close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Весенняя Распутица 2011 Кубок РАФ дополнительный;doc

код для вставкиСкачать
Мониторинг выбросов и сбросов загрязняющих веществ на цементных заводах
1
Общие принципы мониторинга
1.1 «Зачем» проводится мониторинг?
1.2 . «Кто» проводит мониторинг?
1.3 «Что» и «как» определяется при мониторинге
1.4 «Как» выражаются предельно допустимые выбросы/сбросы и результаты
мониторинга
1.5 Временной график проведения мониторинга
1.6 Как учитываются погрешности измерений
1.7 Требования в области мониторинга, подлежащие включению в
разрешение, наряду с предельно-допустимыми уровнями выбросов и
сбросов (ПДВ/ПДС)
1.8 Учет суммарных выбросов/сбросов
1.9 Процесс получения результатов измерений и мониторинга
2
Различные подходы к мониторингу
3
Оценка соблюдения правоохранных требований
4
Отчетность по результатам мониторинга
5
Общая информация о производстве цемента
6
Современные уровни потребления и выбросов
7
Использование наилучших доступных технологий для повышения
энергетической и экологической эффективности цементного производства
7.1 Потребление сырьевых материалов
7.2 Снижение удельного потребления энергии (обеспечение энергетической
эффективности)
7.3 Выбор способа производства и оптимизация контроля технологического
процесса
7.4 Выбор топлива и сырьевых материалов
7.5 Выбросы пыли
7.6 Газообразные вещества
7.7 Снижение выбросов металлов
7.8 Производственные потери/отходы
7.9 Шум
Приложение 2. Таблица стандартов CEN для выбросов загрязняющих веществ в
атмосферу
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Общепринятые единицы измерения и символы
1. Общие принципы мониторинга
В соответствии c Директивой IPPC комплексные экологические разрешения должны включать
предельно допустимые эмиссии (ПДЭ) для загрязняющих веществ, выделяемых в больших
количествах. При необходимости показатели ПДЭ могут быть дополнены или заменены
эквивалентными параметрами или техническими показателями.
Разрешение должно содержать требования по проведению мониторинга соответствующих
выбросов/сбросов с указанием методологии и частоты проводимых измерений, процедуры
оценки, а также предусмотреть обязанности хозяйствующего субъекта (оператора) по
представлению в компетентный орган власти данных,
соответствия условиям, указанным при выдаче разрешения.
необходимых для проверки
При установлении условий выдачи разрешений и соответствующих требований в области
мониторинга разработчик комплексного разрешения должен иметь в виду необходимость
последующей оценки соблюдения его условий. Кроме того, промышленных операторов
обязывают предлагать меры в области мониторинга в своих заявках на получение
разрешения.
Существует три основных типа мониторинга, связанного с деятельностью промышленного
предприятия:
• Мониторинг эмиссий: мониторинг промышленных выбросов/сбросов/отходов в источнике
образования, т.е. мониторинг эмиссий, поступающих от установки в окружающую среду.
• Технологический мониторинг: мониторинг физических и химических параметров
(например, давления, температуры, скорости потока) технологического процесса, который
должен подтвердить - с помощью соответствующих методик контроля и оптимизации
технологического процесса - что рабочие характеристики предприятия (его результативность)
находятся в пределах, соответствующих его правильной работе.
• Мониторинг воздействия на окружающую среду: мониторинг содержания загрязняющих
веществ в окружающей среде в зоне влияния предприятия, а также воздействия на
экосистемы.
При установлении величин допустимых выбросов и сбросов загрязняющих вещества,
эквивалентных параметров и технических показателей в области мониторинга в рамках
комплексных разрешений разработчики таких разрешений и представители предприятий
должны иметь четкое представление о том, каким образом можно будет проводить оценку
соблюдения этих требований в будущем и представлять экологическую отчетность по
промышленным выбросам/сбросам/отходам, не забывая при этом об экономических
аспектах.
Существует две причины для включения требований по поводу мониторинга в число
требований комплексных разрешений:
•
Оценка выполнения требований, содержащихся в разрешении: мониторинг необходим
для идентификации и количественной оценки рабочих характеристик предприятия,
позволяющей официальным органам проверить соблюдение соответствующих условий.
2
•
Экологическая отчетность по выбросам, сбросам и отходам от промышленности:
мониторинг необходим для получения информации, на основе которой подготавливаются
отчеты по соблюдению предприятиями требований экологического законодательства.
Имеются семь соображений, руководствуясь которыми разработчик разрешения сможет
выбрать оптимальные условия для проведения мониторинга. Эти соображения касаются
следующих аспектов:
1. «Зачем» проводится мониторинг?
2. «Кто» проводит мониторинг?
3. «Что» и «как» контролируется при мониторинге?
4. «Как» выражаются ПДВ/ПДС и результаты мониторинга?
5. Временной график проведения мониторинга.
6. Как учитываются неопределенности (погрешности)?
7. Требования в области мониторинга, подлежащие включению в разрешение, наряду с
предельно-допустимыми уровнями эмиссий.
Одна из вторичных целей данного документа состоит в обеспечении сопоставимости и
надежности данных по мониторингу по всей Европе. Это особенно важно при сравнении
рабочих характеристик различных предприятий одного сектора или общих нагрузок для
различных секторов. Принятые в настоящее время подходы к мониторингу варьирует по
Европе, и применение этих различных подходов зачастую приводит к получению
несопоставимых данных. Это может касаться различных методов измерения, периодов,
частоты, источников выбросов/сбросов и т.д. Попытки прямого сопоставления данных для
различных предприятий, которые были получены в разных условиях, могут привести к
неверным выводам или решениям.
Большое значение для получения надежных и сопоставимых результатов имеет хорошее
знание процесса, выбранного в качестве объекта мониторинга. С учетом сложности
осуществления мониторинга и уровня соответствующих затрат, а также ввиду того, что на
основе полученных данных будут приниматься соответствующие решения, следует принять
все возможные меры к тому, чтобы эти данные были надежными и сопоставимыми.
Мониторинг
означает
систематическое
наблюдение
за
изменениями
определенных
химических
или
физических
характеристик
выбросов,
сбросов,
потребления,
соответствующих параметров или технологических показателей и т.д. Мониторинг основан на
повторяющихся измерениях или наблюдениях с определенной частотой в соответствии с
документально зафиксированными и согласованными процедурами, и он осуществляется для
получения полезной информации. Эта информация может варьировать от данных простых
визуальных наблюдений до точных численных данных, и ее можно использовать в
нескольких различных целях, главная из которых заключается в проверке соблюдения
ПДВ/ПДС/лимитов образования и размещения отходов. Однако она также может оказаться
полезной для контроля корректности осуществления технологических процессов на
предприятия, а также для принятия более эффективных решений в отношении
производственных операций.
Термины «измерение» и «мониторинг» часто заменяют друг друга в общепринятом
словоупотреблении. Под измерением понимают совокупность операций, направленных на
3
определение значения какой-то величины и, соответственно, получение индивидуального
количественного результата. Под мониторингом понимают измерение величины какого-то
определенного параметра, а также последующие меры, направленные на контроль
изменения его значения (для поддержания истинного значения этого параметра в рамках
необходимого диапазона). Иногда термин «мониторинг» употребляют в значении простого
наблюдения за каким-либо параметром без определения его численных значений, т.е. без
проведения измерений.
При
установлении
ПДВ/ПДС
(предельных
допустимых
уровней
выбросов/сбросов)
разработчик комплексного разрешения должен предусмотреть соответствующую процедуру
экологической отчетности и оценки соблюдения требований, содержащихся в разрешении, а
также получения наиболее релевантной информации необходимого качества и уровня
достоверности (надежности), не забывая при этом об экономической стороне вопроса.
В рамках Директивы КПКЗ предполагается, что разработчики разрешения устанавливают
значения ПДВ/ПДС, а также требования в области обращения с отходами,
энергопотребления, [мониторинга] шума, запахов и, возможно, использования сырья и
вспомогательных материалов. Для простоты в последующих разделах все эти экологические
«явления» будут называться «эмиссиями».
1.1. «Зачем» проводится мониторинг?
Согласно Директиве КПКЗ, все предельно допустимые эмиссии, устанавливаемые в
разрешениях, должны базироваться на применении наилучших доступных технологий (НДТ).
Существует две главные причины, по которым может потребоваться мониторинг соблюдения
таких технологий, основанных на НДТ:
•
для того чтобы убедиться, что эмиссии находятся в пределах предельно допустимых,
например, для оценки соблюдения природоохранных требований;
• для выявления вклада конкретного объекта в общее загрязнение окружающей среды,
например, в рамках подготовки периодической экологической отчетности перед
компетентными органами.
Прежде чем приступать к мониторингу, промышленные предприятия и компетентные органы
должны четко представить себе, каковы его цели. Кроме того, цели мониторинга и
соответствующая система должны быть ясны для любого вовлеченного третьего лица,
включая сторонних подрядчиков и иных возможных пользователей данных измерений
(например, специалистов в области территориального планирования, заинтересованных
групп общественности и центральных (национальных, федеральных) органов власти).
1.2. «Кто» проводит мониторинг?
Мониторинг с целью проверки выполнения природоохранных требований могут выполнять
компетентные органы, промышленные предприятия или сторонние подрядчики, действующие
от их имени.
Согласно Директиве КПКЗ, вопрос о проведении мониторинга промышленным предприятием
должен быть оговорен в разрешении. Обычно компетентные органы в значительной степени
полагаются на промышленные предприятия в проведении производственного экологического
4
мониторинга
и
контроля.
При
этом
сами
компетентные
органы
проводят
аудит
соответствующей деятельности на предприятиях и при необходимости сами осуществляют
программы мониторинга более ограниченного масштаба в рамках независимых проверок.
Проведение таких программ может быть делегировано стороннему подрядчику на условиях
субконтракта за счет промышленного предприятия, и они могут проводиться без
предупреждения.
Производственный экологический мониторинг и контроль обладает теми потенциальными
преимуществами, что он позволяет использовать знание промышленным предприятием
процессов, осуществляемых на собственном объекте, «изнутри». Это способствует более
ответственному отношению промышленных предприятий к свои выбросам, сбросам, отходам
и обеспечивает относительную экономическую эффективность принимаемых ими мер в этой
сфере. Однако в этой связи чрезвычайно важно, чтобы регулирующий орган подтвердил
качество данных мониторинга с помощью соответствующих процедур гарантирования
качества, что будет способствовать повышению уровня общественного доверия к таким
результатам.
Очень важным моментом является четкое распределение обязанностей по мониторингу
между соответствующими сторонами (промышленными предприятиями, компетентными
органами, подрядчиками). Все они должны знать, каким образом поделен между ними весь
объем работ и каковы их собственные обязанности и сферы ответственности.
Соответствующие детали, а также используемые методы, можно оговорить в рамках
программ мониторинга, схем, разрешений, законодательных актов или другой документации,
например, соответствующих стандартов.
Надлежащая практика
предполагает необходимость детально
оговорить следующие
моменты:
• вид мониторинга, за который отвечает предприятие, включая любой вид мониторинга,
осуществляемый сторонними подрядчиками от своего имени;
•
мониторинг, за который несет ответственность компетентный орган, в том числе любой
вид мониторинга, осуществляемый сторонними подрядчиками от своего имени;
•
принятая стратегия и роль каждого участника;
•
методы и гарантии, которые необходимо обеспечить в каждом случае;
•
требования в области отчетности.
Важно, чтобы пользователи результатов мониторинга были уверены в качестве получаемых
результатов. Это означает, что, независимо от того, кто проводит мониторинг, он должен
обеспечить высокий уровень качества, т.е. объективность и строгость и соблюдение
соответствующего стандарта, а также возможность продемонстрировать это пользователям
результатов.
В обязанности компетентного органа входит выработка и установление соответствующих
требований в области качества, а также реализация мер, направленных на их обеспечение.
При оценке выполнения природоохранных требований надлежащей практикой считается
принятие следующих мер:
•
использование стандартных методов измерения, если таковые имеются;
•
применение сертифицированного оборудования;
5
•
проведение аттестации персонала;
•
привлечение аккредитованных лабораторий.
При
проведении
производственного
экологического
мониторинга
и
контроля можно
рекомендовать внедрение систем менеджмента качества и привлечение сторонних
аккредитованных лабораторий для проведения периодических проверок с тем, чтобы не
получать аккредитацию собственной лаборатории на предприятии.
1.3. «Что» и «как» определяется при мониторинге
В принципе, существуют различные подходы к мониторингу того или иного параметра, хотя
некоторые из них могут оказаться непригодными в конкретных случаях:
•
прямые (непосредственные) измерения
•
косвенные показатели
•
метод материальных балансов
•
расчетные методы
•
коэффициенты эмиссий (удельные характеристики выбросов/сбросов/образования
отходов)
При выборе одного из этих подходов для мониторинга необходимо соблюсти необходимый
баланс между доступностью метода, надежностью, уровнем достоверности, объемом затрат
и экологическими выгодами.
Выбор
параметра(ов)
для
мониторинга
определяется
характером
производственных
процессов, а также видами сырья и химических веществ, используемых на предприятии.
Целесообразно использование выбранного параметра также для нужд производственного
контроля.
Соответствующий режим мониторинга можно выбрать в зависимости от уровня
потенциального риска нанесения ущерба окружающей среде. При выборе режима, или
интенсивности проведения мониторинга рассматриваются следующие основные факторы,
влияющие на риск фактического превышения установленных значений ПДВ/ПДС:
(a) вероятность превышения ПДВ/ПДС
(b) последствия превышения ПДВ/ПДС (т.е. нанесение вреда окружающей среде).
При оценке вероятности превышения ПДВ/ПДС следует проанализировать следующие
параметры:
•
количество индивидуальных источников загрязнения, вносящих вклад в эмиссию;
•
стабильность условий технологического процесса;
•
доступная буферная емкость системы очистки сточных вод;
•
потенциал очистного оборудования в отношении избыточных выбросов и сбросов;
•
вероятность механических отказов, вызванных коррозией;
• гибкость производственного графика/ количества и типов выпускаемой в единицу времени
продукции;
•
способность промышленного предприятия соответствующим образом реагировать на
отказы оборудования;
6
•
возраст эксплуатируемого оборудования;
•
режим эксплуатации оборудования;
•
типы опасных веществ, которые могут содержаться в выбросах/сбросах при нормальных
или нештатных условиях технологического процесса;
•
значимость нагрузки (высокие концентрации, высокая скорость потока);
•
нестабильность состава сточных вод.
При оценке последствий превышения установленных ПДВ/ПДС необходимо учитывать
следующие параметры:
•
продолжительность потенциального отказа оборудования;
•
характер последствий загрязнения веществом (так называемая возможность острого
отравления), т. е. характеристики опасности вещества, используемого в технологическом
процессе;
•
местоположение технологических установок (например, близость к жилым районам или
особо охраняемым природным территориям);
•
коэффициент разбавления в принимающей среде;
•
метеорологические условия.
Применяются следующие режимы мониторинга:
1. Эпизодический мониторинг (проводится нечасто, через установленные промежутки
времени, варьирующие от одного раза в месяц до одного раза в год): основная цель
заключается в проверке фактического уровня эмиссий при прогнозируемых или обычных
условиях.
2. От регулярного до частого (от 1-3 раз в сутки до одного раза в неделю): высокая частота
проведения мониторинга позволит выявлять нештатные условия или предстоящее снижение
результативности и вовремя приступать к реализации корректирующих мер (диагностика,
ремонт, техническое обслуживании...). В этом случае можно рекомендовать пробоотбор,
соразмерный времени.
3. От регулярного до частого (от 1 раза в сутки до 1 раза в неделю): должна быть
обеспечена высокая точность и незначительные погрешности по всей цепи мониторинга для
предотвращения вреда окружающей среде. В этом случае можно рекомендовать пробоотбор,
пропорциональный потоку (чем больше поток, тем чаще следует отбирать пробы).
4. Интенсивный (непрерывный или последовательный пробоотбор с высокой частотой,
варьирующей от 3 до 24 раз в день): данный режим используется, если, например,
нестабильные условия технологического процесса могут привести к превышению лимитов.
Целью мониторинга в данном режиме является определение параметров эмиссий в
реальном времени и/или в течение фиксированного периода времени и при достигнутом
уровне эмиссий.
1.4. «Как» выражаются предельно допустимые выбросы/сбросы и результаты
мониторинга
Существует определенная взаимосвязь между способом выражения ПДЭ и целями
мониторинга.
7
Возможно использование следующих типов единиц, по отдельности или в сочетании друг с
другом:
•
единицы концентрации
•
единицы нагрузки во времени
•
удельные единицы и коэффициенты выбросов/сбросов/образования отходов
•
единицы теплового воздействия
•
другие единицы, используемые для описания уровня эмиссии
•
нормальные единицы.
Единицы концентрации
■ выражаются в виде массы в расчете на единицу объема (например, мг/м3, мг/л) или в виде
объема в расчете на единицу объема (например, ppm). Единицы концентрации применяются
для выражения ПДЭ в целях демонстрации результативности технологического процесса или
средозащитной технологии «на конце трубы», как это предписывается соответствующим
природоохранным разрешением (например, демонстрация соблюдения природоохранных
требований для установки). Следует отметить, что при этом концентрацию можно выразить в
форме массы в расчете на единицу объема, для которого возможны следующие варианты:
простой объем; нормальный кубический метр, где «нормальный» означает при стандартных
температуре,
давлении,
влажности
(сухой/влажный)
и
установленной
концентрации
кислорода и т.д.
■ иногда в рамках природоохранного разрешения ПДЭ, выражаемые в виде концентрации,
часто дополняются единицами нагрузки во времени, чтобы предотвратить ситуации, когда
операторы достигают соблюдения нормативов (в мг/м3) путем разбавления.
Единицы нагрузки во времени
Выбор временного интервала для удельной нагрузки во времени связан с типом воздействия
выбросов/сбросов на окружающую среду:
•
краткосрочный временной интервал применяется для выражения краткосрочной
нагрузки на окружающую среду, зачастую по отношению к отдельным установкам, например,
при оценке воздействия на окружающую
среду
-
кг/с,
как
правило,
используется
в
сценариях
по
оценке
последствий
опасных
выбросов/сбросов, исключительных событий или выбросов/сбросов, оказывающих
воздействие на здоровье человека (в исследованиях по вопросам безопасности)
-
кг/ч, как правило, применяется к выбросам/сбросам, образующимся в результате
непрерывных технологических процессов
- кг/сут и кг/неделю, как правило, используются при оценке воздействия выбросов/сбросов,
требующих тщательного отслеживания
•
долгосрочный временной интервал, например, т/г, применяется, главным образом, при
долгосрочной нагрузке на окружающую среду, например, когда присутствуют кислые выбросы
(такие как SO2 и NOx), и для представления периодической экологической отчетности.
Удельные единицы и коэффициенты выбросов/сбросов
8
•
отнесенные к единице продукции, например, кг/т продукта. Их можно использовать для
сопоставления разных технологических процессов друг с другом, независимо от фактической
производительности, что позволяет выявить соответствующие тенденции. Таким образом,
соответствующее значение служит индикатором результативности,
использовать для выбора оптимального технического решения.
•
который
можно
отнесенные к единице входных потоков, например, г/ГДж (потребляемая тепловая
мощность); особенно широко используются в случае процессов сжигания и зачастую не
зависят от масштаба технологического процесса. Кроме того, такие единицы можно
использовать для оценки эффективности очистного оборудования (например, материальный
баланс - г (на входе)/г (на выходе))
Единицы измерения должны четко и однозначно приводиться вместе с соответствующими
величинами/результатами. Единицы, которые используются для обозначения ПДВ/ПДС,
должны использоваться и в отчетности по результатам контроля соблюдения установленных
требований.
Единицы теплового воздействия
• идентичны единицам, используемым в случае температуры (т.е. °C, K, например, для
оценки показателей деструкции веществ в установке для сжигания) или единицам тепла в
единицу времени (например, Вт для оценки теплового воздействия в принимающих водных
объектах).
Другие единицы, используемые для описания уровня выбросов/сбросов
■ могут быть выражены в единицах скорости, например, в м/с, при оценке соблюдения
минимальной скорости истечения отходящих газов, или единицах объема в единицу времени,
например, м3/с для оценки скорости сброса сточных вод в принимающие водные объекты,
или продолжительности пребывания, например, для оценки полноты сжигания в установке
для сжигания
• коэффициент разбавления или смешения (используется для контроля запаха в некоторых
разрешениях)
Нормальные единицы
•
в этих единицах учитываются дополнительные параметры, необходимые для приведения
данных к нормальным условиям. Например, результаты для газов обычно приводятся в
форме концентрации, выраженной в виде массы в расчете на один нормальный кубический
метр. В данном контексте «нормальный» означает при стандартных температуре, давлении,
влажности (сухой/влажный) и установленной концентрации кислорода. Используемые
условия сравнения следует всегда указывать вместе с результатом.
1.5. Временной график проведения мониторинга
При выработке требований к мониторингу для получения природоохранных разрешений
необходимо уделять внимание временным параметрам, основными из которых являются
следующие:
-
время забора проб и/или проведения измерений
-
время усреднения
-
периодичность измерений.
9
•
Время забора проб и/или проведения измерений относится к периоду времени (например,
час, день, неделя и т. п.), в течение которого осуществляются измерения и/или отбор проб.
Время проведения этих процедур может зависеть от таких условий технологического
процесса на промышленном объекте, как:
-
время/продолжительность использования определенных типов сырья или топлива;
- период технологического процесса, в течение которого оборудование работает с
определенными показателями нагрузки или производительности;
-
периоды сбоев или нештатных ситуаций в ходе технологического процесса. В таких
случаях может потребоваться
загрязняющих веществ может
иной метод мониторинга, поскольку концентрация
превысить рабочий диапазон метода измерений,
применяемого при нормальных условиях. Сбои и нештатные ситуации в ходе
технологического процесса могут быть связаны с пуском оборудования, утечками,
неисправностями, внезапной остановкой и окончательным остановом оборудования.
•
В
большинстве
случаев
термин
период/время
усреднения,
используемый
в
природоохранных разрешениях, означает период времени, в течение которого результат
мониторинга принимается как репрезентативный для средней нагрузки или концентрации
веществ в выбросах/сбросах. Такой период времени может приравниваться, например, к
одному часу, дню, году и т. п.
