходящих газов из зоны электродуговых печей, включая неорганизованные выбросы, является одной из важнейших функций систем борьбы с загрязнением среды. Эффективность улавливания пыли из первичных и вторичных выбросов печи необходимо всемерно повышать применением комбинированной системы газоотвода с газоходами и вентиляционными укрытиями источников дымогазовыделений, или системы с газоходами и укрытием камеры загрузки шихты, или общевытяжной вентиляции здания.

4.2.2.  Пылеуловители с тканевыми (рукавными) фильтрами

Некоторые компоненты ПХДД/ПХДФ в отходящих газах электродуговых печей адсрбируются на тонкодисперсном веществе. При падении температуры газа ниже точки конденсации различных соединений, родственных ПХДД/ПХДФ, большинство компонентов ПХДД/ПХДФ адсорбируются на тонкодисперсном веществе либо конденсируются с образованием тонкодисперсного вещества. Эффективность улавливания пыли правильно спроектированными тканевыми фильтрами характеризуется содержанием пыли в очищенных газах менее 5 мг/нм3 на новых заводах и менее 15 мг/нм3 - на существующих заводах. Минимизация уровней концентрации пыли сводит к минимуму также выбросы ПХДД/ПХДФ.

4.2.3.  Система наружного дожигания в сочетании с резким водяным охлаждением

Этот метод с давних пор применялся для борьбы с выбросами ПХДД/ПХДФ из сталеплавильных электродуговых печей. Системы наружного дожигания были первоначально разработаны для сжигания монооксида углерода (СО) и водорода (Н2) отходящих газов печи в камере сжигания с огнеупорной футеровкой, обычно с использованием дополнительного топлива. Позднее на многих европейских сталеплавильных заводах с электродуговыми печами была внедрена технология дехлорирования выбросов ПХДД/ПХДФ дожиганием при температурах выше 800 °С. Этот метод борьбы с вредными выбросами не обеспечивает устойчивого соблюдения предельно допустимой концентрации токсичных загрязнений 100 пг TEQ/нм3 (0,1 нг TEQ/нм3), предписанной канадским стандартом. На некоторых заводах применениие наружного дожигания и конструктивных усовершенствований систем кондиционирования газа может оказаться неосуществимым из-за отсутствия места для размещения нового оборудования. Для некоторых печей внутренний дожиг в печи может быть эффективным, чтобы помочь предотвращению эмиссий ПХДД/ПХДФ.