Среднее значение может быть получено несколькими способами, в частности:
-
в рамках непрерывного мониторинга расчет среднего значения производится на основе
всех результатов, полученных в течение определенного периода времени. В таких случаях
постоянное контрольно-измерительное устройство, как правило, подсчитывает средний
результат для коротких смежных периодов времени, например, 10 или 15 секунд. Такой
результат можно назвать периодом/временем усреднения для измерительного оборудования
(приборов, используемых для мониторинга). Например, если один результат получается один
раз в 15 секунд, то среднее для 24-часового периода является средним арифметическим
5760 значений отбора проб в течение всего периода (непрерывный пробоотбор или
составная проба) в целях получения единого результата измерений
-
отбор ряда разовых (единичных) проб в течение определенного периода времени и
усреднение полученных результатов.
Следует отметить, что для некоторых загрязняющих веществ следует установить
минимальный период отбора проб, необходимый для сбора поддающегося измерению
количества загрязняющего вещества, и результатом считается среднее значение для
периода пробоотбора. Например, измерение концентрации диоксинов в газообразных
выбросах, как правило, требует периода отбора проб продолжительностью от 6 до 8 часов.
■
Под
частотой
понимают
временной
интервал
между
проведением
измерений
технологических выбросов/сбросов для индивидуальных веществ и/или групп веществ. Она
может варьировать в широких пределах в зависимости от конкретной ситуации (например, от
частоты один образец/год до он-лайновых измерений 24 часа в сутки) и, соответственно,
мониторинг обычно подразделяют на два типа - непрерывный и периодический.
Надлежащая практика предполагает приведение частоты мониторинга в соответствие с
периодами времени, в течение которых может наступить вредное воздействие на
окружающую среду или сформироваться потенциально вредные для окружающей среды
10
тенденции. Если вредные для окружающей среды последствия могут возникнуть в связи с
краткосрочным воздействием загрязняющих веществ, то наилучшим вариантом является
мониторинг, осуществляемый со значительной частотой измерений/отбора проб (и наоборот с малой частотой для долгосрочных воздействий).
Временной график проведения мониторинга, обозначенный в природоохранном разрешении,
определяется, главным образом, типом технологического процесса и более конкретно характером выбросов и сбросов. В случаях случайных или систематических изменениях в
выбросах и сбросах статистические параметры, включая средние значения, стандартные
отклонения, максимумы и минимумы, дают лишь оценочные данные об истинных значениях.
В общем случае неопределенность (погрешность) уменьшается с увеличением числа проб.
При определении временного графика (времени, срока усреднения, частоты и т. д.) в целях
установления ПДВ/ПДС и соответствующего мониторинга также необходимо принимать во
внимание следующие факторы:
•
период времени, за который окружающей среде может быть нанесен вред (например, 15-
60 мин для вдыхаемых веществ, загрязняющих атмосферу; 1 год для выпадающих кислотных
осадков; от 1 мин до 8 ч для шума; от 1 ч до 24 ч для сточных вод)
•
изменения параметров технологического процесса, т. е. его продолжительность в
различных эксплуатационных режимах
•
период
времени,
необходимый
для
получения
статистически
репрезентативной
информации
•
время реагирования для каждого из используемых измерительных приборов
• требование репрезентативности получаемых данных для объекта мониторинга и их
сопоставимости с данными, полученными на других промышленных объектах
•
экологические цели.
Общая
продолжительность
программы
мониторинга
зачастую
устанавливается
в
зависимости от длительности технологического процесса, особенно в тех случаях, когда
время, за которое может быть нанесен вред окружающей среде, короче времени
осуществления технологического процесса.
1.6. Как учитываются погрешности измерений
В тех случаях, когда мониторинг осуществляется в целях оценки степени соблюдения
природоохранных требований, особенно важно осознавать уровень погрешности
(недостоверности) измерений в течение всего процесса мониторинга.
Погрешность измерения - это параметр, связанный с результатом измерений и
характеризующий распределение (дисперсию) значений, которые могут быть обоснованно
отнесены к измеряемой величине (т. е. различие между измеряемыми значениями и
действительным значением).
Обычно погрешность измерения выражается в форме соответствующего интервала
(плюс/минус) для измеряемой величины при уровне статистической вероятности 95% (95%
доверительного интервала). С практической точки зрения для оценки погрешности особый
интерес представляют два вида дисперсии:
11
•
«внешняя» (межлабораторная) дисперсия» - воспроизводимость — это разница в
результатах измерений, полученных в разных лабораториях при проведении измерений в
соответствии с действующими стандартами (стандартными методами);
•
«внутренняя» (внутрилабораторная) дисперсия - сходимость — это разница в результатах
измерений, полученных в одной и той же лаборатории при проведении измерений в в
соответствии с одним действующим стандартов (стандартным методом).
Понятие «внутренней дисперсии» применимо только для сравнения различных результатов
измерений, полученных в одной и той же лаборатории в отношении одного и того же
процесса и одной и той же измеряемой величины. Во всех остальных случаях для оценки
погрешности измерений необходимо оценить величину «внешней дисперсии».
Если в природоохранном разрешении прямо (или косвенно, через ссылку на
соответствующий законодательный акт) определен стандартный метод измерения целевого
параметра, то уровень «внешней дисперсии» соответствует уровню погрешности такого
стандартного метода измерения.
Если же вопрос о стандартном методе для целевого (включенного в природоохранное
разрешение) параметра остается открытым в разрешении, то уровень «внешней дисперсии»
принимается соответствующим уровню погрешности результата измерения. При этом
учитывается
систематическая
погрешность,
которая
может
существовать
между
результатами, полученными для одного и того же целевого параметра при использовании
разных применимых стандартных методов измерения.
Во избежание неоднозначного толкования в тексте природоохранного разрешения должны
быть четко описаны методы учета погрешностей. При этом предпочтительными являются
краткие согласованные формулировки (например, «результат за вычетом погрешности не
должен превышать ПДВ/ПДС» или «среднее значение N измерений должно быть ниже
ПДВ/ПДС»), а не общие формулировки, допускающие различные толкования (например, «как
можно ниже в разумных пределах/в соответствии с практической достижимостью»).
Статистические параметры процедур, применяющихся для оценки уровня соблюдения
природоохранных требований, могут влиять на практические аспекты мониторинга, в том
числе на число проб или отдельных измерений, необходимых для достижения определенного
уровня достоверности результатов. Если в разрешении используются примеры для
разъяснения процедуры проверки соблюдения природоохранных требований, тогда важно
объяснить, что эти примеры не предназначены для ограничения применения
рассматриваемого метода, а служит лишь для иллюстрации.
Определение факторов, влияющих на погрешность, может быть необходимо для уменьшения
погрешности измерений в целом, что особенно важно, когда измеряемые величины
находятся в непосредственной близости от ПДВ/ПДС. Основными источниками погрешностей
являются следующие этапы, связанные с измерениями, в цепи мониторинга:
•
план проботбора
•
собственно пробоотбор
•
предварительная обработка пробы (например, концентрирование/извлечение вещества
на месте)
•
транспортировка/хранение пробы
12
•
обработка пробы (например, извлечение/пробоподготовка и т. д.)
•
анализ и количественное определение.
1.7. Требования в области мониторинга, подлежащие включению в разрешение, наряду
с предельно-допустимыми уровнями выбросов и сбросов (ПДВ/ПДС)
Разработчику разрешения рекомендуется проанализировать все изложенное в предыдущих
разделах (1.1 - 1.6), прежде чем принимать решение об установлении значения ПДВ/ПДС в
разрешении.
При установлении ПДВ/ПДС в разрешении учитываются три ключевых элемента:
■ мониторинг ПДВ/ПДС должен быть практически осуществимым
■ требования в области мониторинга должны быть установлены вместе с ПДВ/ПДС
■ процедуры проверки соблюдения природоохранных требований также должны быть
оговорены в доступной форме вместе с ПДВ/ПДС.
Важно
ясно
понимать
взаимосвязь
между
ПДВ/ПДС
и
программой
мониторинга.
Установленные требования в области мониторинга должны охватывать все аспекты,
связанные с ПДВ/ПДС. В этом смысле надлежащая практика предполагает наличие в
разрешении следующих позиций:
1.
Четкое
юридическую
определение
мониторинга
силу
требования,
как
неотъемлемого
обязательного
для
и
имеющего
выполнения
аналогично ПДВ/ПДС/эквивалентному параметру
2.
Четкое и однозначное указание загрязняющих веществ или параметров, для которых
вводятся ограничения. При этом возможна конкретизация деталей, например, следующих:
- при мониторинге летучего вещества следует четко оговорить, является ли это вещество
газообразным компонентом и/или сорбированным твердыми частицами;
- при мониторинге потребления кислорода в воде следует четко оговорить, какой именно
тест будет для этого использоваться, например, 5-дневнй тест на БПК (БПК5)
-
при мониторинге твердых частиц следует четко указать соответствующий диапазон
размеров частиц, например, общий, < 10 микрометров и т.д.
3. Четкое указание места отбора проб и проведения измерений. Его расположение должно
соответствовать позициям (таким, например, как устье трубы), для которых установлены
соответствующие ограничения (например, предельно допустимый выброс загрязняющего
вещества, г/с). Необходимо предусмотреть соответствующие зоны (участки) и/или точки
проведения измерений. С этой целью в природоохранном разрешении следует также
предусмотреть соответствующие требования в отношении необходимых помещений и
технических средств, таких как безопасные платформы для проведения измерений и
технологические пробоотборные отверстия.
4. Указание
временных
характеристик
для
мониторинга
(продолжительность,
время/период осреднения и частота и т.д.) отбора проб и проведения измерений.
5. Анализ обоснованности ПДВ/ПДС с точки зрения доступных методов измерения.
Предельные величины должны устанавливаться таким образом, чтобы имеющиеся методы
13
измерения соответствовали по своим возможностям мониторингу с целью оценки их
соблюдения. Так, например, пробоотбор для получения обнаруживаемых количеств
диоксинов в выбросах из дымовых труб обычно занимает нескольких часов. В этом случае
время усреднения должно быть принято равным этой практически применимой
продолжительности пробоотбора. Следовательно, при установлении предельных величин
следует учитывать технические ограничения соответствующих методов мониторинга, т.е.
рассматривать такие факторы, как предел обнаружения, инерционность (время
реагирования), время отбора проб, возможные помехи, общую доступность методов и
возможность использования косвенных показателей.
6. Рассмотрение
общего
подхода
к
мониторингу
в
соответствии
с
конкретными
потребностями. Полезно предварить подробное описание конкретных методов описанием
общего типа необходимого мониторинга в рамках программы мониторинга для ПДЭ. В рамках
такого общего подхода будут учтены такие факторы, как место, временной график,
временной масштаб и реализуемость мониторинга, а также варианты применения прямых
измерений, косвенных показателей, материальных балансов, других расчетных методов и
методов с использованием коэффициентов выбросов/сбросов.
7. Описание технических деталей конкретного метода измерения, т.е. соответствующего
стандартного
(или
альтернативного) метода
и единиц измерения.
Для
повышения
надежности и сопоставимости данных при выборе методов измерения рекомендуется
выбирать следующие приоритеты:
-
стандартные методы, предусмотренные соответствующими Директивами ЕС (обычно CEN
стандарты)
-
стандарты CEN для соответствующих загрязняющих веществ или параметров
-
стандарты ISO
-
иные международные стандарты
-
национальные стандарты
- альтернативные методы, при условии получения предварительного согласия
компетентного органа, который также может выдвинуть дополнительные требования.
от
Метод измерения должен быть утвержден, т.е. необходимо определить и зафиксировать в
соответствующих документах соответствующие характеристики этого метода. При
необходимости в разрешении могут быть оговорены и детальные характеристики для
конкретного метода (погрешность, предел обнаружения, избирательность и т.д.)
8. В случае производственного экологического мониторинга (и контроля), т. е.
мониторинга, выполняемого промышленным предприятием или подрядчиком - четкое
описание процедуры для периодической проверки единства измерений производственного
экологического мониторинга. Для осуществления этой деятельности следует привлекать
какую-либо стороннюю лабораторию, имеющую соответствующую аккредитацию.
9. Указание условий технологического процесса (например, степени использования
производственных мощностей), при которых будет осуществляться мониторинг. Если
необходимо проводить экологический мониторинг на объекте в нормальных условиях или в
условиях максимальной нагрузки производственных мощностей, то это должно быть
оговорено в виде количественных показателей.
14
10. Установление
четких
процедур
оценки
[компетентными
органами]
соблюдения
установленных требований, т.е. того, как результаты мониторинга будут интерпретированы
для оценки соблюдения соответствующих требований.
11. Определение требований к отчетам по результатам мониторинга, например,
установление требований в отношении того, какие результаты и дополнительная
информация должны быть отражены в отчетах - когда, как и кому они предоставляются.
12. ведение
соответствующих
требований
к
обеспечению
и
контролю
качества,
направленных на получение надежных, сопоставимых и полных результатов измерений или
оценок, которые поддаются проверке. При этом основные качественные соображения можно
сформулировать следующим образом:
Прослеживаемость
связи
результатов
измерений
с параметрами, определенными
компетентными органами, что может, при необходимости, включать калибровку системы
мониторинга.
Техническое обслуживание системы мониторинга.
Для
производственного экологического
мониторинга (и
контроля) -применение
признанных систем менеджмента качества и периодические проверки силами сторонних
аккредитованных лабораторий.
Сертификация оборудования и аттестация персонала в рамках признанных систем
сертификации.
Пересмотр требований к мониторингу для регулярного выявления возможностей их
упрощения или улучшения с учетом следующих аспектов:
-
изменения в ПДВ/ПДС
-
последние данные о соблюдении природоохранных требований для конкретного процесса
-
появление новых методов мониторинга.
13. Определение порядка оценки выбросов и сбросов, осуществляемых в случаях отклонения
от нормального технологического режима и в нештатных ситуациях, как предсказуемых
(например, при закрытии установки, останове процесса, при техническом обслуживании), так
и непредвиденных (например, при перебоях в поставках сырья и энергии или при
возникновении проблем в функционировании средозащитного оборудования).
1.8. Учет суммарных выбросов/сбросов
Для оценки суммарных выбросов/сбросов необходимо учесть не только организованные
источники выбросов/сбросов (дымовые трубы, выпуски сточных вод), но также
неорганизованные выбросы и сбросы (диффузные и фугитивные), а также выбросы и сбросы,
осуществляемые в случаях отклонения от нормального технологического режима и в
нештатных ситуациях.
•
Организованные
выбросы/сбросы
—
Выбросы/сбросы
загрязняющих
веществ
в
окружающую среду через каналы любого вида, независимо от формы их сечения
(выброшенные через канал, канализованные).
•
Неорганизованные (фугитивные) выбросы/сбросы — выбросы/сбросы в окружающую
среду вследствие постепенного нарушения герметичности какой-либо элемента
оборудования, предназначенного для содержания находящейся в нем текучей среды (газа
15
или жидкости); как правило, это может быть вызвано перепадом давления и последующей
утечкой.
•
Неорганизованные
(диффузные)
выбросы/сбросы
—
выбросы/сбросы
вследствие
прямого контакта летучих веществ или легких частиц пыли с окружающей средой в условиях
нормальной эксплуатации. Их возникновение может быть связано со следующими
факторами:
-
конструктивные особенности оборудования (например, фильтры, сушильные аппараты и
др.);
-
условия эксплуатации (например, перенос материала из одного контейнера в другой);
-
вид операции (например, техническое обслуживание);
- постепенное выделение в другие среды (например, в охлаждающую воду или в сточные
воды).
Под выбросами и сбросами, осуществляемыми в случаях отклонения от нормального
технологического режима и в нештатных ситуациях понимают выбросы/сбросы,
возникающие, например, при изменении входных потоков [вещества или энергии] или при
изменении технологических условий, при пусках или остановах, при временных остановках,
при использовании байпасов (в обход системы очистки из-за неисправности установки), в
нештатных ситуациях и пр.
Относительная значимость таких выбросов и сбросов возрастает по мере сокращения уровня
промышленных выбросов/сбросов в нормальных условиях эксплуатации. Мониторинг
выбросов и сбросов, осуществляемых в случаях отклонения от нормального
технологического режима и в нештатных ситуациях, является неотъемлемой частью
требований в области мониторинга в рамках комплексных разрешений.
Природоохранные разрешения могут включать конкретные требования по контролю этих
выбросов/сбросов, включая подготовку и представление оператором плана мониторинга при
нарушении нормального режима и его одобрение официальными органами. Разрешения
могут предписывать включение в отчеты о выбросах/сбросах данных и оценок объема,
качества, продолжительности и уровня выбросов/сбросов, осуществляемых в нештатных
ситуациях.
1.9. Процесс получения результатов измерений и мониторинга
Практическая значимость результатов измерений и мониторинга определяется двумя
основными характеристиками:
■ надежностью, т.е. степенью доверия к результатам;
■ сопоставимостью, т.е. возможностью их сравнения с другими результатами для других
предприятий, отраслей, регионов или стран.
Надежность данных может быть определена как точность, или близость данных к истинному
значению. Очень важна стадия пробоотбора, на которой следует гарантировать полную
репрезентативность измеряемых параметров в отношении изучаемого вещества.
16
Сопоставимость - это показатель (степень) уверенности, с которой один массив данных
можно сравнивать с другим. Для того чтобы результаты, полученные для разных
предприятий и/или отраслей, можно было бы сравнивать друг с другом, соответствующие
данные должны быть получены таким образом, чтобы была обеспечена сопоставимость во
избежание ошибочных решений.
Гарантировать сопоставимость данных можно путем принятия следующих мер:
•
использование
стандартных предписаний
относительно
отбора
и
анализа проб,
предпочтительно Европейских стандартов CEN, если таковые имеются;
• использование стандартных процедур обращения с пробами и их транспортировки для
всех отобранных проб;
•
привлечение квалифицированного персонала по ходу выполнения всей программы;
•
использование
унифицированной
формы
представления
данных
в
отчетах
по
результатам мониторинга.
В большинстве ситуаций
последовательных этапов:
1.
процесс
получения
данных
можно
разделить
на
семь
Измерение расхода/количества. Точность измерения расхода/количества оказывает
решающее воздействие на общие результаты определения количественных характеристик
выбросов и сбросов. Если точность определения концентрации в пробе может быть весьма
высокой, то точность определения расхода в момент отбора пробы может варьировать в
широких пределах. Небольшие флуктуации при измерениях расхода потенциально ведут к
большим расхождениям в расчетах нагрузки.
2.
Пробоотбор. Пробоотбор - это сложная операция, состоящая из двух основных
этапов: разработка плана пробоотбора и сам пробоотбор. При пробоотборе следует
выполнять два основных требования:
·
Проба
должна
быть
репрезентативной
(представительной)
во
времени
и
пространстве. Это означает, что при мониторинге выбросов/сбросов промышленного
предприятия проба должна быть репрезентативной для всех его выбросов/ сбросов за
рассматриваемый период, например, рабочий день (репрезентативность во времени).
·
Пробоотбор следует осуществлять, не допуская изменения состава пробы или ее
перехода в какую-либо предполагаемую и более стабильную форму. Фактически некоторые
характеристики пробы следует определять или тем или иным образом фиксировать на месте,
так как их значение со временем меняется, как, например, в случае pH и содержания
кислорода для проб сточных вод.
Как правило, к пробам прикрепляется этикетка, и им присваивается кодовый номер. Это
должен быть единственный в своем роде идентификационный номер пробы, присваиваемый
из регистра с последовательной нумерацией. Дополнительная информация, необходимая
для планирования пробоотбора и последующей интерпретации результатов, включает
следующие позиции (они могут быть указаны на этикетке, прикрепленной к пробе):
o
точка (место) отбора проб. Это должно быть место, в котором материал хорошо
смешивается и которое достаточно удалено от точек/створов смешивания, с тем, чтобы оно
было репрезентативным для выбросов/сбросов в целом.
17
o
частота пробоотбора и другие временные характеристики, такие как период усреднения и
продолжительность пробоотбора.
o
метод отбора проб и/или оборудование для отбора проб
o тип пробоотбора, например, автоматический (соразмерно времени или пропорционально
расходу), ручной отбор разовых проб и т.д.
o размер отдельных проб и способы их объединения (смешивания) для получения
усредненных проб
o
тип пробы, например, проба для разового или многократного анализа параметров
o сотрудники, отвечающие за отбор проб (они должны владеть соответствующими
навыками).
Для повышения надежности и единства измерений в случае пробоотбора, наряду с кодовым
номером пробы на этикетке можно указать некоторые параметры, например, такие как:
-
дата и время отбора пробы;
-
сведения о сохранении пробы (если это применимо);
-
сведения о технологическом процессе;
-
ссылка на измерения, проведенные в момент отбора пробы.
Эти детали в своем большинстве уже оговорены в соответствующих стандартах или
регламентах.
3.
Хранение, транспортировка и консервирование проб. Для сохранения параметров,
подлежащих измерению, во время хранения и транспортировки пробы, как правило,
требуется консервирование пробы. Процедура такой обработки должна быть описана в
соответствующей программе измерений.
4.
Пробоподготовка.
5.
Анализ пробы. Существует множество методов анализа для определения различных
показателей. С учетом того, что разные методы анализа одной и той же пробы могут дать
разные результаты, важно сопровождать результаты указанием использованного метода.
6.
Обработка данных. После получения результатов измерений соответствующие
данные должны быть обработаны и оценены. Все процедуры обработки данных и
представления отчетов должны быть определены и согласованы между операторами и
компетентными органами до начала анализа проб.
7.
Отчетность. На основе большого объема данных, получаемого в ходе мониторинга
того или иного параметра, обычно подготавливается сводка результатов за определенный
период, которая представляется соответствующим заинтересованным сторонам (властям,
операторам, общественности и т.д.). Стандартизация форм отчетности облегчает
электронную пересылку и последующее использование соответствующих данных и отчетов.
В зависимости от анализируемого компонента окружающей среды и выбранной процедуры
мониторинга в отчете могут фигурировать средние значения (например, среднечасовые,
среднесуточные, среднемесячные или среднегодовые), пиковые значения или значения в
определенный момент времени или момент превышения ПДВ/ПДС.
2.
Различные подходы к мониторингу
18
Возможно несколько подходов к мониторингу того или иного параметра:
•
прямые (непосредственные) измерения
•
косвенные (или замещающие) параметры
•
материальные балансы
•
расчетные методы
•
коэффициенты выбросов/сбросов (факторы эмиссии)
Принимая решение о том, следует ли одобрить использование того или иного подхода в
конкретной ситуации, компетентный орган обычно отвечает тем самым и за принятие
решения о приемлемости/неприемлемости конкретного метода. При этом он основывается на
следующих соображениях:
• соответствие цели, т.е. отвечает ли данный метод причине, по которой было решено
проводить мониторинг (например, ПДВ/ПДС и критерии эффективности для установки);
•
юридические требования, т.е. отвечает ли данный метод требованиям законодательства
ЕС или национального законодательства ;
• технические средства и квалификация, т.е. располагает ли данное предприятие
адекватными предлагаемому методу техническими средствами (например, оборудованием
для мониторинга) и обладает ли его персонал соответствующей квалификацией (опытом в
области проведения мониторинга).
Прямые измерения
Способы проведения мониторинга при прямых измерениях (специальное количественное
определение соединений, испускаемых источником) варьируют в зависимости от конкретной
области применения. Эти способы можно разделить на два основных типа:
(a) непрерывный мониторинг:
• Прямое считывание (анализ) на источнике (или в поточном режиме). В данном случае
измерительная ячейка монтируется в канале, трубе или прямо в потоке. При использовании
таких измерительных приборов (как правило, с их помощью регистрируются оптические
параметры) отпадает необходимость в пробоотборе и последующем анализе проб. Однако
такие приборы нуждаются в регулярном техническом обслуживании и калибровке;
• Непрерывный пробоотбор и анализ (в режиме он-лайн). В рамках этого способа приборы
осуществляют непрерывный забор проб отходящих газов и сточных вод из потока и
транспортируют их к установленному в системе измерительному модулю, где
осуществляется их непрерывный анализ. Измерительное устройство может быть удалено от
канала, поэтому необходимо обеспечить сохранение целостности проб на всей
протяженности линии. При использовании оборудования данного типа зачастую требуется
определенная предварительная обработка проб.
(b) периодический мониторинг:
• Мониторинг с использованием инструментов для периодических кампаний. Это
переносное измерительное оборудование доставляется и устанавливается в точке
измерения. Как правило, в соответствующее технологическое отверстие вводится зонд для
отбора пробы материала и проведения ее анализа на месте. Такие анализы подходят для
целей контроля и калибровки.
19
•
Лабораторный
анализ
проб,
взятых
стационарными,
монтируемыми
на
месте
онлайновыми пробоотборниками. Такие пробоотборники отбирают материал непрерывно и
накапливают его в специальном контейнере. Часть собранного таким образом материала
пробы затем подвергается анализу, результат которого представляет собой среднее
значение концентрации для всего объема материала пробы, накопленного в контейнере.
Объем забираемого материала может быть пропорционален либо временному интервалу,
либо объему потока.
•
Лабораторный анализ разовых (единичных) проб. Разовая (единичная проба) - это
результат мгновенного отбора пробы материала в точке забора проб. Объем пробы должен
быть таким, чтобы количества содержащегося в нем испущенного вещества было бы
достаточно для детектирования. Такая проба подвергается лабораторному анализу, и
полученный результат является репрезентативным только для того момента времени, когда
проба была взята.
Преимущество методов непрерывного мониторинга по сравнению с методами
периодического мониторинга заключается в том, что они обеспечивают большее число точек
получения данных. Соответственно, полученные данные будут статистически более
достоверными, и по ним можно будет судить о наступлении периодов неблагоприятных
рабочих условий - как с точки зрения контроля, так и с точки зрения проведения оценок.
Косвенные (маркерные) параметры
Косвенный (маркерный) параметр - это, как правило, параметр, который можно легко
измерить или вычислить и отражающий различные аспекты технологического процесса, такие
как пропускная способность, производство энергии, температурные показатели, объемы
осадка или непрерывные данные о концентрации газа. Косвенный параметр может служить
индикатором возможности/невозможности соблюдения ПДВ/ПДС, если поддерживать
косвенный параметр в определенном диапазоне.
Косвенные параметры могут быть подразделены на три категории в зависимости от степени
корреляции (взаимосвязи) между выбросами и косвенным параметром:
(a) количественные косвенные параметры:
-
оценка общего объема летучих органических соединений вместо оценки объемов
отдельных компонентов при постоянном составе отходящих газов;
расчет концентрации конкретного вещества в отходящих газах, исходя из состава и
объема используемых в технологическом процессе топлива, сырья и добавок, а также на
основе параметров потока;
-
непрерывные измерения содержания взвешенных веществ как источник надежных
данных о выбросах тяжелых металлов;
оценка совокупного параметра ООУ (общее содержание органического углерода)/ХПК
взамен аналогичных параметров для отдельных органических компонентов;
-
оценка совокупного параметра АГО (содержание адсорбируемых галогенорганических
соединений) взамен
компонентов.
аналогичных
параметров
для
отдельных
галогенорганических
(b) качественные косвенные параметры:
20
-
температура в камере сгорания установки для сжигания термического типа и время
удерживания (или поток);
-
температура катализатора в установке для сжигания каталитического типа;
- измерение концентрации CO или суммы летучих органических соединений (ЛОС) в
отходящих газах установки для сжигания;
-
температура газа на выходе из охладителя;
-
измерение электропроводности взамен определения индивидуальных металлов в
процессе осаждения и седиментации;
- измерение мутности взамен определения индивидуальных металлов в составе
взвешенных/невзвешенных частиц в процессах осаждения, седиментации и флотации.
(c) индикаторные косвенные параметры:
-
температура потока газа из конденсатора;
-
падение давления, скорость потока, уровень pH;
-
падение давления и визуальный осмотр тканевого фильтра;
-
уровень pH в процессах осаждения и седиментации.
Примеры установок, для которых используются косвенные параметры при проведении
мониторинга выбросов/сбросов
Печи
1.
Расчет содержания SO2 (количественный параметр).
Камеры дожигания
1.
Температура в камере сгорания (качественный параметр).
2.
Продолжительность нахождения (или скорость потока) (индикаторный параметр).
Каталитические дожигатели
1.
Продолжительность обработки (или скорость потока) (индикаторный
параметр).
2.
Температура катализатора (индикаторный параметр).
Электрофильтры
1.
Скорость потока (индикаторный параметр).
2.
Электрическое напряжение (индикаторный параметр).
3.
Пылеудаление (индикаторный параметр).
Мокрые пылеуловители
1.
Скорость воздушного потока (индикаторный параметр).
2.
Давление в трубопроводе для промывочной жидкости (индикаторный параметр).
3.
Функционирование насоса /скорость потока промывочной жидкости (индикаторный
параметр).
4.
Температура очищенного газа (индикаторный параметр).
5.
Падение давления в скруббере (индикаторный параметр).
6.
Визуальный осмотр очищенного газа (индикаторный параметр).
21
Реакторы осаждения и отстойники
1.
Уровень pH (индикаторный параметр).
2.
Электропроводность (качественный параметр).
3.
Мутность (качественный параметр)
Анаэробная/аэробная биологическая очистка
1.
Общий органический углерод / химическое потребление кислорода / биохимическое
потребление кислорода (количественный параметр).
3. Оценка соблюдения правоохранных требований
Оценка соблюдения природоохранных требований, как правило, включает статистическое
сопоставление следующих показателей, которые более подробно рассматриваются ниже:
a) результаты измерений, или сводная статистика, определяемая на основе оценки
результатов измерений; определяется на основе оценки измерений;
b) погрешность измерений; это статистическая оценка (т.е. стандартная ошибка), которая
может быть выражена как процент измеряемого значения или как абсолютное значение.
c) соответствующие ПДВ/ПДС или эквивалентные (равноценные) предельные величины; это
значение выброса загрязняющего вещества (например, интенсивность сброса/выброса
массы или концентрация в сбросах/выбросах).
4. Отчетность по результатам мониторинга
Отчетность по результатам мониторинга включает обобщение и представление результатов
мониторинга, сопутствующей информации и выводов о соблюдении нормативно-правовых
требований:
•
требования по отчетности и соответствующая целевая аудитория;
•
ответственность за подготовку отчетов;
•
содержание отчета;
• тип отчета (местный или базовый (основной); национальный или стратегический;
специализированный)
•
лучшая практика в области отчетности (сбор данных, обработка данных, представление
результатов);
•
обеспечение качества.
5. Общая информация о производстве цемента
Цемент – это тонкодисперсный неметаллический неорганический порошок, который при
перемешивании с водой образует пасту, которая схватывается и твердеет. Это
гидравлическое твердение происходит благодаря образованию гидратов силикатов кальция
как результат реакции между водой и составляющими цемента. В случае алюминатных
цементов гидравлическое твердение приводит к формированию гидратов алюминатов
кальция.
22
Цемент – базовый материал для строительства и возведения гражданских инженерных
сооружений. Цемент используется при изготовлении сухих строительных смесей (смесь
цемента, песка, функциональных добавок и воды) и бетона (смесь цемента, заполнителя,
песка и воды) для строительных работ. Мощность цементной промышленности напрямую
зависит от строительного бизнеса и поэтому четко отражает экономическую ситуацию.
Основными выбросами в окружающую среду на цементных заводах являются пыль, оксиды
азота (NOx) и диоксид серы (SO2). Другими выбросами являются летучие органические
соединения, полихлорированные дибензодиоксины и дибензофураны и хлористый водород
(HCl). Также обычно рассматриваются выбросы оксида углерода (СО, СО2) , фтористого
водорода (HF), аммиака (NH3), бензола, толуола, этилбензола и ксилола, полиароматических
углеводородов, металлов и их соединений, а также шум и запах.
Традиционные сырьевые материалы и топливо заменяются подходящими топливными
отходами и/или биомассой и используются в производственном процессе при выпуске
цемента.
Производство цемента является капиталоемким видом промышленности. Стоимость нового
цементного завода эквивалентна трехгодичному обороту, что относит цементную
промышленность
к
капиталоемким
производствам.
Прибыльность
цементной
промышленности составляет примерно 10 % от товарооборота.
Основной химический процесс производства цемента начинается с разложения карбоната
кальция (СаСО3) при температурах свыше 900 оС с образованием оксида кальция (СаО или
извести) и выделением газообразного диоксида углерода (СО2); этот процесс известен как
кальцинирование. За ним следует процесс клинкерообразования, в котором оксид кальция
реагирует при высокой температуре (обычно 1400 – 1500 оС) с кремнеземом, глиноземом и
оксидом железа, формируя силикаты, алюминаты и ферриты кальция, которые образуют
клинкер. Клинкер измельчается или мелется совместно с гипсом и другими добавками,
образуя цемент.
Существует четыре основных способа производства цемента – сухой, полусухой, полумокрый
и мокрый способы.
Выбор способа производства в значительной степени определяется состоянием сырьевых
материалов (сухие или влажные). Значительная часть мирового производства клинкера
базируется на мокром способе. Однако в Европе более 75 % клинкера производится по
сухому способу благодаря наличию сухих сырьевых материалов. Мокрый способ является
более энергоемким, а потому более затратным.
Все способы производства включают в себя следующие общие процессы:
·
сырьевые материалы – хранение и подготовку
·
топливо – хранение и подготовку
·
использование отходов в качестве сырьевых материалов и (или) топлива, определение
их качества, контроль и подготовку
·
печную систему, систему сжигания топлива и установки для снижения вредных
выбросов
·
продукты – хранение и подготовку
·
упаковку и отгрузку.
23
Для производства цементного клинкера используют карбонатный и алюмосиликатный
компоненты и корректирующие добавки.
Подготовка сырьевых материалов как по химическому составу, так и дисперсности является
очень важным этапом процесса производства в зависимости от используемого типа печной
системы.
Для хранения сырьевых материалов в зависимости от климатических условий и количества
тонкой фракции в дробленом материале необходим крытый склад. Сырьевой материал для
питания печей должен быть однородным по химическому составу и дисперсности. Это
достигается в сырьевом помольном отделении завода.
Для сухого и полусухого способов сырьевые компоненты высушиваются и измельчаются до
порошкообразного состояния с использованием в основном печных отходящих газов и/или
воздуха из холодильника. Применение сырьевых материалов с относительно высокой
влажностью требует их предварительной сушки в специальной сушилке, оборудованной
выносной топкой.
Мокрое измельчение используется
при мокром и полумокром способах производства
цемента. Сырьевые компоненты измельчаются с добавлением воды; в результате
образуется шлам. Чтобы достичь требуемой тонкости помола шлама и соответственно
требуемого качества используются в основном помольные системы замкнутого цикла.
Мокрый процесс предпочтителен, когда сырьевые материалы имеют влажность более 20 %
по весу. Чтобы снизить потребление топлива, количество воды для измельчения материала
контролируется так, чтобы ее количество было минимальным для достижения необходимой
текучести и прокачиваемости шлама (от 32 до 40 % воды). Химические добавки могут
являться разжижителями шлама, снижая его влагосодержание.
Сырьевая смесь или шлам после измельчения в дальнейшем нуждается в гомогенизации и
достижения требуемой консистенции перед ее подачей в печь. Сырьевая смесь
гомогенизируется и хранится в силосе, сырьевой шлам - в шламбассейне или в силосе.
Для обеспечения процесса обжига теплом и требуемой энергией используются различные
виды топлива (ископаемого или отходы). Для сжигания в печи используются следующие типы
ископаемого топлива:
·
твердое топливо, то есть уголь, кокс, каменный бурый уголь, лигнит и в некоторых
случаях сланцевое масло;
·
жидкое топливо, то есть мазут, включая высоковязкий мазут;
·
газообразное топливо, например, природный газ.
Твердое топливо готовится (дробится, измельчается и сушится) обычно на стороне. Уголь и
кокс измельчаются до тонкости помола сырьевой смеси в отделениях цехах, используя такое
же оборудование, как и в отделениях по переработке сырья. Измельченное твердое топливо
может направляться для сгорания непосредственно в печи, но в современных установках оно
обычно хранится в силосах, а для его сжигания применяются термически более
эффективные горелки непрямого сжигания, использующие небольшое количество первичного
воздуха.
Европейская цементная промышленность использует большое количество топливных
отходов различного происхождения, которые на некоторых заводах заменяют до 80 %
24
ископаемого топлива. Эта позволяет цементной промышленности содействовать снижению
выбросов парниковых газов и экономии природных энергетических ресурсов.
Различные типы отходов могут заменять первичные сырьевые материалы и ископаемое
топливо в производстве цемента и будут способствовать сохранению природных источников.
Химическая пригодность отходов как сырьевых материалов является важным; они должны
обеспечивать требуемый состав производимого клинкера.
Обжиг клинкера является наиболее важной в отношении количества потенциальных
выбросов, качества продукции и её стоимости. При обжиге клинкера сырьевая смесь (или
сырьевой шлам при мокром способе производства) подается во вращающуюся печь, где она
высушивается, подогревается, кальцинируется и обжигается с получением цементного
клинкера.
В процессе обжига клинкера требуется высокая температура чтобы превратить сырьевую
смесь в цементный клинкер. Самым главным по существу является обеспечение
температуры материала в зоне спекания в пределах 1400 - 1500 оС и температуры пламени
факела около 2000 оС. Необходимо также обжигать клинкер в окислительной среде. Поэтому
требуется избыток воздуха в зоне обжига печи.
Во всех печных системах газы в конечном итоге проходят через устройство, контролирующее
концентрацию пыли (электрофильтр или рукавный фильтр) для осаждения пыли до их
выхода в дымовую трубу.
При сухом способе производства отходящие газы могут иметь относительно высокую
температуру и использоваться для сушки сырьевых материалов (комплексное использование
тепла). Если отходящие газы не используются для целей сушки (открытый процесс), то они
охлаждают вспрыскиванием воды в башню кондиционирования перед тем как они попадут в
пылеуловитель, для того чтобы снизить их объем и улучшить процесс осаждения пыли.
Клинкерный холодильник является неотъемлемой частью печной системы и имеет
решающее влияние на работу и экономику действующего завода. Холодильник имеет две
задачи: рекуперировать тепло горячего клинкера (1450 оС) с возвратом его в технологический
процесс и снизить температуру клинкера до приемлемого для последующего оборудования
уровня.
Рекуперируемое тепло используется для нагрева воздуха, применяемого для сжигания
топлива в первичной или вторичной системе; степень такой рекуперации максимально близка
к термодинамическому пределу. Однако полной рекуперации мешает высокая температура и
абразивность клинкера, а также его широкий гранулометрический состав. Быстрое
охлаждение фиксирует такой минералогический состав клинкера, который повышает его
размалываемость и оптимизирует гидратационную способность цемента.
Клинкер и другие компоненты для производства цемента хранятся в силосах или закрытых
складах. Большие запасы могут складироваться на открытых площадках; в этом случае
необходимо использовать меры предосторожности против образования пыли.
Портландцемент получается путем совместного помола портландцементного клинкера с
сульфатсодержащим материалом – гипсом или ангидритом. В смешанных цементах
(композитных цементах) могут присутствовать и другие компоненты – гранулированный
доменный шлак, зола – унос, природные или искусственные пуццоланы, известняк или
инертный филлер. Эти последние могут измельчаться совместно с клинкером и гипсом или
25
сушиться и измельчаться раздельно. Помольные заводы могут располагаться отдельно от
заводов, выпускающих клинкер.
Способ помола цемента или дизайн помольной установки зависят от типа производимого
цемента. При этом необходимо принимать во внимание такие характеристики цемента, как
его размолоспособность, влажность и абразивность компонентов.
Большинство мельниц работает в замкнутом цикле, при котором цемент с заданной
тонкостью помола отделяется от измельченного материала, а крупка направляется на
доизмельчение. Минеральные добавки обычно измельчаются совместно с клинкером и
гипсом.
Цемент подается в силоса, а из силосов либо непосредственно навалом в железнодорожные
вагоны или судовые трюмы, либо на упаковку.
6. Современные уровни потребления и выбросов
Основным предметом обсуждения по окружающей среде, касающегося цементной
промышленности. являются выбросы в атмосферу и использование энергии. Выбросы в
водную среду обычно являются поверхностными и, принимая во внимание охлаждение воды.
не приводит к растворению веществ в воде и её загрязнению. Хранение и подготовка топлива
являются потенциальным источником загрязнения почвы и грунтовых вод.
Целью расчета материального баланса является определение массы входящих и выходящих
из системы компонентов, принимая во внимание закон сохранения масс.
Оценка всех статей материального баланса требует первичного знания данных процесса,
таких, как состав сырьевых материалов и топлива, газовых потоков в печи и холодильнике, а
также массы входных и выходных потоков:
·
входные потоки:
-
сырьевые материалы ( обычные и/или отходы);
-
энергия (топливо (обычное и/или отходы и/или биомасса), электрическая энергия);
-
вода (включая влажность топлива, влажность сырьевых материалов, влажность
воздуха и воду, вводимую в сырьевой шлам);
воздух (первичный воздух, воздух для транспортировки материалов, воздух для
охлаждения и утечки воздуха);
·
-
вспомогательные материалы (минеральные добавки, упаковочные материалы).
выходные потоки:
клинкер,
-
производственные потери / отходы (уловленная пыль);
-
выбросы в атмосферу (пыль, NOx, SOx, шум и др.);
-
выбросы в воду (при мокром способе).
На ряде стадий производственного процесса используется вода. В некоторых случаях вода
используется только для подготовки сырьевых материалов (шлама), а также в процессах
обжига и охлаждения, для охлаждения газов. В полусухом способе вода используется для
гранулирования сухой сырьевой смеси. Заводы, работающие по мокрому способу,
26
используют больше воды (на тонну выпущенного цемента) для приготовления шлама и
типично потребление воды составляет 100 – 600 литров на тонну клинкера. В некоторых
случаях вода используется для охлаждения клинкера в количестве до 5 м3/ч. В большинстве
случаев используется не питьевая вода, а так называемая технологическая.
Цементное производство является материалоемким процессом. На производство 1 т цемента
расходуется 1,27 т сырьевых материалов (известняк, глина, сланец, мергель и др.), 0,05 т
гипса или ангидрита и 0,14 т минеральных добавок.
Цементная промышленность является энергоемким производством, зависящим от
используемого способа производства. При производстве цемента используется два типа
энергии: топливо и электрическая энергия.
Теоретическое количество потребляемой тепловой энергии (топлива) для получения
клинкера определяется энергией, необходимой для реакций минералообразования клинкера
в процессе обжига (1700 – 1800 МДж/т клинкера) и тепловой энергии, необходимой для сушки
и подогрева сырьевых материалов, которая зависит от их влажности, В современных печах с
циклонными теплообменниками число циклонов может лимитироваться химическим составом
сырьевых материалов.
Главными потребителями электрической энергии являются мельницы (помол цемента и
сырья), вытяжные вентиляторы и дымососы (печи, сырьевые и цементные мельницы),
которые все вместе потребляют более 80 % электрической энергии. В среднем стоимость
энергии – в форме топлива или электричества – составляет 40 % от общей стоимости затрат
на производство тонны цемента. Электрическая энергия достигает 20 % общей потребности
в энергии. Величина потребляемой электрической энергии колеблется от 90 до 150 кВт×ч/т
цемента. Мокрый способ является более энергоемким, чем полумокрый или сухой способы.
Расход электроэнергии обусловлен природой измельчаемого материала и особенностями
процесса его измельчения.
При производстве цемента появляются выбросы в воздух и шум. Кроме того, при
использовании отходов могут появиться запах, например, при складировании и переработке
отходов.
Директива КПКЗ содержит список основных загрязнителей воздуха, которые принимаются в
расчет, если они относятся к выбросам с фиксируемой величиной ограничений.
Применительно к цементному производству в список включены следующие отходы:
·
оксида азота (NOx) и другие соединения азота;
·
диоксид серы (SO2) и другие соединения серы;
·
пыль;
·
суммарные органические соединения, включая летучие органические соединения;
·
полихлорированные дибензодиоксины и дибензофураны;
·
металлы и их соединения;
·
фтористый водород (HF);
·
хлористый водорода (HCl);
·
оксид углерода (CO).
27
В данный список не включен диоксид углерода СО2, хотя он образуется в значительных
количествах при производстве цемента.
7. Использование наилучших доступных технологий для повышения энергетической
и экологической эффективности цементного производства
Основным
предметом
обсуждения
по
окружающей
среде,
касающегося
цементной
промышленности. являются выбросы в атмосферу и использование энергии. Выбросы в
водную среду обычно являются поверхностными и, принимая во внимание охлаждение воды.
не приводит к растворению веществ в воде и её загрязнению. Хранение и подготовка топлива
являются потенциальным источником загрязнения почвы и грунтовых вод.
Наилучшие доступные технологии (НДТ) представляют собой множества решений,
систематизированных по отраслевому признаку и зарекомендовавших себя на многих
предприятиях в государствах-членах ЕС. В этих множествах всегда есть как
технологические, так и технические подходы, применимые в условиях Российской
Федерации. Особенности сырья, топлива, климата, которые необходимо принимать во
внимание, приводят к тому, что в зависимости от отрасли некоторые решения,
отнесённые в государствах-членах ЕС к категории наилучших доступных технологий, в
странах СНГ применения найти не могут. Единственным исключением являются системы
экологического менеджмента и энергоменеджмента: они применимы безусловно, так как
направлены на совершенствование управления предприятиями.
При
создании
новых предприятий
целесообразно
проводить анализ материалов
Справочных документов по НДТ на начальном этапе. Многие новые проекты (в
особенности реализуемые с привлечением иностранного капитала) на поверку
оказываются основанными на НДТ. И здесь следует подчеркнуть возможности
использования Справочных документов при проведении процедуры оценки воздействия
на окружающую среду.
Действующие предприятия могут руководствоваться рядом технических решений,
отнесённых к НДТ. Как правило, они позволяют сократить негативное воздействие на
окружающую среду и при этом улучшить технико-экономические показатели – энерго- и
ресурсоэффективность, выпуск качественной продукции, ритмичность производства. В
некоторых случаях использование Справочных документов по НДТ для постановки целей
и задач в системе экологического менеджмента, для сопоставления характеристик
выбросов и сбросов загрязняющих веществ с достигнутыми в Европе – открывает
возможности развития общественного диалога, улучшения отношений как с
контролирующими органами, так и с общественностью.
7.1 Потребление сырьевых материалов
Количество и влажность сырьевых материалов влияет на общую энергетическую
эффективность производства. Эти параметры определяют число необходимых ступеней
циклонов, поскольку материал должен быть высушен преимущественно теплом
отходящих газов. Более высокая влажность потребует большей энергии. Большое
количество циклонов приводит к меньшим
выходящими из теплообменника газами.
тепловым
потерям,
обусловленным
28
Сырьевые материалы с влажностью менее 8,5 % перед подачей в печь полностью
высушиваются отходящими газами.
При использовании сырьевых материалов с влажностью более 8,5 % меньшее
количество циклонов является предпочтительным, так как в этом случае тепло
используется для сушки при помоле материала (сырьевые мельницы).
Рециркуляция и/или повторное использование пыли в производственном процессе
снижает общее потребление сырьевых материалов. Эта рециркуляция может иметь
место в самой печи путём подачи пыли с сырьевыми материалами (содержание
щелочных металлов является лимитирующим фактором) или при смешивании и помоле
окончательной продукции. Использование пригодных отходов в качестве сырьевых
материалов снижает потребление природных ресурсов, однако всегда должен
осуществляться необходимый контроль за вводимыми в печь веществами.
7.2 Снижение удельного потребления энергии (обеспечение энергетической
эффективности)
Количество используемой тепловой энергии может быть снижено путём внедрения и
оптимизации различных технологий в печной системе. На потребление энергии
современными цементными печами влияют различные факторы: свойства сырьевых
материалов (например, влажность, обжигаемость), используемое топливо с различными
свойствами и изменчивость параметров процесса, а также использование системы байпаса.
Все эти факторы могут применяться раздельно. Однако считается, что они более
эффективны в сочетании друг с другом. Кроме того, производительность печи также влияет
на потребность в энергии.
Печная система с многостадийными циклонными теплообменниками
в сочетании с
декарбонизатором и третичным воздухом считается стандартной и высококлассной
технологией для новых заводов. В некоторых случаях, когда используются сырьевой
материал с высокой влажностью, эксплуатируются заводы с трёхстадийным циклонным
теплообменником. При условиях оптимизации такие заводы будут потреблять 2900…3300
МДж/т клинкера.
Методы оптимизации расхода тепловой энергии могут быть применены на различных
установках завода, включая:
·
холодильник:
установка современного клинкерного холодильника со стационарной первичной
колосниковой решёткой;
-
использование колосниковой решётки с низким сопротивлением потоку воздуха для
обеспечения его более однородного распределения и эффективного охлаждения;
-
обеспечение контроля количества охлаждающего воздуха в отдельных секциях
решётки.
·
печь:
-
использование установок с высокой производительностью;
-
оптимизация отношения длины к диаметру;
29
-
оптимизация конструкции печи в соответствии с используемым топливом;
-
оптимизация системы сжигания топлива;
-
стабильность параметров эксплуатации;
-
оптимизация процесса контроля;
-
использование третичного воздуха;
-
условия в печи: окислительные, но близки к стехиометрическим;
-
использование минерализаторов;
-
снижение подсосов воздуха.
·
декарбонизатор:
-
малое гидравлическое сопротивление;
-
однородное распределение сырья в печном пороге;
-
минимальное образование настылей из-за циркуляции щелочей;
-
интенсивная декарбонизация сырьевой смеси.
·
теплообменник:
малое гидравлическое сопротивление и высокая степень рекуперации тепла в
циклонах;
-
высокая степень пылеосаждения в циклонах;
-
однородное распределение сырья в сечениях газоходов;
однородное распределение потоков газа и твёрдого вещества в двухветвьевых
циклонных теплообменниках;
-
оптимизация количества ступеней циклонов (от трёх до шести ступеней в целом);
·
перерабатываемый материал:
-
низкая влажность сырьевых материалов и топлива;
-
лёгкая воспламеняемость топлива с высокой калорийностью;
-
постоянство питания печи и однородность материала;
-
постоянство подачи топлива в печь и его однородность.
·
мельницы:
-
полностью автоматизированное управление работой мельниц.
В результате использования предложенных технологий достигается снижение потребления
тепловой энергии.
Использование взаимообмена газа с воздухом или системы закалки для длинных печей (так
же, как и байпаса газа в теплообменнике/декарбонизаторе) увеличивает потребность в
тепловой энергии.
При использовании системы охлаждения пламени потребуется дополнительное тепло на
испарение воды, что приводит к снижению энергетической эффективности.
Малое количество ступеней циклонов приводит к большим потерям тепла с выходящими из
теплообменника газами.
Обеспечение энергетической эффективности достигается путем внедрения наилучших
30
доступных технологий (НДТ).
§
НДТ – это снижение/минимизация расхода тепла путем применения
объединённых технических решений:
(а) применение улучшенной и оптимизированной печной системы и плавного, стабильного
процесса эксплуатации печи в соответствии с установленными параметрами, используя:
– оптимизацию контроля процесса, включая компьютерный автоматический контроль;
– современную весовую систему подачи топлива;
– расширение (по возможности) теплообменника и декарбонизатора, принимая во внимание
конфигурацию существующей печи;
(б) рекуперация избытка тепла из печей, особенно из зоны охлаждения. В частности,
избыток тепла из зоны охлаждения печи (горячий воздух) или из теплообменника может
использоваться для сушки сырьевых материалов;
(в) применение соответствующего числа циклонов в соответствии с характеристиками и
свойствами сырьевых материалов и используемого топлива;
(г) использование топлива с характеристиками, которые оказывают положительное влияние
на потребление тепловой энергии;
(д)
при замене обычного топлива отходами необходимо использовать специально
оптимизированную и подходящую печную систему для сжигания отходов;
(е) минимизация газового потока в систему байпаса.
§
НДТ – это снижение потребления тепловой энергии путём снижения
содержания клинкера в цементе.
§
НДТ – это снижение потребления тепловой энергии путём
выработки
дополнительного количества энергии или тепла путём объединения заводов с
теплоэлектростанциями или теплоцентралями, по возможности, на базе полезной
потребности тепла, в пределах схем регулирования энергии, которые экономически
устойчивы.
§
НДТ – это
минимальное потребление электроэнергии путём применения
отдельно или совместно следующих технических решений:
(а) использование системы управления электрическими мощностями;
(б)
использование помольного и другого оборудования с высокой энергетической
эффективностью.
7.3 Выбор способа производства и оптимизация
контроля технологического процесса
Выбор способа производства будет оказывать влияние на выбросы всех загрязнителей, а
также на потребление энергии (табл. 1).
Для этого определены направления технической модернизации и модификации для
сохранения энергии, например, модификация и улучшение процесса помола и подготовки
сырьевой смеси, а также развитие системы менеджмента энергопотребления.
Потребление тепла для сушки сырьевого материала и его нагрева зависит от влажности
сырьевых материалов. С понижением влажности снижается и потребность в энергии.
31
Для новых заводов и модернизируемых действующих предприятий типичным становится
сухой способ производства цемента с многоступенчатым циклонным теплообменником и
декарбонизатором. Перспективна замена печей, работающих по мокрому способу, печами
сухого способа, а также печами полусухого и полумокрого способов.
Таблица 1. Удельные расходы тепла при производстве цемента в странах ЕС
Потребность тепловой энергии
(МДж/т клинкера)
Способ производства цемента
3000…4000
Печи сухого способа, многостадийный (от 3 до 6
стадий) циклонный теплообменник и декарбонизатор
3100…4200
Вращающаяся печь сухого способа, оборудованная
циклонными теплообменниками
3300…5400
Полусухой / полумокрый способ (печь Леполь)
до 5000
5000…6400
3100…6500 и выше
Длинные печи сухого способа
Длинные печи мокрого способа
Шахтные печи и печи для производства специальных
цементов
На современных цементных заводах при использовании сырьевых материалов с влажностью
менее 8,5 % их сушка может быть полностью осуществлена отходящими газами в четырёхили пятиступенчатых циклонных теплообменниках без дополнительного тепла. Стратегически
для получения наибольшей эффективности процесса производства требуется закрытие
заводов, работающих с применением в качестве сырьевого материала мела с влажностью
более 20 %.
По оценкам специалистов государств-членов ЕС процесс перевода завода мощностью около
1,5 млн т клинкера в год с мокрого на сухой способ требует привлечение инвестиций порядка
100 млн Евро.
Оптимизация процесса обжига клинкера обычно производится для того, чтобы снизить
потребление тепла, улучшить качество клинкера, увеличить длительность эксплуатации
оборудования (например, футеровки) путём стабилизации параметров процесса. Снижение
выбросов NOx, SO2 и пыли является вторичным эффектом оптимизации. Плавная стабильная
работа печи с параметрами, близкими к проектным показателям, является благоприятной с
точки зрения снижения всех её выбросов. Оптимизация включает технические решения типа
гомогенизации сырьевой смеси, обеспечения постоянной дозировки угля и улучшения работы
холодильника. Чтобы обеспечить устойчивую подачу твёрдого топлива с минимальными
колебаниями, необходимо иметь хороший проект загрузочных бункеров, транспортёров и
питателей и современную систему весового дозирования топлива.
Сокращение выбросов NOх осуществляется снижением температуры пламени и обжига,
снижением потребления топлива, обеспечением окислительной среды в печи. Контроль
содержания кислорода (избыток воздуха) является критическим для контроля выделения
NOх. В основном снижение содержания кислорода в холодном конце печи обусловливает
снижение количества NOх. Однако это должно быть сбалансировано, чтобы со снижением
32
количества кислорода не увеличивалось содержание СО и SO2 .
Влияние оптимизации процесса обжига на выделение SO2 является важным для печей
мокрого и сухого способов производства, в том числе и для печей с теплообменником.
Снижение
выбросов SO2 достигается с помощью СаО, образующегося в процессе
кальцинации, меньшее количество SO2 улетает при снижении температуры пламени и
обжига, при создании в печи окислительной атмосферы и стабилизации работы печи.
Избегая нарушений в работе печи, можно избежать проблем с СО при использовании
электрофильтров, снизить выделение пыли и снизить выделение любых веществ,
адсорбирующихся на частицах пыли, например металлов. Современная система контроля с
быстрой измеряющей и контрольной аппаратурой позволяет повысить контроль причин
появления СО и тем самым снизить вероятность появления его следов.
Некоторые поставщики цементного оборудования создают высококлассные автоматические
контрольные системы, основанные на регулировании процесса обжига по результатам
контроля количества NOх.
Контроль и измерение параметров процесса и выбросов являются существенной частью
оптимизации контроля и достижения стабильной работы печи.
Снижение температуры пламени и обжига вызывают снижение выбросов NOх. Кроме того,
может быть снижено потребление топлива. Предотвращение сбоев режима работы печи
приводит к снижению выбросов пыли и уменьшению проблем с СО при использовании
электрофильтров.
В зависимости от исходного количества NOх можно достигнуть снижение его выбросов до 30
%, SO2 - до 50 %, как было показано для печи мокрого способа и длинной печи сухого
способа производства, а также для печи, оборудованной циклонным теплообменником.
Оптимизация процесса контроля применима ко всем печам и может включать многие
элементы, начиная с подготовки/тренировки машинистов печи и до установки нового
оборудования:
дозаторов,
силосов
для
гомогенизации
материала,
установок
предварительной гомогенизации и новых клинкерных холодильников. Оптимизации процесса
контроля оказывает значительное влияние на выбросы SO2 из печей мокрого способа
производства и длинных печей сухого способа производства, а также из печей,
оборудованных циклонными теплообменниками.
При использовании электрофильтров контроль за появлением СО применим ко всей
цементной промышленности.
Первоначально оптимизация работы печи даёт снижение операционных расходов,
увеличение производительности и повышение качества продукции. Обычно операционные
расходы по эксплуатации печи снижаются в сравнении с аналогичными затратами без
оптимизации. В результате снижения потребления топлива и футеровки снижается стоимость
всей установки для производства
улучшаются другие показатели.
цемента,
повышается
ее
производительность и
7.4 Выбор топлива и сырьевых материалов
Сырьевые материалы. Количество и влажность сырьевых материалов влияют на общую
энергетическую
эффективность
производства.
Эти
параметры
определяют
число
33
необходимых
ступеней
циклонов,
поскольку
материал
должен
быть
высушен
преимущественно теплом отходящих газов. Более высокая влажность потребует большей
энергии. Следует отметить, что большое количество циклонов приводит к меньшим тепловым
потерям, обусловленным выходящими из теплообменника газами.
Некоторые виды топлива содержат влажные минеральные вещества, используемые в
качестве сырьевых материалов, которые необходимо сушить в печи, что увеличивает
удельное потребление топлива на тонну клинкера.
Сырьевые материалы с влажностью менее 8,5 % перед подачей в печь полностью
высушиваются отходящими газами на современных цементных заводах, оснащённых
четырёх-, пяти- или шестиступенчатыми циклонными теплообменниками.
Шестой циклон
будет сохранять энергию - около 60 МДж/т клинкера по сравнению с пятициклонным
теплообменником в случае, когда существует проблема уменьшения энергии для сушки.
Расчёты показали, что для печи с теплообменником с четырьмя циклонами вместо пяти
циклонов потребность в энергии увеличивается примерно на 90 МДж/т клинкера. При
использовании теплообменника с тремя циклонами потребность в энергии ещё более
увеличивается и достигает более 250 МДж/т клинкера. Трёхциклонный теплообменник
используется только в специальных случаях, при использовании очень влажного материала.
При использовании сырьевых материалов с влажностью более 8,5 % меньшее количество
циклонов является предпочтительным, так как в этом случае тепло используется для сушки
при помоле материала (сырьевые мельницы).
Внимательный выбор и контроль веществ, входящих в печь могут снизить количество
выбросов. Например, ограничение серы как в сырьевых материалах, так и в топливе снижает
выбросы SO2. То же самое относится к другим веществам: азоту, металлам, органическим
соединениям, хлорсодержащим материалам. Имеется, однако, некоторое различие между
печными системами и точками питания печей. Например, с серой топлива нет проблем ни в
декарбонизаторе, ни в теплообменнике, а все органические соединения, содержащиеся в
топливе, проходя через горелку, могут вывести её из строя.
Ограничение хлорсодержащих соединений снижает вероятность образования хлоридов
щелочных металлов и хлоридов других металлов, вызывающих образование настылей в печи
и сбой режимов её работы, а также ухудшающих работу электрофильтра и, следовательно,
увеличивающих выбросы пыли. Высокое содержание щелочных металлов в сырье требует
более частого их удаления из печной системы, чтобы не допустить увеличения содержания
щелочей в конечном продукте. В случае использования в качестве сырья низкощелочных
материалов, можно допустить возврат пыли в производство и тем самым снизить накопление
отходов.
Различные типы отходов могут заменять топливо и сырьевые материалы. Однако требуется
тщательный контроль и определение характеристик отходов. Отходы, используемые в
качестве топлива, должны иметь определённую калорийность, реакционную способность,
низкую влажность и небольшое содержание загрязнений. Они могут снизить потребление
природного топлива. Отходы, используемые как сырьевые материалы, содержащие летучие
органические соединения, галогенсодержащие соединения и ртуть, могут создать проблемы
с выбросами. Следует избегать подачу таких материалов в печь. Количество ртути в
материалах должно быть минимизировано и необходимо ограничить её подачу в печь.
34
Отходы, содержащие летучие органические вещества и галогенсодержащие соединения,
могут использоваться только в том случае, если эти соединения разлагаются при
достаточном времени пребывании и высокой температуре в печи. При использовании
отходов, заменяющих часть топлива и сырьевых материалов, требуется осуществлять
систематический контроль.
Внимательный выбор топлива и сырьевых материалов может ограничить содержание
веществ, увеличивающих количество выбросов. Использование топливных отходов
сохраняет ресурсы природного ископаемого топлива и снижает площадь земель
промышленного назначения.
Технические решения могут быть применены в цементной промышленности. Применение
пригодных отходов допустимо, когда имеется уверенность, что все органические включения
выгорают полностью и гарантируется надлежащий контроль за подачей отходов и снижением
количества выбросов, особенно металлов и диоксинов.
Топливо. Топливо характеризуется следующими показателями: калорийность, влажность,
содержание серы, металлов, галогенов, летучих веществ. Топливо также как и
воздухововлечение оказывает положительное влияние на удельное потребление энергии
печи.
Предварительное приготовление топлива, такого как уголь или лигнит (бурый уголь) и их
частичная или полная сушка до подачи в печь даже на отдельном предприятии приводит к
улучшению энергетической эффективности печи, потому что процесс сушки является одним
из важнейших факторов в потреблении энергии. Лигнит, например, содержащий 50 % влаги,
требует предварительной сушки до поставки его на цементный завод. Использование
избытка тепла для сушки топлива приводит к сохранению тепловой энергии. Замена топлива,
содержащего повышенное количество влаги, высушенным топливом снижает потребление
энергии на тонну клинкера при его обжиге.
Практика работы кальцинатора показывает, что использование топлива различного качества
(от высокореакционного до низкореакционного) влияет на энергетическую эффективность
производства. Использование тонкоизмельчённого, высушенного топлива с адекватной
калорийностью в сравнении с низкореакционным грубомолотым топливом ведёт к улучшению
энергетической эффективности процесса обжига.
Некоторые виды топлива содержат влажные минеральные вещества, используемые в
качестве сырьевых материалов, которые необходимо сушить в печи, что увеличивает
удельное потребление топлива на тонну клинкера.
Большая степень замены топлива на топливные отходы или на твёрдые отходы с низкой
реакционной способностью приводит к увеличению расхода топлива для достижения
необходимой потребности тепловой энергии. Дополнительная
использована при сушке топлива отдельно перед подачей в печь.
энергия
может
быть
Сравнение работы идентичных печей при использовании двух видов ископаемого топлива каменного угля с одной стороны и бурого угля с другой стороны - показывает различие в 100
МДж/т клинкера в связи с их различным качеством.
Использование тонкомолотого угля в сравнении с использованием низкореакционного или
кускового топлива может снизить потребность в энергии более чем на 300 МДж/т клинкера.
Низкая потребность в тепловой энергии может быть достигнута использованием
35
легковоспламеняемого топлива с низкой влажностью.
В случаях, когда заводы приспособлены и спроектированы специально для использования
определённых типов топливных отходов, потребление тепловой энергии остаётся низкой, в
пределах 3120…3400 кДж/кг клинкера. Параметры и свойства используемых отходов –
калорийность, реакционная способность, степень обработки - влияют на энергетическую
эффективность. Кроме того, сообщалось, что при работе печи с пятиступенчатым циклонным
теплообменником было достигнуто потребление энергии 3473 кДж/кг.
При использовании топливных отходов принимается во внимание их калорийность.
Необходимо отметить, что при использовании топливных отходов с низкой калорийностью
необходимо сжигать большее количество топливных отходов в сравнении с обычным
топливом для достижения требуемой тепловой энергии.
Использование отходов в качестве топлива. Специально отобранные отходы с
адекватной калорийностью можно использовать в цементной печи взамен обычного
ископаемого топлива (такого как уголь) с учётом их характеристик. Часто они используются
только после проведения предварительных испытаний. Рассматриваются различные
критерии, играющие роль в подборе топливных отходов, поскольку они оказывают влияние на
работу печи и выбросы. К ним относятся физические критерии, например способность к
переносу потоком воздуха, и химические критерии, например, содержание хлора, серы,
щелочей, фосфатов, летучих металлов, реакционная способность.
Чтобы гарантировать характеристики топливных отходов, требуется система обеспечения
качества, включающая отбор и приготовление образцов, анализы и внешний контроль.
В зависимости от типа используемых отходов и их характеристик важным является место
подачи отходов в печь, так как это влияет на выбросы из печи. В основном при повышенной
температуре воспламенения отходов применяется подача их через главную горелку. Для
всех точек подачи температура и время пребывания материала в печи зависит от
конструкции печи и её работы. Температура газов в печи должна поддерживаться не менее
850 оС в течение 2 с. Если используются отходы, содержащие более 1 % хлора, то
температура газов в печи должна достигать не менее 1100 оС в течение 2 с.
Для контроля выбросов должно быть установлено дополнительное оборудование. Для
обеспечения безопасности окружающей среды, её качества и соответствия стандартам
требуются специальный контроль и соответствующие технические решения.
При использования опасных отходов (жидкие топливные отходы), должны соблюдаться меры
безопасности, особенно при их предварительной переработке, например, складировании,
подаче в производство. Меры безопасности для потенциально самовозгорающихся
материалов особенно важны при доставке топливных отходов с предприятий
предварительной переработки и сортировки на предприятия производства цемента.
Выбор и использование топливных отходов обусловлены рядом взаимодействующих
факторов, главными из которых являются снижение выбросов СО2, NOx, а также снижение
использования природных ресурсов, ископаемого топлива и сырьевых материалов.
Характеристики различных типов топливных отходов: влажность, калорийность могут
оказывать влияние на удельное потребление энергии, например, низкая калорийность и
высокая влажность приводят к увеличению удельного потребления энергии (на одну тонну
клинкера). Чтобы достигнуть такого же потребления энергии при использовании топливных
36
отходов с низкой калорийностью, требуется их большее количество в сравнении с
использованием обычного топлива.
В зависимости от концентрации высоколетучих металлов в топливных отходах при их
использовании может изменяться количество выбросов металлов. Это должно
контролироваться и минимизироваться путём применения соответствующих мероприятий.
При использовании смеси топлив удельное потребление энергии на одну тонну клинкера
изменяется по различным причинам, зависящим от типа топлива, его калорийности. Анализ
данных показывает, что калорийность ископаемого топлива (угля)
находится в пределах
26…30 МДж/кг, мазута - 40…42 МДж/кг, а калорийность пластиков колеблется от 17 до 40
кДж/кг. Следует отметить, что калорийность топлива находится в широком интервале, вплоть
до 40 МДж/кг. Калорийность животных отходов, используемых в цементных печах, находится
в пределах 14…22 МДж/кг.
В сравнении с использованием обычного топлива применение топливных отходов снижает
производственные расходы. Используемая энергия обычно составляет 30…40 % от
себестоимости продукции. Поэтому стоимость топлива является значительной частью
производственных расходов при получении цемента. Отходы топлива могут быть менее
дорогими, чем обычное топливо, хотя стоимость будет меняться в зависимости от типа
отходов и местных условий. Однако топливные отходы часто проходят предварительную
обработку, гомогенизацию до их использования на цементных заводах, что приводит к их
удорожанию. К тому же дополнительный контроль и анализы отходов также повышают их
стоимость.
В случае применения топливных отходов
НДТ – это:
§
а) применение системы обеспечения качества, чтобы гарантировать характеристики
отходов и анализ любых отходов, которые могут быть использованы как сырьевой
материал и/или топливо в цементной печи:
-
постоянное качество;
физические критерии, например способность к образованию выбросов, наличие грубых
частиц, реакционная способность, обжигаемость и калорийность;
-
химические критерии, например содержание хлора, серы, щелочей, фосфатов и
соответствующих металлов.
б) контроль достаточного количества необходимых параметров для любых отходов,
используемых как сырьевой материал и/или топливо цементной печи, позволяющий
оценить их качество (содержание хлора, некоторых металлов (например, кадмий, ртуть,
таллий), серы, общее содержание галогенов).
в)
применение системы обеспечения
технологический процесс отхода.
для
каждого
подаваемого
в
НДТ – это:
§
а)
качества
использование
соответствующих
точек
питания
печи
с
целью
обеспечения
определённой температуры и времени пребывания материала в данной зоне, зависящих
от конструкции и работы печи.
б)
подача
отходов,
содержащих
органические
компоненты,
которые
могут
37
улетучиваться,
до
зоны
кальцинирования
в
зону
с
необходимой
(адекватной)
температурой.
в) управление работой печи таким образом, чтобы газы от сжигания отходов находились
в контролируемом, гомогенизированном виде даже при наиболее неблагоприятных
условиях при температуре 850 оС не менее 2 с.
г) увеличение температуры газов в печи до 1100 оС, если сжигаются опасные отходы с
содержанием более 1 % галогенсодержащих органических веществ (выраженные в виде
хлора).
д) обеспечение постоянной и стабильной подачи отходов в печь.
е) прекращение сжигания отходов при режиме розжига и охлаждения (пуска и остановки)
печи, когда необходимая температура и время пребывания материала в печи не могут
быть обеспечены.
Система байпаса газа. Сырьевые материалы и топливо, содержащие малое количество
хлора, серы и щелочей, минимизируют циклы кругооборота в результате внутренней
циркуляции между печью и теплообменником. В результате этого снижается риск
образования отложений (настылей) на поверхности входа в печь, кальцинатора и двух
нижних ступеней циклонного теплообменника из-за высокой концентрации подобных веществ
в пыли. Постоянство работы печи с минимальным нарушением режима является основой
энергетической эффективности производства клинкера, снижения риска образования
настылей и их предотвращения. Снижение циркуляции щелочей и хлора может быть
достигнуто использованием байпаса газа на входе в печь. Забираемая из печи часть газа
приводит не только к снижению содержание хлора, серы и щелочей, но и других веществ.
Байпасирование горячих сырьевых материалов и горячего газа ведёт к повышению
удельного потребления тепловой энергии на 6…12 МДж/т клинкера на процент
байпасированного газа. Минимизация объёма байпаса газа оказывает положительное
влияние на удельный расход тепла на обжиг клинкера.
Снижение содержания клинкера в цементе. Снижение количества используемой энергии
и количества выбросов в цементной промышленности (в пересчете на единицу массы
произведенного цемента) заключается в снижении содержания клинкера в составе цемента.
Это может быть сделано путём введения наполнителей и добавок, например песка, шлака,
известняка, золы и пуццоланы в цемент при его помоле.
При использовании данной технологии достигается снижение
использования энергии,
снижение выбросов в атмосферу, сохранение природных запасов, предотвращение
отторжения земельных участков для размещения отходов.
При введении наполнителей и добавок в конечный продукт на цементном заводе должен
обеспечиваться контроль складирования и переработки материалов, а также необходимое
качество цемента.
В Европе среднее содержание клинкера в цементе составляет 80… 85 %. Многие
производители цемента работают
над технологией снижения содержания клинкера.
Некоторые из них заявляют о замене 50 % клинкера без снижения качества цемента и его
стоимости. Цементные стандарты предусматривают выпуск некоторых видов цемента с
содержанием клинкера менее 20 %, в основном с добавкой доменного шлака. Однако такие
цементы с малым содержанием клинкера применяются только для специальных целей.
38
Снижение уровня энергопотребления. Главными потребителями электрической энергии
являются мельницы (помол цемента и сырья), вытяжные вентиляторы и дымососы (печи,
сырьевые и цементные мельницы), которые все вместе потребляют более 80 %
электрической энергии. В среднем стоимость энергии – в форме топлива или электричества –
составляет 40 % от общей стоимости затрат на производство тонны цемента. Электрическая
энергия достигает 20 %
общей потребности в энергии. Величина потребляемой
электрической энергии колеблется от 90 до 150 кВт×ч/т цемента. Мокрый способ является
более энергоемким, чем полумокрый или сухой способы.
Расход электроэнергии обусловлен природой измельчаемого материала и особенностями
процесса его измельчения. В некоторых случаях минимизация энергопотребления может
быть достигнута заменой старых сырьевых мельниц на новые. Табл. 12 дает обзор
соотношения между потреблением энергии различными помольными установками.
Таблица 2. Сравнение технологий измельчения в различных мельницах
Процесс
измельчения
Шаровая
мельница
Роликовая
мельница
Вертикальная
роликовая
мельница
Потребление
энергии
Требуемый
уход
Производительность
по сухому
Способность
измельчать до
высокой
тонины
100 %
малый
средняя
хорошая
50…65 %
от малого
до большого
низкая
средняя
70…75 %
средний
высокая
средняя
Использование электрической энергии может быть минимизировано путём установки систем
управления мощностью и применения энергетически эффективного оборудования, такого как
роликовые мельницы высокого давления для измельчения клинкера, вентиляторов с
переменной скоростью вращения, а также в некоторых случаях путём замены морально
устаревших типов сырьевых мельниц на новые, более энергоёмкие. Применение улучшенной
системы контроля и снижение подсоса воздуха также позволяют оптимизировать
потребление электрической энергии. Некоторые технологии снижения выбросов, описанные в
последующих разделах, оказывают положительное влияние на потребление энергии,
например, оптимизация процесса технологического контроля.
Рекуперация энергии из печи и холодильника (дополнительная генерация энергии.
Действующие заводы для дополнительной генерации пара и электричества или
объединённые заводы по выработке тепла и энергии в принципе применяются в цементном
производстве. Для этого используются процесс органического цикла Ранкина или обычный
процесс парового цикла. Кроме того, избыток тепла из холодильника или печи
рекуперируется прямым нагреванием газа.
Основной проблемой для генерации дополнительного количества энергии является
разработка соответствующего устройства (турбины). Рекуперация большей части
избыточного тепла осуществляется в холодильнике, в меньшей степени – газами,
выходящими из печи.
Рекуперация избытка тепла путём генерации пара и электрической энергии происходит
39
независимо от стоимости энергии и выбросов СО2.
На
цементном
заводе
Слайт
в
Швеции
используется
обычный
паровой
цикл.
Рекуперированное тепло направляется на существующий завод по выработке электрической
энергии, примыкающий к цементному производству, где используется для работы паровой
турбины, вырабатывающей электричество (примерно одна треть от общего объёма пара).
Пар генерируется в двухступенчатой бойлерной системе, часть которой расположена на
клинкерном холодильнике, а часть - на нисходящем газоходе печи. Этот завод поставляет
около 6 МВт электроэнергии. Использование существующей паровой турбины значительно
улучшило экономическую эффективность установки, однако ее стоимость не была
подсчитана. Ежегодное производство электричества достигает 50 ГВт×ч, что составляет
четвертую часть всей потребности завода в электроэнергии.
Органический цикл Ранкина используется на цементном заводе в Ленгфурте в Германии для
выработки электроэнергии при рекуперации тепла низкотемпературных газов из клинкерного
холодильника. Эта технология основана на использовании органической жидкости (пентана),
который испаряется при значительно меньших, чем вода, температурах. Базовые принципы
этой техники успешно использовались долгое время в технике замораживания. Технология
цикла Ранкина используется главным образом для выработки энергии из геотермальных
источников тепла, однако для цементного завода такой процесс был применен впервые.
Результаты показали, что при работе по такому способу можно генерировать около 1,1 МВт
электрической энергии. Такой эффект был достигнут для 97 % времени работы печи.
Выбросы тепла из клинкерного холодильника с отходящим охлаждающим воздухом
достигали 14 МВт при температуре отходящего воздуха в пределах 300…350 оС, из которых
было рекуперировано в среднем 9 МВт. Эта технология на заводе в Ленгфурте (Германия)
используется уже более 10 лет.
Отходы тепла также могут быть рекуперированы из клинкерного холодильника для
обеспечения предприятия горячей водой. В большинстве случаев бойлер располагается
после пылеосадителя, в качестве которого применяется электрофильтр. В противном случае
необходимо использовать специальный тип бойлера, стойкий к абразивному износу, а также
устанавливать обеспыливающее устройство (рукавный фильтр) после бойлера. Заводы,
имеющие подобные установки для получения горячей воды, имеются в Германии и два - в
Турции.
При установке более эффективных теплообменника и клинкерного холодильника избыток
тепла будет снижаться и с экономической точки зрения генерация дополнительного
количества энергии может стать невыгодной, особенно когда основное тепло требуется для
процесса сушки материала. Поэтому возможность рекуперации тепла из печи и клинкерного
холодильника для генерации энергии должна оцениваться в каждом конкретном случае с
учетом всех возможных обстоятельств. Экономическая состоятельность может зависеть от
местных условий, стоимости электроэнергии и мощности завода.
Рекуперация тепла для прямого нагрева, особенно из клинкерного холодильника, возможна,
если имеется в наличии определенное количество избытка тепла, рекуперация тепла путем
прямого нагрева пользуется спросом, генератор вырабатывает электрическую энергию,
которая может быть использована или на заводе, или для поставки в электрические сети
общего пользования.
40
7.5 Выбросы пыли
Традиционно выделения пыли, особенно из печных труб, являются одной из главных
проблем для окружающей среды при производстве цемента. Главными источниками
выделения пыли являются процесс приготовления сырьевых материалов, установки по
измельчению и сушке, процесс обжига клинкера (печи и холодильники), подготовка топлива и
установки для Традиционно выделения пыли, особенно из печных труб, являются одной из
главных проблем для окружающей среды при производстве цемента. Главными источниками
выделения пыли являются процесс приготовления сырьевых материалов, установки по
измельчению и сушке, процесс обжига клинкера (печи и холодильники), подготовка топлива и
установки для помола цемента (мельницы). Вспомогательные процессы на цементном
заводе также могут привести к выделению пыли независимо от использования или не
использования отходов. К ним относятся следующие процессы:
·
дробление сырьевых материалов;
·
транспортировка материалов транспортером или элеватором;
·
складирование сырьевых материалов и цемента;
·
мельницы для помола сырья, цемента и угля;
·
складирование топлива (нефтяной кек, каменный уголь, лигнит);
·
отгрузка цемента.
Во всех этих процессах большой объем газов проходит через пылящий материал. объем
газов проходит через пылящий материал.
Технические решения по обеспылеванию. Источниками образования неорганизованных
пылевых выбросов являются процессы складирования и переработки сырьевых материалов,
топлива и клинкера, а также любые транспортные средства, используемые на территории
производства. Компактное расположение объектов является наиболее простым способом
снижения диффузных выбросов пыли. Регулярное и тщательное обслуживание установок
всегда приводит к косвенному снижению неорганизованных выбросов пыли благодаря
уменьшению подсоса воздуха или предотвращению негерметичности установок.
Использование автоматических приборов и системы контроля также способствует снижению
выбросов пылевидных частиц, равно как и постоянная безотказная надёжная работа
установок.
Различные технические решения для снижения неорганизованных пылевых выбросов могут
применяться отдельно или в сочетании друг с другом. К ним относятся:
·
укрытие/капсулирование операций, связанных с пылением – измельчение, рассев,
смешивание;
·
закрытые конвейеры и элеваторы, сконструированные по закрытой схеме, если
расдиффузные пылевидные выбросы могут иметь место при транспортировке;
·
уменьшение мест подсоса воздуха или просыпания материала, герметизация
установок;
·
использование автоматических приборов и систем контроля;
·
обеспечение безотказной надежной работы;
41
·
использование передвижных и стационарных пылеочистительных установок для
надежной и полной очистки:
в период работы установки и в период ремонтных работ обычно имеет место утечка
материала. Для предотвращения диффузных выбросов пыли в эти периоды необходимо
использовать
вакуумную
систему
пылеочистки.
Новое
строительство
может
быть
оборудовано стационарными вакуумными системами пылеочистки, в то время как на
существующих установках лучше использовать передвижные вакуумные системы
пылеочистки в связи с их легкой приспосабливаемостью к условиям производства;
в некоторых случаях условиях, циркуляционный процесс более предпочтителен для
пневматической транспортной системы.
·
вентиляция и пылеосаждение в рукавных фильтрах:
-
насколько возможно все материалы должны перерабатываться в закрытых установках,
работающих под разряжением. Аспирационный воздух обеспыливается рукавным фильтром
до его выхода в атмосферу.
-
использование
закрытых
складов
с
автоматической
системой
перемещения
материала:
клинкерный силос и закрытый полностью автоматизированный склад сырьевых
материалов являются наилучшим решением проблемы неорганизованных пылевых
выбросов. Такие типы складов оборудованы одним или большим количеством рукавных
фильтров для предотвращения образования диффузной пыли при загрузочных и
разгрузочных работах;
-
использование силосов соответствующей емкости, оснащенных индикаторами
уровня материала, выключателями, фильтрами, снабженными
воздушными установками в период заполнения силоса.
распределительными
·
использование гибких шлангов и рукавов, снабженных системой улавливания пыли,
для размещения и распределения материала при погрузке цемента в цементовоз.
Технические решения по пылевыделению для площадок навального хранения и
штабелей. Чтобы снизить выбросы дисперсной пыли на открытом складе, где размещены
сырьевые материалы или топливо, штабели и площадки навального хранения могут быть
закрыты или укрыты с помощью различных перегородок, покрытий, разделены стенами или
оградами, состоящими из вертикальных зелёных растений (искусственные или естественные
барьеры для предотвращения воздействия ветра).
Для снижения количества неорганизованных выбросов пыли на открытых складах сырьевых
материалов и топлива применяются следующие технические решения:
·
-
противоветровая защита:
если не удается избежать хранения материала на открытом воздухе, необходимо
использовать ветрозащитные заграждения.
·
водное опрыскивание и химические вещества, подавляющие пыление:
в том случае, когда источник пыли локализован, применяют установки водного
орошения. Увлажнение частиц пыли облегчает их агломерацию и тем самым улучшает
пылеосаждение. Имеется широкий круг веществ, способных улучшить эффект опрыскивания
пыли водой.
42
·
-
покрытие, мытье дорог и их уборка:
площади, которые используются для грузовых машин, должны иметь дорожное
покрытие, а их поверхность должна по возможности содержаться в чистом состоянии. Мокрая
очистка дорог снижает выбросы диффузной пыли, особенно при сухой погоде. Они могут
очищаться подметанием, дорожными чистильщиками. Хорошая уборка и очистка дорог
держат выделение диффузной пыли на минимальном уровне.
·
увлажнение штабелей:
неорганизованные выбросы пыли в штабелях могут быть снижены использованием
эффективного увлажнения точек выгрузки и загрузки, а также использованием ленточного
конвейера с регулируемой высотой сброса.
Если неорганизованную пыль в точках разгрузки-погрузки нельзя осадить и препятствовать
ее распространению, ее выбросы могут быть снижены путем перемещения разгружателя по
высоте кучи, передвигающегося автоматически по мере надобности или снижением скорости
разгрузки.
При использовании водного опрыскивания увеличивается потребление воды и потребление
энергии системами пылеулавливания. При уходе за обеспыливающими установками могут
появиться дополнительные отходы.
Снижение организованных выбросов пыли. На цементном заводе имеются различные
источники организованных выбросов пыли. Это печи, клинкерные холодильники и мельницы
для помола сырьевых материалов, цемента и угля, а также вспомогательное оборудование.
Основная часть выбросов пыли (с размером частиц менее 2,5 мкм) может быть снижена за
счёт уменьшения общей величины пылевыделения, достигаемой путём использования
эффективной системы пылеулавливания. В прошлом использовались различные
обеспыливающие устройства, а с 2007 г. главными обеспыливающими установками стали
рукавные фильтры, электрофильтры или их сочетание – так называемые гибридные
фильтры. Выбросы неорганизованной пыли при переработке и складировании, при
дроблении и помоле сырьевых материалов и топлива могут быть весьма значительными
(табл. 3).
Таблица 3. Обзор технических решений для контроля выбросов пыли в цементном
производстве
Обеспыливающее
устройство
Место применения
установки
Данные выбросов
мг/нм3
кг/т
все печные системы
10 … < 20
0,02 … 0,05
клинкерные холодильники
10 …< 20
0,02… 0,05
цементные мельницы
< 10
0,02
все печные системы
< 10
0,02
Рукавные
клинкерные холодильники
< 10
0,02
фильтры
мельницы (сырьевые,
цементные, угольные)
< 10
0,02
Гибридные фильтры
все печные системы
< 10…20
0,02…0,05
Электрофильтры
клинкерные холодильники
цементные мельницы
43
Электрофильтры и рукавные фильтры имеют свои преимущества и недостатки. В период
нормальной работы оба вида пылеуловителей работают с высокой эффективностью. В
специальных условиях, когда имеется повышенная концентрация СО, вызванная
неожиданными осложнениями в работе печи (включением-выключением печи из-за подачи
или прекращения питания из сырьевой мельницы) эффективность работы электрофильтра
значительно снижается, тогда как эффективность работы рукавных фильтров снижается в
меньшей степени. Однако при использовании электрофильтра появление СО может быть
минимизировано. Электрофильтры и рукавные фильтры имеют высокий коэффициент
полезного действия (выше 99 % в зависимости от размера частиц). Оба типа
пылеулавливающих устройств периодически должным образом обслуживаются, чтобы
обеспечить необходимую эффективность. В зависимости от температуры отходящих газов
применяются различных виды фильтрующих материалов.
Электрофильтры генерируют электрическое поле вокруг движущихся частиц в воздушном
потоке. Частицы становятся отрицательно заряженными и мигрируют к положительно
заряженным осадительным электродам. Эти осадительные электроды за счёт
периодического встряхивания или вибраций высвобождают осевшую на них пыль, которая
падает вниз, в бункер-коллектор. Циклы встряхивания электродов оптимизируются, чтобы
минимизировать унос пыли и тем самым довести до минимума пылевынос. Электрофильтры
характеризуются способностью работать при высокой температуре (вплоть до 400 оС) и
высокой влажности обеспыливаемых газов. Качество работы электрофильтров зависит от
различных эксплуатационных параметров, таких как: влажность и химический состав газа и
частиц пыли, скорость газового потока, распределение частиц по размерам, электрическое
сопротивление частиц, уровень загрузки, температура газа, операции включениявыключения, напряженность электрического поля, площадь и форма электродов,
концентрация SO2, содержание влаги в осаждаемой пыли и промежуточные или переходные
режимы работы.
Работа электрофильтра может быть ухудшена при образовании наростов материала на
изоляционном слое электродов и как следствие за счёт снижения напряжённости
электрического поля. Это может случиться при наличии в печи большого количества
хлоридов и сульфатов, образующих со щелочными металлами хлориды и сульфаты.
Хлориды щелочных металлов образуют субмикроскопические частицы пыли (0,1…1 мкм),
имеющие высокое удельное сопротивление (1012…1013 Ом/см), которые образуют слои на
электродах и тем самым затрудняют удаление пыли.
Проблемы высокого сопротивления могут быть частично решены за счёт впрыскивания воды
в холодильник – кондиционер дымовых газов. Другим путём решения этой проблемы
является использование рукавных фильтров.
Электрофильтры
большого
размера
совместно
с
системой
кондиционирования
обеспыливаемых газов при оптимизации режима работы могут снизить среднемесячное
пылевыделение до 5…15 мг/нм3. Проектная эффективность обеспыливания в таких
электрофильтрах - выше 99,99 %, поэтому выбросы пыли имеют небольшую величину, всего
несколько мг/нм3. Электрофильтры весьма эффективны для улавливания ультрамелких
частиц (< 0,5 мкм), способных агломерироваться. Электрофильтры являются мощным и
44
эффективным
оборудованием,
распространённым
в
технологическом
процессе.
Существующие электрофильтры часто могут быть усовершенствованы без полной замены,
что снижает стоимость работ по модернизации. Модернизация старых электрофильтров
может касаться монтажа более современных электродов или автоматического контроля
напряжения на старых установках. Можно также улучшить прохождение газа через
электрофильтр или установить дополнительные секции фильтрации.
Потребление электрической энергии электрофильтров растёт экспоненциально со снижением
содержания пыли в очищенном газе. Оптимальная работа электрофильтра зависит от
температуры и
влажности
обеспыливаемого
газа.
Продолжительность
работы
электрофильтра может достигать несколько десятилетий при обеспечении всех
рекомендуемых условий обслуживания и ремонта. Некоторые части (молотки, подшипники)
необходимо регулярно менять после нескольких лет эксплуатации как часть периодического
обслуживания и ремонта.
Электрофильтры вследствие их высокой эффективности, низкого гидравлического
сопротивления, высокой работоспособности и энергетической эффективности становятся
наиболее успешными установками для улавливания пыли из отходящих газов вращающихся
печей и клинкерного холодильника. Электрофильтры могут быть использованы почти в
каждой цементной печи для удаления пыли из отходящих газов, газов из системы байпаса и
воздуха из колосникового холодильника.
Электрофильтры характеризуются способностью работать в условиях высоких температур
(до 400 оС) и высокой влажности. Основной неполадкой в этом случае является снижение их
эффективности вследствие нарастания слоя материала на поверхности электродов,
вызываемого повышенным содержанием хлоридов и сульфатов. Для общего повышения
эффективности работы
обеспыливаемых газах.
электрофильтров
важно
предотвратить
появление
СО
в
Рукавные фильтры являются эффективным пылеулавливающим оборудованием.
Основной принцип работы рукавных фильтров заключается в использовании матерчатой
мембраны, которая пропускает газ, но задерживает пыль. Различие в конструкции таких
фильтров состоит в том, что часть фильтрующих элементов состоит из цилиндрических
фильтровальных мешков (вертикальная подвеска), а часть – из фильтровальных пакетов,
которые обычно устанавливаются горизонтально. Первоначально пыль откладывается
частично на поверхности волокон и проникает на всю глубину ткани, но как только
поверхностный слой ткани полностью покроется пылью, она сама становится доминирующей
фильтровальной средой. Выходящие газы могут проходить не только из внутренней части
фильтровального рукава наружу, но и в противоположном направлении. Поскольку слой пыли
утолщается, сопротивление прохождению газа повышается. Поэтому необходимы
периодическая чистка фильтровальной среды и контроль гидравлического сопротивления
фильтра. Обычным способом чистки является периодическая импульсная подача
очищенного газа или сжатого воздуха в направлении, обратном обычному потоку газа,
механический удар или встряхивание и вибрация. Рукавные фильтры имеют много секций,
которые можно индивидуально изолировать в случае выхода из строя рукава; соответственно
фильтрация будет успешной, обеспечивающей адекватное поведение установки в целом,
если даже секция будет целиком выведена из эксплуатации. Для этого должен сработать
«детектор разрыва рукава», который находится в каждой секции и который указывает на
45
необходимость замены мешка, если случилась неполадка.
Фильтровальные рукава изготавливают из тканого и нетканого материала. Высокая
температура (150…300 оС) обеспыливаемых газов требует применения специальных
материалов. Современные синтетические ткани могут выдерживать температуру лишь до
280 о С.
Поведение рукавных фильтров зависит от различных параметров, таких как совместимость
фильтрующего материала с характеристиками обеспыливаемого газа и пыли,
соответствующее термическое, физическое и химическое сопротивление против воздействия
гидролиза, окисления и температуры процесса. Важными характеристиками фильтра
являются размер фильтрующей поверхности, эффективность разделения и сопротивление
фильтрации (так называемое «дифференциальное давление фильтра»). Последняя
величина зависит от свойств фильтровального материала и пыли. Основным параметром
для проектирования фильтра является пропускная способность (объём обеспыливаемого
газа). Поэтому классификация рукавных фильтров должна осуществляться в зависимости от
типа, количества и свойств пыли и газа.
Срок службы, потребности в энергии и в обслуживании рукавных фильтров зависят от
тепловых и механических нагрузок. Скорость прохождения газа, толщина отложений пыли,
пористость и циклы очистки влияют на эффективность удаления пыли. Улучшение работы
фильтра (в частности, снижение его гидравлического сопротивления) ведётся в направлении
быстрого определения потенциальной утечки пыли с постоянным контролем с помощью
детектора, улучшения системы пылеудаления, повышения срока эксплуатации и снижения
стоимости. Циклы очистки и методы очистки фильтрующих материалов оказывают влияние
на эффективность работы фильтра. Испытания показали, что при использовании воздушной
пульсации низкого давления эффективность повышается, в то же время минимизируется
потребление энергии и снижается уровень шума. Такая фильтрующая система может быть
использована для обеспыливания отходящих газов из вращающихся печей, а также
обеспыливания щелочной пыли байпаса, воздуха клинкерного холодильника, мельниц и
классификаторов.
Объединение рукавных фильтров с циклонами применимо для клинкерного холодильника. В
циклоне частицы пыли выделяются от газового потока и осаждаются под действием
центробежных сил на стенах циклона, а затем удаляются через отверстие со шлюзовым
затвором на дне циклона. Центробежные силы проявляются непосредственно в газовом
потоке, входящем по касательной в цилиндрический корпус циклона, или за счёт вращения
рабочего вентилятора, находящегося в установке (механический центробежный
пылеосадитель). В цементной промышленности циклоны объединяются с воздушным
теплообменником для снижения температуры и рукавным фильтром (пылеулавливающая
камера с рукавным фильтром) для удаления пыли из отходящих газов холодильника. Циклон
может снизить концентрацию пыли до 70 % от исходной. В сочетании с воздушным
теплообменником и пылеулавливающей камерой с рукавным фильтром достигается высокая
очистка (до 99,99 %) при низкой концентрации пыли в выбросах, равной 5…7 мг/нм3. Однако
для установки такой конструкции необходимо обеспечить достаточное пространство, так как
циклон имеет большие размеры (25 м длина, 6,4 м высота и 6,4 м диаметр) и объединён с
теплообменником. К тому же используется дополнительная электрическая энергия для сбора
пыли и её возврата в процесс, что может привести к снижению потребления сырьевых
материалов.
46
Чтобы оптимизировать эксплуатационную стоимость рукавных фильтров, на цементных
заводах устанавливают оптимальное давление в системе пульсирующего струйного
пылеудаления. Нагрузка на фильтр, дифференциальное давление фильтра и система
очистки газов являются тремя главными факторами, оказывающими влияние на снижение
стоимости рукавных фильтров. Эти факторы тесто связаны, поэтому для оптимизации
стоимости необходимо достижение максимально возможных отношений воздух / обшивка,
наименьших значений дифференциального давления и более низких давлений воздуха для
очистки.
Гибридные фильтры представляют собой объединение электрофильтров и рукавных
фильтров в одно и то же устройство. Они в основном являются результатом модернизации
существующих электрофильтров и позволяют повторно использовать часть старого
оборудования.
Внедряемая в этом случае наилучшая доступная технология (НДТ):
§
НДТ – это применение системы управления
ремонтом, специально
направленной на наблюдение за состоянием фильтров. Принимая во внимание указанную
систему, НДТ позволяет снизить выбросы пыли из сосредоточенных источников до
величины менее 10 мг/нм3 как средний показатель за время отбора проб путём
применения сухой очистки газа.
§
НДТ – это снижение выбросов пыли из отходящих из печи газов путём
применения сухой очистки газа с помощью фильтра. В случае применения НДТ
среднесуточная величина выбросов составляет менее 10…20 мг/нм3. При применении
рукавных фильтров, новых или модернизированных электрофильтров могут быть
достигнуты более низкие величины выбросов пыли.
§
НДТ – это снижение выбросов пыли из газов при охлаждении клинкера и
помоле материалов путём применения сухой очистки газа с помощью фильтра. В случае
применения НДТ среднесуточная величина выбросов (точечный отбор через каждые
полчаса), составляет менее 10…20 мг/нм3. При применении рукавных фильтров, новых или
модернизированных электрофильтров могут быть достигнуты ещё более низкие
величины выбросов пыли.
7.6 Газообразные вещества
Процесс обжига клинкера является высокотемпературным процессом, в результате которого
образуются оксиды азота. Эти оксиды представляют собой одни из ключевых загрязняющих
веществ, выбрасываемых в воздух цементными заводаами. Они образуются в течение
процесса обжига в результате связывания азота топлива с кислородом в пламени или
связыванием атмосферного азота и кислорода воздуха, подаваемого для горения.
Имеются два источника для появления NOx:
·
тепловые NOx:
-
часть азота в воздухе горения взаимодействует с кислородом с образованием оксидов
азота;
·
основной механизм образования оксидов азота в печном пламени;
топливные NOx:
47
-
соединения, содержащие азот, химически связанные в топливе, реагируют с
кислородом воздуха с образованием различных оксидов азота.
Небольшие изменения в выбросах NOx наблюдаются при использовании отходов:
·
содержание NOx при сжигании отходов может быть ниже, если топливные отходы
включают воду или требуют большего количества кислорода (влияние на температуру
пламени, которая понижается). Эффект сравним с охлаждением пламени;
·
содержание NOx при сжигании топлива в декарбонизаторе может быть ниже, если
грубоизмельченное топливо уменьшает зону горения;
·
NOx может также образоваться окислением NH3, если последний впрыскивание в
неадекватную температурную зоне печи для снижения концентрации NOx.
7.6.1 Снижение выбросов NOx
Для снижения или контроля выбросов NOx считается пригодным использование как
первичных мер, интегрированных в технологический процесс, так и специальных технологий
или их сочетание с первичными мерами. Ниже приводятся используемые технические
решения и технологии:
– охлаждение пламени, т.е. высокое содержание воды, жидкие/твёрдые отходы;
– горелки с низким выделением NOx;
– сжигание топлива в средней части печи;
– использование минерализаторов для улучшения обжигаемости сырьевой смеси;
– постадийное сжигание топлива (обычное топливо или топливные отходы) в сочетании с
декарбонизатором и использованием оптимальной топливной смеси;
– оптимизация процесса обжига.
Специальные технологии, которые могут быть использованы для снижения выбросов NOx:
– технология селективного некаталитического восстановления NOx (SNCR);
– технология селективного каталитического восстановления NOx (SCR).
Для сохранения окружающей среды и по экономическим соображениям снижение выбросов
NOx предпочтительно следует начинать с осуществления первичных технических решений,
интегрированных в технологический процесс, а именно: автоматизированное управление
технологическим процессом, постадийное сжигание топлива и охлаждение пламени,
улучшение конструкции горелок, оптимальный выбор способов присоединения холодильника
к печи, выбор топлива и топливных отходов. Некоторые печи с циклонными
теплообменниками или циклонными теплообменниками и декарбонизаторами после
оптимизации процесса работы и применения только первичных мер имеют выбросы NOx
менее 500 мг/нм3. Качество сырьевых материалов (т.е. их обжигаемость), также как состав
топливной смеси и конструкция печи являются причинами, не обеспечивающими достижения
указанной величины выбросов оксидов азота.
В табл. 4 приведен обзор технических решений, оказывающих положительное влияние (но
необязательно совокупное) на снижение выбросов NOx, возникающих при производстве
цемента.
Рассмотрим подробнее технические решения и технологии, позволяющие снизить выбросы
вредных оксидов азота в атмосферу.
48
Таблица 4. Технические решения для снижения выбросов NOx, применяемые при
производстве цемента
Техническое
решение
Эффективность
снижения
выбросов, %
Данные по выбросам
мг/нм3
кг/т
Охлаждение пламени
0…35
Первичное
снижение до
< 500…1000
1,15…2,3
Применение горелок с
низким выделением NOx
0…35
500…1000
1,15…2,3
Первичные технические
решения
25
снижается с 1400
до 1050
2,4
Сжигание топлива в
середине печи
20…40
-
-
Использование
минерализаторов
10…15
-
-
Постадийное сжигание
топлива
10…50
800…1000
1,84…203
Технология SNCR
30…90
200…500
0,4…1,15
Технология SCR
43…95
200…500
0,23…1,15
Охлаждение пламени. Добавление воды в топливо или непосредственно в пламя с
использованием различных методов инжекции (впрыскивание жидкости или жидкости +
твёрдого вещества), использование жидких и твёрдых отходов с высокой влажностью
снижает температуру и увеличивает концентрацию гидроксильных радикалов. Это оказывает
положительный эффект на снижение NOx в зоне горения. Однако при этом требуется
дополнительное тепло для испарения воды, что вызывает небольшое увеличение выбросов
СО2 (примерно 0,1…1,5 %) в сравнении с общим количеством выделяющегося СО2 в печи.
Впрыскивание воды может причинить проблемы в управлении печью, снизить выход
клинкера и оказать влияние на его качество.
Горелки с низким выделением NOx. Конструкции горелок с низким выделением NOx
(непрямое сжигание) различаются в деталях, но в большинстве конструкций топливо и
воздух подаются в печь через коаксиальные трубы. Количество первичного воздуха
снижается до 6…10 % от требуемого по стехиометрии для горения (обычно 10…15 % в
традиционных горелках). Осевой воздух подаётся с большой скоростью через внешний
канал. Уголь вдувается через центральную трубу или через средний канал. Третий канал
используется для вихревого воздуха. Закрутка воздуха осуществляется специальными
лопатками, расположенными вблизи сопла горелки.
Эффект такой конструкции горелки заключается в очень быстром воспламенении топлива,
49
особенно при наличии в топливе летучих соединений, при недостатке кислорода в
атмосфере, что ведёт к снижению образования NOx.
Постадийное сжигание топлива применяется в цементных печах, оборудованных
декарбонизатором специальной конструкции. Первая стадия горения происходит во
вращающейся печи при оптимальных условиях обжига клинкера. Вторая стадия протекает в
горелке на входе в печь, где образуется восстановительная атмосфера, которая разлагает
часть оксидов азота, накопленного в зоне обжига. Высокая температура в этой зоне особенно
предпочтительна для реакции превращения NOx в элементарный азот. На третьей стадии
топливо подаётся в декарбонизатор с количеством третичного воздуха, вызывающего также
образование восстановительной атмосферы. Эта система снижает количество NOx,
образующихся при сжигании топлива, а также уменьшает количество NOx, приходящих в печь
извне. На четвёртой финальной стадии оставшийся третичный воздух подается в верхнюю
часть системы для остаточного сжигания.
Технология постадийного сжигания в основном может быть использована только на печах,
оборудованных декарбонизатором. Необходима существенная модификация завода,
использующего циклонный теплообменник без декарбонизатора. Если это не может быть
связано с увеличением производительности, производителям предлагается решение с так
называемым малым воздуховодом третичного воздуха и декарбонизатором. В этом случае в
декарбонизаторе получают всего 10…25 % тепла для обжига клинкера, но это способствует
образованию восстановительной зоны для разложения оксидов азота.
Сжигание кусковых отходов топлива
(например, шины) является одним из вариантов
технологии стадийного сжигания топлива, при этом сжигание кусков топлива сопровождается
образованием восстановительной атмосферы в зоне обжига. В печах, оборудованных
запечными теплообменниками и декарбонизатором, подача кусков топлива производится на
входе в печь или в декарбонизатор. Сжигание кускового топлива может снизить выбросы NOx
на 20…30 %.
В некоторых случаях в специфических условиях с различным количеством стадий сжигания
топлива, возможно снижение NOx на 50 %.
В длинных печах мокрого и сухого способа производства создание восстановительной зоны
сжиганием кускового топлива может снизить выбросы NOx. Поскольку в длинных печах нет
свободного доступа топлива в зоны с температурой выше 900…1000 оС, система сжигания
топлива в середине печи устраивается таким образом, чтобы обеспечить возможность
подачи в неё отходов, которые нельзя подать через основную горелку (например, шины).
Имеющиеся установки по сжиганию топливных отходов в средней части печи обеспечивают
снижение выбросов NOx на 20 …40 %.
Скорость сжигания топлива может быть критической. Если сжигание медленное, то создаётся
восстановительная зона обжига, которая оказывает негативное влияние на качество
продукции. Если же горение топлива происходит достаточно быстро, соответствующий
участок зоны цепной завесы перегревается и в результате этого цепи выгорают.
Сжигание топлива в средней части печи. В длинных печах мокрого и сухого способа
производства создание восстановительной зоны сжиганием кускового топлива может снизить
выбросы NOx. Поскольку в длинных печах нет свободного доступа в зоны с температурой
выше 900 … 1000 оС, система сжигания топлива в середине печи устраивается таким
50
образом, чтобы обеспечить возможность подачи в неё отходов, которые нельзя подать через
основную горелку (например, шины). Скорость сжигания топливных отходов может привести к
задержке процесса обжига и оказать влияние на качество продукции.
Имеющиеся установки по сжиганию топливных отходов в средней части печи обеспечивают
снижение выбросов NOx на 20 …40 %.
В принципе установки по сжиганию топлива в средней части печи могут быть применены для
любых вращающихся печей.
Скорость сжигания топлива может быть критической. Если сжигание медленное, то создается
восстановительная зона обжига, которая оказывает влияние на качество продукции. Если же
горение топлива происходит достаточно быстро, соответствующий участок зоны цепной
завесы перегревается и в результате этого цепи выгорают.
Использование минерализаторов при обжиге клинкера. Добавление в сырьевую смесь
минерализаторов, таких как фтор, является технологией регулирования качества клинкера,
позволяющей снизить температуру в зоне спекания. При снижении температуры обжига
одновременно достигается уменьшение образования NOx.
Избыточное добавление фторида кальция может привести к увеличению выбросов НF.
Снижение выбросов NOx при использовании минерализаторов может достигать 10 …15 %.
Оптимизация процесса обжига. Добавление в сырьевую смесь минерализаторов, таких
как фтор, является технологией регулирования качества клинкера, позволяющей снизить
температуру в зоне спекания. При снижении температуры обжига одновременно достигается
уменьшение образования NOx на 10…15%.
Оптимизация процесса и условий обжига, стабильная и оптимальная работы печи,
оптимизация процесса контроля, гомогенизации, подачи топлива – применяются для
снижения выбросов NOx. Применяется первичная оптимизация технических переделов:
контроля процесса, улучшение работы установок непрямого сжигания топлива, оптимизация
работы холодильника, выбора топлива и оптимизация содержания кислорода при обжиге
клинкера.
Путём оптимизации работы контрольно-измерительной техники и оборудования достигается
снижение выбросов NOx до 500…1000 мг/нм3. Современные хорошо оптимизированные печи
с циклонными теплообменниками и печи с циклонным теплообменником и декарбонизатором
обеспечивают выбросы NOx менее 500 мг/нм3.
Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота (SNCR). Технология
селективного некаталитического восстановления оксидов азота включает инжекцию в
дымовые газы водного раствора аммиака (до 25 % NH3), водных растворов соединений
аммиака или мочевины для восстановления NO до N2. Оптимальный температурный
интервал протекания реакции – 830…1050 оС при обеспечении достаточного времени
контакта восстанавливающего агента с дымовыми газами.
Если завод уже оборудован системой постадийного сжигания топлива, то необходимо
дальнейшее развитие использования технологии SNCR. Одновременное использование этих
технологий требует регулирования температуры, времени пребывания атмосферы с таким
расчетом, чтобы они соответствовали друг другу. Снижение выбросов NOx может быть также
достигнуто инжекцией восстанавливающих реагентов в окислительную, а также в
восстановительную зону печи с постадийным сжиганием топлива. Инжекция в окислительную
51
зону более предпочтительна, поскольку вероятность увеличения выбросов СО в этом случае
меньше в сравнении с инжекцией в восстановительную зону. Благодаря различным
конструкциям декарбонизатора, дизайн и режим работы установки SNCR должны быть
адаптированы к соответствующей технологии.
При использовании технологии селективного некаталитического восстановления (SNCR)
возможно снижение выбросов NOx в отходящих печных газах до < 30…50 мг/нм3.
Селективное каталитическое восстановление оксидов азота (SCR). В технологии
SCR NO и NO2 восстанавливаются до N2 с помощью NН3 и катализатора при температуре
около 300…400 оС. Эта технология широко применяется для снижения NOx в других отраслях
промышленности (например, на теплоэлектростанциях при сжигании отходов). В цементной
промышленности в основном рассматриваются две системы: установка с низким
пылевыделением между системой обеспыливания и дымовой трубой и с высоким
пылевыделением – между теплообменником и системой обеспыливания. Установка системы
с низким пылевыделением требует повторного подогрева отходящих газов после их
обеспыливания, что сопровождается дополнительными затратами энергии и потерями
давления. Система с высоким пылевыделением газов более предпочтительна по
техническим и экономическим показателям. Эта система не требуют дополнительного
подогрева, так как температура газов на выходе из теплообменника обычно достаточно
высокая для работы с применением SCR технологии.
Потенциально с применением технологии SCR может быть достигнуто снижение выбросов
NOx до 85…90 % (табл. 5).
Таблица 5. Выбросы и эффективность технологии каталитического снижения
выбросов оксидов азота SCR
Эффективность, %
Выбросы
мг/нм (среднегодовые
показатели)
3
43…97
300…500
кг NOx/т
клинкера
0,15…1,0
Применяемая НДТ при каталитического восстановления NOx
НДТ
§
– это снижение выбросов NOx в отходящих печных газах путем
применения отдельно или совместно следующих технических решений:
(a) первичные технические решения:
-
охлаждение пламени;
-
горелки с низким выделением NOx;
-
сжигание топлива в средней части печи;
-
добавление минерализатора для улучшения спекаемости сырьевой смеси;
-
оптимизация процесса.
(б)
постадийное сжигание обычного топлива или топливных отходов в сочетании с
декарбонизатором и использование оптимизированной топливной смеси;
(в) применение технологии селективного некаталитического восстановления оксидов азота
(SNCR);
52
(г) применение технологии селективного каталитического восстановления оксидов азота
(SCR) при условии разработки подходящего катализатора и развития процесса в цементной
промышленности.
§
При использовании технологии SNCR НДТ – это:
(а) применение подходящего и эффективного уровня снижения NOx в течение стабильного
протекания процесса;
(б) применение хорошего и стехиометрического распределения аммиака для достижения
наивысшей эффективности снижения выбросов NOx и снижения проскоков аммиака;
(в) удерживание выбросов и проскоков NН3 в отходящих газах на минимально возможном
уровне, но не выше 30 мг/нм3 (среднесуточная величина). Должна учитываться корреляция
между эффективностью снижения выбросов NOx и появлением следов аммиака. В
зависимости от начального уровня NOx и эффективности снижения NOx проскоки аммиака
могут быть выше 50 мг/нм3. Для печи Леполь и длинных вращающихся печей указанный
уровень может даже превышать 50 мг/нм3.
В случае применения указанных выше НДТ могут быть достигнуты уровни выбросов NOx,
приведённые в табл. 6.
Таблица 6. Уровни выбросов NOx в отходящих газах при использовании НДТ из печи
и/или теплообменника/декарбонизатора в цементной промышленности
Тип печи
Среднесуточная величина
выбросов, мг/нм3
Печи с циклонным теплообменником
Печи Леполь и длинные вращающиеся печи
200 …450 (1) (2)
400 …800 (3)
(1)
связанные с НДТ уровни выбросов – это 500 мг/нм3, после использования первичных
технических решений выбросы NOx > 1000 мг/нм3
(2) конструкция печи, свойства топливной смеси, включающей отходы, спекаемость сырьевой
смеси влияют на диапазон выбросов. Ниже 350 мг/нм3 достигается на печи с благоприятными
условиями. Более низкая величина 200 мг/нм3 сообщалась только тремя заводами при
использовании SNCR. В 2008 о нижнем значении 200 мг/нм 3 сообщили как ежемесячное
среднее число для трех заводов (использовалась легко спекаемая смесь) использующий SNCR.
(3) зависит от начального уровня и проскока аммиака.
7.6.2 Снижение выбросов SO2
Первым шагом контроля выбросов SO2 является оптимизация технических решений по
первичным мерам:
-
оптимизация процесса обжига клинкера, включающая стабильную работу печей;
-
однородное распределение нагретого материала в печи,;
-
предотвращение восстановительной атмосферы при обжиге;
выбор сырьевых материалов и топлива с невысоким содержанием сульфатов.
Концентрация кислорода на входе материала в печь является решающим фактором
связывания SO2 сырьевыми материалами. Увеличение содержания кислорода в длинных
печах снижает количество выбросов SO2 и увеличивает количество NOx. Однако для
достижения качества продукции требуется поддерживать избыток кислорода при обжиге
клинкера. Поэтому в системе всегда имеется достаточный приток кислорода, чтобы
обеспечить образование сульфатов в нижней части циклонного теплообменника, которые
53
выходят из печи совместно с клинкером. Баланс для защиты окружающей среды должен
быть найден оптимизацией соотношения выбрасываемых NOх/ SO2/СО путём регулирования
содержания кислорода. Для этого существующие технические решения недостаточны и
необходимо использовать дополнительные технические решения. В табл. 7 приведен обзор
Таблица 7. Обзор технических решений по снижению выбросов SO2
Техническое
решение
Добавка
сорбента
Использование
мокрого
скруббера
Эффективность, %
Выбросы
мг/нм3 (среднегод.
кг SO2/т
показатели)
клинкера
60…80
200…400
0,23…0,92
> 90
10…300
0,02…0,69
технических решений, которые оказывают положительное влияние на снижение выбросов
SO2 при производстве цемента, главным образом из теплообменника и байпаса.
В Европейской цементной промышленности не используются ни полумокрый, ни сухой
скрубберы. Нейтрализация SO2 отходящих газов производится путём впрыскивания
химических или физических сорбентов. Продуктами реакции являются растворенные или
сухие соли, являющиеся отходами технологии.
Добавка сорбента (абсорбента). Вторичными техническими решениями по контролю
выбросов диоксида серы в цементной промышленности являются добавка гидратной извести
- так называемой «сухая добавка» (добавление сорбента к сырьевому материалу) или
«процесс сухой сорбции» (сорбент инжектируется в газовый поток). Добавление гидратной
извести имеет дополнительные преимущества в том, что кальцийсодержащие добавки
образуют продукты, которые могут непосредственно участвовать в процессе обжига
клинкера.
Оптимальная температура для добавления гидратной извести находится в пределах
350…450 оС и ниже 150 оС – если газ содержит повышенное количество влаги. Наиболее
удобным местом подачи гидратной извести в цементную печь является верхний циклон
теплообменника или газоход отходящих газов.
Степень снижения содержания SO2 путём добавки гидратной извести определяется уровнем
начального содержания SO2 и характеристиками отходящих газов – с одной стороны, и
концентрацией серы в процессе цикличного кругооборота, характерном для конкретного
завода – с другой стороны. Снижение содержания SO2 на 60…80 % может быть достигнуто
инжекцией абсорбента в циклонный теплообменник. При начальном уровне содержания SO2
выше 400 мг/нм3 теоретически возможно достичь уровня выбросов 100 мг/нм3.
Мокрый скруббер – это традиционно применяемая технология для десульфуризации газов
на тепловых электростанциях, работающих на угле. Для снижения выбросов SO2 при
производстве цемента технология мокрого скруббера находится на стадии разработки.
Технология мокрого скруббера основана на следующей химической реакции:
SO2 + ½ O2 + 2H2O + CaCO3 → CaSO4·2H2O + CO2
SO2 абсорбируется жидким шламом, который распыляется в распылительной башне. В
качестве абсорбента используется карбонат кальция. Технология мокрого скруббера
54
обеспечивает высокую эффективность улавливания водорастворимых кислых газов и их
десульфуризацию (FGD-процесс) с наименьшим количеством твёрдых отходов. Мокрый
скруббер также значительно снижает выбросы HCl, пыли и в несколько меньшей степени –
выбросы металлов и NH3.
В сравнении с сухим скруббером мокрый процесс сохраняет ресурсы природного гипса. В
мокром процессе десульфуризации образуется двуводный гипс CaSO4·2H2O, который
заменяет природный гипсовый камень и в целом является модифицирующим реагентом в
цементе. В сухом/полусухом процессах десульфуризации образуется большое количество
полуводного гипса CaSO4·0,5H2O, который ухудшает качество цемента и поэтому
возможности его использования ограничены. В основном продукт, получаемый в сухом
скруббере, возвращается в печь или выбрасывается.
Снижение выбросов SO2 с помощью технологии мокрого скруббера может достигать более 95
%. При работе печи с теплообменником производительностью 5800 т/сутки и начальной
концентрации SO2 в отходящих газах в пределах 800…1000 мг/нм3 были достигнуты
показатели выбросов менее 10 мг/нм3.
Использование активированного угля. Такие загрязнения, как SO2, органические
соединения, металлы, NH3, соли аммония, HCl, HF и остаточная пыль после электрофильтра
или рукавного фильтра, могут быть удалены из отходящих газов адсорбцией на
активированного угле. Фильтр из активированного угля используется в виде технологии
инжекции или в виде конструкции из плотного слоя с модульными стеновыми перегородками.
Модульная конструкция позволяет адаптировать размеры фильтра к различным установкам,
через которые проходит газ, и к производительности печи. Использованный активированный
уголь периодически удаляется в отдельный силос и заменяется свежим адсорбентом. При
использовании отработанного активированного угля в качестве топлива в печи улавливаемые
вещества возвращаются в систему и в большом количестве фиксируются в цементном
клинкере.
Применяемые НДТ для снижения выбросов SO2:
·
НДТ – это оптимизация процесса измельчения сырья (для сухого способа
производства), обеспечивающая снижение выбросов SO2 из печи.
·
НДТ – это поддерживать выбросы SO2 на низком уровне или снижать выбросы SO2
из отходящих газов из печи и/или из теплообменника/декарбонизатора путём применения
одного из следующих технических решений:
(a) добавка абсорбента;
(б) мокрый скруббер.
В случае применения этих НДТ в зависимости от содержания серы в сырье могут быть
достигнуты уровни выбросов SO2 50…400 мг/нм3.
7.6.3 Снижение выбросов оксида углерода и проскоков СО
Отходящие печные газы или газы, выходящие из сырьевых мельниц (кроме СО2, N2, паров
воды и кислорода) содержат в несколько меньшем количестве NO и SO2, а также СО.
Выбор (когда это возможно) сырьевых материалов с низким содержанием органического
вещества снижает выбросы СО. Когда в результате неполного сгорания топлива появляется
оксид углерода, улавливание выбросов становится менее эффективным. Поэтому при работе
55
установки соблюдается тенденция
ограничения выделения СО из печи. Улучшение
сжигания, оптимизация и качество топлива, характеристики горелки и ее конфигурация,
конструкция печи, температура горения и время пребывания топлива в печи – всё это может
снизить выбросы СО.
Все технические решения, которые приводят к снижению потребление топлива, также
уменьшают количество выбросов СО2. Выбор (при возможности) сырьевых материалов с
низким содержанием органического вещества и топлива с низким отношением количества
углерода и величины его калорийности снижает выбросы СО2.
Выделения
пыли
из-за
проскока
СО
могут
увеличиваться
при
использовании
электрофильтров и в некоторых случаях гибридных фильтров. Из соображений безопасности
электрофильтры должны быть выключены при появлении СО в отходящих газах.
Система питания топливом, спроектированная для предотвращения волнообразной подачи в
печь и обеспечения стабильной работы системы сжигания, может минимизировать появление
проскоков СО.
Для того
чтобы контролировать уровень СО в печи, используется автоматический
измеритель для постоянного контроля СО в отходящих газах. Это техническое решение
нуждается в оптимизации для того, чтобы обеспечить необходимое отключение
электрофильтров. Идеальная система контроля СО имеет короткое время отклика и должна
быть расположена близко к источникам выделения СО, таким как выход из циклонного
теплообменника или из печи в случае применения мокрого способа производства.
Проскок СО может появиться в течение нескольких минут и даже секунд, быстро достигая
величины ограничения.
Использование различного топлива (особенно твёрдого) может привести к нестабильной
работе системы горения и может вызвать проскок СО. Система питания топливом должна
быть спроектирована так, чтобы предотвратить волнообразную подачу топлива в печь в
любое время. Способность к равномерной транспортировке твёрдого топлива является
одним из важнейших факторов, который необходимо тщательно контролировать, чтобы
предотвратить блокировку подачи топлива при его приготовлении и питании печи.
При
эксплуатации
рукавных
фильтров,
работающих
в
условиях
сверхкритической
атмосферы, также могут быть проблемы. Поэтому уровень СО при использовании таких
фильтров должен поддерживаться как можно ниже. Как и при работе с электрофильтрами,
дополнительные компоненты (СН4 и Н2) будут снижать критический уровень для СО: если
углеводород присутствует в количестве около 2 %, то критический уровень СО снижается
примерно на 5 %.
Применяемая НДТ для снижения выбросов оксида углерода:
·
При применении электрофильтров или гибридных фильтров НДТ – это
минимизация частоты проскоков СО и поддержание их общей длительности менее 30 мин
в год, путем применения следующих объединенных технических решений:
(a) снижение времени простоя электрофильтра;
(б) использование непрерывного автоматического измерения концентрации СО;
(в) использование оборудования для быстрого измерения и контроля, включая систему
контроля СО с коротким временем отклика, расположенную вблизи источника СО.
56
7.6.4 Снижение выбросов органических соединений
При нормальных условиях выбросы летучих органических соединений в основном
небольшие, но могут повыситься в связи с наличием их в сырьевых материалах,
используемых на заводе. Природные сырьевые материалы или отходы с высоким
содержанием летучих органических соединений по возможности не выбираются, но если при
использовании они подаются в печь как обычно через питатели, то топливо с высоким
содержанием галогенов не должно использоваться как вторичное топливо.
В этом случае
·
НДТ – это поддерживать выбросы суммарных органических соединений из газов,
выходящих из печи, на низком уровне путём применения следующего технического
решения:
(а) избегать питания печи сырьевыми материалами, содержащими высокое количество
летучих органических соединений, через устройства подачи сырьевых материалов в печь.
7.6.5 Снижение выбросов хлорида водорода (HCl) и фторида водорода (HF)
Использование сырьевых материалов и топлива, содержащих небольшое количество хлора и
фтора, могут снизить уровень их выбросов. К тому же инжекция адсорбента или применение
скруббера могут также повлиять на выбросы HCl и HF.
Соединения хлора конденсируются на материалах или на печной пыли при температуре в
интервале 700…900 оС. Щелочные хлориды демонстрируют цикличный кругооборот, и их
количество может увеличиться в зоне между вращающейся печью и теплообменником.
Использование байпаса на входе в печь позволяет эффективно снизить количество
щелочных хлоридов.
От 90 до 95 % фтора, который присутствует во вращающейся печи, связывается в клинкер, а
остальное количество включается в пыль в форме фторида кальция (СаF2), который
стабилен в условиях обжига.
Использование системы байпаса (удаление части горячего материала и горячего газа) ведёт
к повышению удельного потребления энергии и увеличению количества выбрасываемых
отходов производства.
В случае HCl
·
НДТ – это поддержание выбросов HCl ниже 10 мг/нм3 как среднесуточной величины
или средней величины за период отбора проб (точечное измерение через каждые полчаса)
путём применения отдельно или совместно следующих первичных технических решений:
(а) использование сырьевых материалов и топлива, содержащих малое количество хлора;
(б) ограничение количества хлора в любых отходах, которые используются как сырьевой
материал и/или топливо в цементной печи.
В случае HF
·
НДТ – это поддержание выбросов HF ниже 1 мг/нм3 как среднесуточной величины
или средней величины за период отбора проб (точечное измерение через каждые полчаса)
путём применения отдельно или совместно следующих первичных технических решений:
(а) использование сырьевых материалов и топлива, содержащих малое количество фтора;
(б) ограничение количества фтора в любых отходах, применяемых в качестве сырьевого
57
материала или топлива в цементной печи.
7.6.6 Cнижение выбросов полихлорированных дибензодиоксинов (ПХДД) и
дибензофуранов (ПХДФ)
Цементные печи обычно выбрасывают небольшие количества ПХДД и ПХДФ, но тем не
менее всё равно применяются первичные технические решения для минимизации этих
выбросов, такие как:
- равномерный и стабильный режим работы печи, что является полезным как для всех видов
печных выбросов, так и для использования энергии;
- минимизация использования топливной энергии путём подогрева и декарбонизации с
учётом конфигурации существующей печи;
- внимательный выбор и контроль материалов, поступающих в печь.
Чтобы минимизировать возможное образование ПХДД и ПХДФ, очень важным является
применение следующих первичных технических решений:
- быстрое охлаждение печных отходящих газов до температуры ниже 200 оС в длинных печах
мокрого и сухого способов производства, работающих без подогревателя (в современных
печах с теплообменниками и декарбонизатором эта особенность уже осуществлена);
- ограничение или предотвращение использования отходов в качестве сырьевого материала,
если они содержат органические хлорсодержащие соединения;
- прекращение использования топливных отходов в период пуска и остановки печи;
- контроль и стабилизация критических параметров процесса,
т. е. контроль за
однородностью сырьевой смеси, топливного питания, правильного их дозирования и избытка
кислорода;
- топливо, содержащее повышенное количество галогенов, не должно использоваться для
вторичного сжигания.
Если концентрация ПХДД и ПХДФ повысится, может быть применён метод адсорбции на
активированном угле.
Для снижения выбросов полихлорированных дибензодиоксинов (ПХДД) и дибензофуранов
(ПХДФ)
·
НДТ
–
это
избегать
выбросов
полихлорированных
дибензодиоксинов
и
дибензофуранов или поддерживать эти выбросы из отходящих печных газов на низком
уровне путём применения отдельно или совместно следующих технических решений:
(a) тщательно выбирать материалы, подающиеся в печь и контролировать в них содержание
хлора, меди и летучих органических соединений;
(б) тщательно выбирать топливо для обжига клинкера и контролировать в нем содержания
хлора и меди;
(в) ограничивать или избегать использование отходов, в которых имеются хлорсодержащие
органические материалы;
(г) избегать использования топлива с высоким содержанием галогенов (хлора) при вторичном
сжигании;
(д)
быстро охлаждать печные отходящие газы до температуры ниже 200
о
С и
минимизировать время пребывания газов и содержание кислорода в зонах с температурой
58
между 300 и 450 оС;
(е) прекращать сжигание отходов при розжиге и охлаждении (пуске и остановке) печи.
В случае применения перечисленных НДТ могут быть достигнуты уровни выбросов ПХДД и
ПХДФ менее 0,05…0,1 нг I-ТЕQ/нм3 (международный эквивалент токсичности, средний
показатель за период отбора проб 6…8 час).
7.7 Снижение выбросов металлов
Необходимо избегать применения материалов с большим содержанием «летучих» металлов
для питания печи. «Летучие» металлы – это группа металлов с температурой кипения ниже
температуры кипения их оксидов. Материалы, содержащие ртуть или таллий, должны
контролироваться особенно тщательно, потому что они приведут к большому количеству
выбросов с отходящими газами, в то время как другие металлы будут фиксироваться в
клинкере и в пыли. Внимательный подбор с гарантированными характеристиками веществ,
поступающих в печь, может снизить количество выбросов, например, при использовании
системы гарантии качества отходов.
Накопление «летучих» металлов, особенно таллия, во внутренних и наружных циклах
кругооборота в печной системе приводит к повышению количества выбросов с увеличением
времени работы печи. Накопление «летучих» металлов может быть снижено частично или
полностью прерыванием циклов. Наличие прямой взаимосвязи между внутренними и
внешними циклами означает, что достаточно прерывать только наружные циклы. Снижение
накопления «летучих» металлов может быть сделано сбросом накопленной в
пыленакопителе пыли вместо её возврата в сырьевую смесь. Когда химический состав
выбрасываемой пыли приемлем, она может быть добавлена к цементу при его помоле.
Так как «летучие» металлы (кроме ртути) обычно связываются пылью, стратегия уменьшения
выбросов металлов напрямую связана со стратегией уменьшения выбросов
пыли.
Эффективное возвращение пыли снижает выбросы металлов. Минимизация выбросов ртути
обеспечивается снижением температуры отходящих газов. Нелетучие элементы (алюминий,
бериллий, кремний, титан, цирконий, бор) остаются в процессе и существуют в печи как
составляющая часть цементного клинкера. Когда обнаруживается высокая концентрация
«летучих» металлов (особенно ртути), необходимо минимизировать содержание летучих
металлов в материалах и ограничить подачу этих веществ в печь.
Для борьбы с выбросами металлов применяется абсорбция на активированном угле.
Полулетучие металлы (кадмий, свинец) конденсируются в виде тончайших аэрозолей и
также абсорбируются, однако при этом эффективность поглощения материала ниже, чем
для нелетучих металлов. Когда нелетучие металлы попадают в печную систему, они
продвигаются по печи и, в конце концов, связываются в клинкер. Эффективность возврата
ртути (металлической и в виде ионов) при использовании инжекции порошкообразного
активированного угля – около 85…90 %. При использовании указанного технического
решения выбросы ртути составляют 0,01…0,03 мг/нм3.
В этом случае
·
НДТ – это минимизация выбросов металлов из отходящих печных газов путём
использования отдельно или совместно следующих технических решений:
59
a) отбор материалов с низким содержанием соответствующих металлов и ограничение их
содержания в используемых материалах, особенно ртути;
(б)
использование
системы
обеспечения
характеристики используемых отходов;
(в)
качества,
гарантирующей
требуемые
использование эффективных технических решений по улавливанию пыли, которые
применяются отдельно или совместно.
В случае применения указанных выше НДТ могут быть достигнуты уровни выбросов
металлов, указанные в табл. 8.
Таблица 8. Уровни выбросов металлов из печей в цементной промышленности при
использовании НДТ
Металл
Среднее значение выбросов
за период отбора проб, мг/нм3
Hg
< 0,05 (2)
∑ (Cd, Tl)
< 0,05 (1)
∑(As, Sb, Pb, Cr, Co, Cu, Mg, Ni, V)
< 0,5 (1)
(1)
сообщалось о более низких уровнях, основанных на качестве сырья и топлива;
(2)
сообщалось о более низких уровнях, основанных на качестве сырья и топлива. Величины
выбросов выше, чем 0,03 м/нм3 требуют дальнейших исследований. Величины выбросов,
близкие к 0,05 мг/нм3, требуют дополнительных технических решений (например, снижение
температуры отходящих газов, применение активированного угля).
7.8 Производственные потери/отходы
Собранная пыль может быть возвращена в производственный процесс. Возврат пыли может
производиться напрямую в печь, либо совместно с питанием печи сырьевой смесью (в этом
случае лимитирующим фактором является концентрация щелочных металлов), либо
смешением с цементом. Альтернативное использование (в качестве удобрений для
известкования кислых почв в сельском хозяйстве и при производстве строительных
материалов) может быть предложено для материалов, которые нельзя возвращать в
процесс.
Для сокращения производственных потерь в виде пыли
·
НДТ – это вторичное использование накопленных пылеобразных веществ или
использование этой пыли в других производимых продуктах, где это возможно.
7.9 Шум
Снижение шума часто можно достигнуть непосредственным применением технических
решений, направленных на изоляцию источников шума. Такими источниками являются
добыча сырья и его переработка, получение клинкера и цемента, установки дробления,
помола и приготовления сырья, цементные печи, мельницы для помола цемента, ленточные
конвейеры, фильтры, холодильники (такие как рекуператорный холодильник) и др. Шум
сопровождает весь производственный процесс, начиная от взрыва на карьере до получения
конечной продукции.
Чтобы снизить уровень шума и предотвратить его распространение на близлежащую
60
территорию, на цементом заводе могут быть применены различные технические решения:
- ограждение шумящих установок;
- изоляция вибрирующих установок;
- использование внутренней и наружной обшивки, сделанной из стойкого материала, для
лотков, желобов;
- строения для прикрытия эксплуатационного оборудования, перерабатывающего материалы;
- возведение стен, защищающих от шума;
- глушитель на выпускном отверстии для дымовой трубы;
- звукоизоляция каналов, труб и воздуходувок, которые находятся в шумонепроницаемом
здании.
Если вышеупомянутые технические решения не могут быть применены и если установки,
выделяющие шум, невозможно перевести в отдельные здания (например, из-за размера
печей и их средств обслуживания), то применяются вторичные технические решения.
Например, должно быть осуществлено строительство зданий или природных барьеров, таких
как растущие деревья или кустарники между защищаемой зоной и источником активного
шума (например, печь или площадь склада). Двери и окна защищаемого пространства
должны быть плотно закрыты в период эксплуатации шумовыделяющих установок.
В этом случае
·
НДТ – это снижение/минимизация шума при производстве цемента путём
применения комплекса следующих технических решений:
(a) укрытие шумных производств/агрегатов;
(б) виброизоляция производств/агрегатов;
(в) использование внутренней и внешней изоляции на основе звукоизолирующих материалов;
(г) звукоизолированные здания для укрытия любых шумопроизводящих операций, включая
оборудование для переработки материалов;
(д) установка звукозащитных стен, например возведение зданий или природных барьеров,
таких как растущие деревья или кустарники между защищаемой зоной и источником шума;
(е) применение глушителей для выбрасываемых потоков газов;
(ж) изоляция каналов и вентиляторов, находящихся в звукоизолированных зданиях;
(з) плотное закрытие окон и дверей в цехах помещений.
8
61
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Глоссарий терминов
Аккредитация (аналитической лаборатории): акт формального признания возможности и
правомочности выполнения лабораторией определенных анализов (видов анализов).
Анализ: получение данных, характеризующих природу пробы. В отличие от оценки, анализ это формальное, обычно количественное определение эффекта от действия того или иного
фактора (например, анализ риска и анализ воздействия).
Аттестация (аналитической лаборатории): выдача компетентным органом разрешения
аналитической лаборатории на осуществление целевых измерений, контроля или
инспекционных проверок в определенной области.
Аттестация (продукта, процесса или услуги): выдача разрешения на маркетинг или
использование продукта, процесса или услуги в указанных целях или в указанных условиях. В
российском варианте — сертификация.
Валидация: подтверждение окончательного результата процесса мониторинга. Как правило,
при этом анализируются все этапы цепи получения данных (такие, как определение
характеристик потока, пробоотбор, измерение, обработка данных, и т.д.) в сравнении с
применимыми методами, нормами, надлежащей практикой, последними достижениями и пр.
Вещество [Директива КПКЗ]: любой химический элемент и его соединения, за исключением
радиоактивных веществ, как их определяет Директива 80/836/Евроатом (1) и генетически
модифицированных организмов, как их определяют Директивы 90/219/E3C (2) и 90/220/E3C
(3).
Выброс/сброс: фактическое осуществление (обычное, плановое или случайное) эмиссии в
окружающую среду. В русском варианте также относят к собственно потокам отходящих
газов (выбросы) и сточных вод (сбросы).
Дискретный: не непрерывный, т.е. имеющий промежутки между всеми возможными
значениями.
Диффузные источники: множественные источники сходных выбросов/сбросов, рассеянные
по определенной территории. Как правило, термин «диффузные» в русском языке
заменяется термином «неорганизованные».
Доступность (системы автоматических измерений): доля времени, в течение которого
система автоматических измерений находится в рабочем состоянии и для которого имеются
обоснованные данные.
Загрязнение [Директива КПКЗ]: прямое или опосредованное внесение в результате
антропогенной деятельности веществ, вибрации (колебаний), высокой температуры или
шума в атмосферу, водную среду или почву, которые могут быть вредными для здоровья
человека или качества окружающей среды, приводить к повреждению материальной
собственности или наносить ущерб окружающей среде/препятствовать использованию ее
благоприятных свойств. То же самое относится к признанному законным использованию иных
свойств окружающей среды.
Загрязняющее вещество: индивидуальное вещество или группа веществ, который(ые)
может (могут) нанести вред окружающей среде или оказать воздействие на нее.
Замещающие (косвенные, маркерные) параметры: измеряемые или вычисляемые
величины, которые могут быть тесно увязаны (прямо или косвенно) с результатами
традиционных прямых определений загрязняющих веществ и потому могут быть
использованы в практике мониторинга вместо прямых величин, непосредственно
отражающих содержание загрязняющих веществ. Использование замещающих параметров,
62
как по отдельности, так и в сочетании друг с другом, позволяет получить достаточно
достоверное представление о характере и составе выбросов/сбросов.
Значение: (см. предельно-допустимое значение выброса/сброса, измеренное значение,
оцененное значение, расчетное значение): количественное выражение конкретной величины,
обычно в виде цифры, сопровождаемой указанием единиц измерения.
Измерение: набор операций для определения значения какой-либо величины.
Измеренное значение: результат измерения.
Измеряемая величина: определенный параметр материала, подлежащий измерению.
Изокинетический проботбор: технология пробоотбора, при которой скорость поступления
пробы в отборник равна скорости потока в канале.
Инспекция: процесс, включающий осмотры, проверки, контроль и валидацию
[окончательного результата процесса мониторинга] на промышленном объекте,
осуществляемый официальными органами или внутренними или внешними экспертами.
При этом проводится анализ и оценка процедур, эксплуатационных режимов, условий
проведения технологических процессов и соответствующего оборудования, механической
целостности и уровня эффективности, а также учетной документации и результатов,
полученных на промышленном предприятии. Таким образом, инспекция - это более широкое
понятие, чем «мониторинг эмиссии». Некоторые виды инспекционной деятельности могут
быть делегированы промышленному предприятию.
Истинное значение: значение, которое можно было бы получить теоретически с помощью
идеальной цепи измерений.
Источник: любая физическая единица (установка, оборудование, компонент и пр.), которая
может стать причиной эмиссии. Источники могут быть стационарными или мобильными,
единичными или множественными, организованными и неорганизованными и т.д.
Калибровка: набор действий, в ходе которых при определенных условиях устанавливается
систематическая разница, которая может существовать между значениями измеряемого
параметра и показаниями системы измерения (причем соответствующие значения приведены
относительно определенной «стандартной» системы, включая стандартные материалы и
принятые для них значения).
Примечание: результат калибровки позволяет либо отнести
параметров к показаниям, либо внести коррективы в показания.
значения измеряемых
Качественный мониторинг: особый тип мониторинга, осуществляемый с помощью
технологий, процедур или методов, которые могут основываться на наблюдениях или
человеческих ощущениях (например, мониторинг запахов, визуальные проверки, шкалы
сравнения). Результаты качественного мониторинга могут быть выражены как результаты
количественного измерения.
Компетентный орган [Директива КПКЗ]: орган или органы власти или лица, ответственные,
согласно положениям законодательства государств-членов, за выполнение обязательств,
вытекающих из настоящей Директивы.
Контроль эмиссии: методы, используемые для ограничения, сокращения, минимизации или
предотвращения эмиссии.
Коэффициенты выбросов/сбросов (факторы эмиссии): численные коэффициенты,
которые могут умножаться на интенсивность технологического процесса или на пропускную
способность промышленной установки (например, выпуск продукции, потребление воды и
т.п.) с целью определения уровня выбросов и сбросов предприятия. 3ти коэффициенты
используются, исходя из предположения о том, что все промышленные установки,
63
выпускающие аналогичную продукцию посредством однотипных технологических процессов,
имеют сходные характеристики выбросов и сбросов.
Лучшая практика: подход, при котором создаются благоприятные условия для
эффективного осуществления определенного вида деятельности. При этом не исключается
существование иных подходов, которые могут в большей степени отвечать данному
требованию.
Малоправдоподобные значения, подлежащие исключению («Выбросы данных»):
результаты, которые расположены далеко от всего массива данных (как правило, массива
данных мониторинга) и которые невозможно непосредственно связать с работой установки
или осуществлением
технологического
процесса.
Малоправдоподобные
данные,
подлежащие исключению, обычно выявляют путем экспертной оценки с применением какоголибо статистического критерия (например, критерия Диксона), а также с учетом иных
соображений, например, таких, как аномальный характер выбросов/сбросов для конкретного
объекта.
Метод измерения: общее описание логической последовательности действий (операций),
применяемых для выполнения измерений.
[Метод] материального баланса: подход к мониторингу, предусматривающий учет входного
потока вещества (на входе в технологический процесс или на предприятие), его накопление,
выходной поток этого вещества, а также разложение его в ходе технологического процесса,
после чего остаток считается поступившим в выбросы и сбросы, размещаемые в
окружающей среде. При использовании материального баланса разница между массой
вещества на входе и выходе обычно очень мала по сравнению с самими этими массами,
причем всегда присутствует некоторая неопределенность (погрешность измерений). Поэтому
практическое применение метода материальных балансов ограничивается ситуациями, в
которых возможна точная оценка таких параметров, как количества вещества на входе и
выходе и погрешности измерения.
Метод оценки эмиссии (выбросов/сбросов): совокупность соотношений между
измеренными данными, физическими свойствами, метеорологическими данными и
проектными характеристиками, относящимися к оборудованию или параметрам
технологического процесса, предназначенная для вычисления или оценки эмиссии или
факторов эмиссии (коэффициентов выбросов/сбросов).
Мешающий компонент (Примесь): вещество, содержащееся в исследуемом материале и
отличное от определяемой составляющей, присутствие которого вызывает изменения
ответной реакции системы измерения.
Мониторинг: систематическое наблюдение за изменениями определенной химической или
физической характеристики выброса, сброса, расхода, или иного [эквивалентного] параметра
или технического показателя. Мониторинг основан на проведении повторяющихся с
необходимой частотой измерений или наблюдений в соответствии с документально
зафиксированными и согласованными (утвержденными) процедурами и направлен на
получение релевантной/полезной информации.
Мониторинг в рамках отдельных кампаний: измерения, которые проводятся при
необходимости или желательности получения более существенных сведений, чем те,
которые дает рутинный/обычный мониторинг. В качестве примеров можно привести
мониторинг, проводимый в течение определенного времени, для оценки уровня
неопределенности результатов измерений; для оценки изменений характера эмиссии или
для определения содержания химических веществ или экотоксикологического эффекта
эмиссии более прогрессивным способом.
64
Наилучшая доступная технология (НДТ) [Директива IPPC]: наиболее эффективная и
продвинутая стадия в развитии видов деятельности и связанных с ними режимов
эксплуатации, которые указывают на практическую пригодность конкретной технологии в
качестве принципиальной основы для расчета величин предельно-допустимых выбросов,
предусмотренных для предотвращения и, если это невозможно, общего сокращения
выбросов и влияния на окружающую среду в целом.
- понятие «технологии» включает и применяемую технологию, и способ, использующийся
для проектирования, сооружения, технического обслуживания, эксплуатации и вывода из
эксплуатации объектов
- к «доступным » технологиям относятся те технологии, которые разработаны в масштабах,
позволяющих реализовывать их в соответствующем секторе промышленности в условиях
экономической и технической жизнеспособности, с учетом расходов и преимуществ,
независимо от того, используются или изобретены ли данные технологии в соответствующем
государстве-члене Евросоюза, и если они объективно доступны для оператора
- «наилучшие» означают наиболее эффективные для достижения высокого общего уровня
защиты окружающей среды в целом.
Настройка/Наладка (системы измерения): операция, направленная на приведение
системы измерения в состояние, в котором она может использоваться по назначению.
Независимое измерение: измерение, осуществляемое иным контрольным органом с
использованием иного специального оборудования (проботбор, измерение, стандартный
образец, программное обеспечение, и т.д.).
Неопределенность (Погрешность): показатель, зачастую качественный, степени сомнения
или неуверенности в правильности оценки истинного значения того или иного параметра.
Неопределенность включает несколько компонентов, часть из которых можно оценить по
характеру статистического распределения результатов, полученных с помощью серий
измерений.
Неопределенность измерения: параметр, связанный с результатом измерения и
характеризующий дисперсию значений, которую можно обоснованно отнести к определяемой
составляющей (т.е. определенной составляющей материала, являющейся объектом
измерения).
Неорганизованные (диффузные) выбросы/сбросы: выбросы/сбросы вследствие прямого
контакта летучих веществ или легких частиц пыли с окружающей средой в условиях
нормальной эксплуатации. Их причинной могут стать следующие факторы:
■ конструктивные элементы оборудования (например, фильтры, сушильные аппараты...);
■ условия эксплуатации (например, перенос материала из одного контейнера в другой);
■ тип эксплуатации (например, техническое обслуживание);
■ постепенное поступление в другие среды (например, в воду для охлаждения или в
сточные воды).
Неорганизованные (фугитивные) выбросы/сбросы: выбросы/сбросы в окружающую
среду вследствие постепенного нарушения герметичности какого-либо элемента
оборудования, предназначенного для хранения помещенного в него флюида (газа или
жидкости); как правило, это связано с перепадом давления и последующей утечкой.
Примерами неорганизованных (фугитивных) выбросов/сбросов являются утечки из фланцев,
насосов или какого-либо элемента оборудования, а также из емкостей для хранения
газообразных или жидких продуктов.
Непрерывный мониторинг: Рассматриваются методы непрерывного мониторинга двух
типов:
65
•
прямое считывание (анализ) на источнике (или в поточном режиме).
Измерительная ячейка монтируется в канале, трубе или прямо в потоке. При использовании
таких измерительных приборов (как правило, с их помощью регистрируются оптические
параметры) отпадает необходимость в пробоотборе и последующем анализе проб. Однако
такие приборы нуждаются в регулярном техническом обслуживании и калибровке.
• непрерывный пробоотбор и анализ (в режиме он-лайн). В рамках этого способа
приборы осуществляют непрерывный забор проб выбросов и сбросов из потока,
транспортируют их к установленному в системе измерительному модулю, где
осуществляется их непрерывный анализ. Измерительное устройство может быть удалено от
канала, поэтому необходимо обеспечить сохранение целостности проб на всей
протяженности линии. Оборудование данного типа зачастую требует определенной
предварительной обработки проб.
Непрерывный проботбор: проботбор на постоянной основе, без перерывов, части стока,
который сам может быть непрерывным или дискретным. Аликвота потока отбирается всякий
раз, когда происходит выброс. Непрерывный проботбор возможен в двух форматах:
■ непрерывный проботбор пропорционально потоку, при котором непрерывная проба
отбирается из частичного потока при фиксированном соотношении объема пробы к
расходу/скорости потока
■ непрерывный проботбор через фиксированные интервалы времени, при котором
равные объемы отбираются через фиксированные интервалы времени.
Обследование пробы: предварительное выявление и регистрация визуальных
характеристик пробы, связанных с ее природой и происхождением, которые могут
использоваться при выборе варианта дальнейшей обработки пробы.
Оператор/хозяйствующий субъект [Директива КПКЗ]: любое физическое или юридическое
лицо, которое эксплуатирует установку или управляет ею, или, если это предусмотрено
национальным законодательством, лицо, которому были делегированы решающие
экономические полномочия применительно к техническому функционированию установки.
Определяемая составляющая: величина или параметр, подлежащий определению путем
измерения или анализа.
Основное состояние: определенное состояние системы измерения, служащее точкой
отсчета для оценки фактического состояния системы измерения. Примечание. Равновесное
состояние также может считаться основным.
Отчетность: процесс периодической передачи информации о соблюдении требований
экологического законодательства, в то числе о выбросах/сбросах, соблюдении ПДВ/ПДС,
официальным властям или внутреннему руководству объекта и иным лицам/органам, таким
как широкая общественность.
Оцененное значение: результат оценки эмиссии с использованием коэффициентов
выбросов/сбросов, замещающих параметров, вычислений или подобных методов,
использующих косвенные параметры.
Оценка: установление уровня адекватности между массивом результатов наблюдений и
соразмерным массивом критериев, достаточных для принятия решений в рамках
постановленных целей. Также - сочетание анализа с деятельностью в области
[экологической] политики, такой как выявление проблем и сравнение рисков и выгод
(например, оценка риска и оценка воздействия).
Оценка соблюдения ПДВ /ПДС: процесс сопоставления фактических уровней
выбросов/сбросов для загрязняющих веществ от установки [производственной единицы] с
разрешенными уровнями выбросов/сбросов при определенной доверительности результатов.
66
Ошибка (ошибка измерения): разница между наблюдаемым или приблизительным
результатом, с одной стороны, и истинным, или точным, результатом, с другой стороны.
Ошибки измерений обычно являются следствием погрешности или неточности измерения
значений параметра.
Параметр: измеримая
статистической группы.
величина,
представляющая
главные
особенности
какой-либо
Паспортная (или номинальная) производительность: проектный объем продукции,
который может быть получен на производственной единице при нормальном
эксплуатационном режиме.
Периодический проботбор : отбор отдельных проб партиями. При этом объем отбираемого
материала пропорционален либо временному интервалу, либо объему потока.
Периодический пробообор возможет в трех форматах:
1. периодический проботбор, при котором объем отбираемого материала
пропорционален временному интервалу: дискретные пробы равного объема отбираются
через равные интервалы времени
2. периодический проботбор, при котором объем отбираемого материала
пропорционален расходу: дискретные пробы, объем которых изменяется в зависимости от
потока, через равные интервалы времени
3. периодические пробы отбираются через фиксированные интервалы [прохождения]
потока: дискретные пробы равного объема отбираются после прохождения постоянного
объема.
Предел количественного определения: наименьшее измеряемое количество соединения.
Предел обнаружения: наименьшее обнаруживаемое количество соединения.
Предельные значение величины выбросов/сбросов (ELV) [Директива КПКЗ]:
масса, выраженная в определенных удельных параметрах, концентрация и/или уровень
выбросов/сбросов, которые не могут быть превышены в течение одного или нескольких
периодов времени. Предельные величины выбросов/сбросов могут также устанавливаться
для определенных групп, семейств или категорий веществ, в частности, для тех, которые
перечислены в Приложении III Директивы КПКЗ. В тексте Справочного документа на русском
языке использованы термины «предельно допустимые выбросы / сбросы» (ПДВ/ПДС).
Прецизионность: показатель того, насколько точно можно воспроизвести аналитические
результаты (степень близости друг к другу результатов независимых измерений, полученных
в конкретных регламентированных условиях). Прецизионность относится к измеренным
значениям. Для оценки прецизионности измерений проводят анализ параллельных образцов
(образцов, приготовленных одним и тем же способом из одной и тот же пробы). В
количественном отношении прецизионность обычно выражается в виде стандартного
отклонения серии результатов измерений, полученных при полном соблюдении требований
соответствующей методики (средней ошибки параллельных измерений). Не следует путать
прецизионность с точностью определения, которая характеризует степени близости
полученных результатов к истинному или принятому значению.
Проба:
• лабораторная проба - проба или ее часть(и), отправленная(ые) или поступившая(ие) в
лабораторию
• тест-образец (контрольный образец) - образец, приготовленный из лабораторной
пробы путем взятия соответствующих порций для проверки или на анализ
67
• навеска - порция (как правило, известного веса или объема) тест-образца, взятого на
анализ
• первичная, или полевая, проба - проба, отобранная согласно территориальному плану
пробоотбора путем объединения единичных проб, отобранных в указанных точках, и/или
согласно временному плану проботбора путем объединения единичных проб, отобранных в
данном(ых) месте(ах) и в указанные моменты времени. В ходе анализа первичная проба, в
конечном итоге, становится лабораторной.
• объединенная проба - проба, накопленная/усредненная за определенный период
времени.
Проботбор: забор части вещества, материала или продукта для получения
репрезентативной пробы целого с целью изучения этого вещества, материала или продукта.
Всегда следует одновременно рассматривать план пробообора, сам пробоотбор и
соответствующие аналитические соображения.
Проверка: способ оценки/контроля значения, параметра или физического состояния путем
сопоставления этих данных с аналогичными данными для ситуации, выбранной по
согласованию в качестве эталона, или для выявления аномалий. (Проверка не предполагает
ни последующих мер по результатам процедуры, ни полной прослеживаемости к
измерительному эталону).
Производственный экологический мониторинг (и контроль): мониторинг промышленных
выбросов/сбросов/отходов, осуществляемый оператором промышленной установки по
соответствующей, определенной и согласованной программе мониторинга и согласно
признанным протоколам измерений (нормам или продемонстрированным аналитическим
методам или методам вычислений/оценки). Оператор также может заключить контракт с
соответствующей сторонней организацией на проведение производственного экологического
мониторинга и контроля от его имени.
Прослеживаемость: свойство результата измерения или стандартного значения
обеспечивать возможность его связи с соответствующими измерительными эталонами
[обычно международными или национальными] посредством непрерывной цепи сличений,
для каждого которых указана соответствующая погрешность.
Процентный охват данных: процент от ожидаемого количества данных, которые были
фактически получены.
Прямые
измерения:
специальное
количественное определение
выбрасываемых/сбрасываемых соединений в источнике.
Расчетное значение: результат оценки эмиссии, основанный исключительно на расчетах.
Разрешение [Директива КПКЗ]: часть письменного решения или письменное решение в
целом (или несколько таких решений), дающее разрешение на эксплуатацию всей установки
или ее части при соблюдении определенных условий, гарантирующих выполнение
требований настоящей Директивы. Разрешение может охватывать одну или несколько
установок или их элементы, находящиеся в одном и том же самом месте и эксплуатируемых
одним и тем же оператором (хозяйствующим субъектом).
Результат: значение, приписанное измеряемой величине и полученное путем измерения.
Следует отметить, что полная формулировка результата измерения включает информацию о
погрешности измерения, равно как всю релевантную информацию, необходимую для
понимания и сравнения результатов.
Сбои и нарушения нормального режима: технологические условия эксплуатации во время
возмущающего события (отказ, разрыв, временная потеря контроля и т.д.), который может
привести к выбросам/сбросам, осуществляемым в нештатных ситуациях.
68
Сброс: физический выпуск загрязняющего вещества через определенную организованную
систему (коллектор, дымовая труба, клапан, оградительную зону, желоб и пр.).
Сертификация: процедура подтверждения третьими лицами в письменной форме
соответствия изделия, процесса или услуги установленным [природоохранным]
требованиям. Сертификация может относиться к инструментам, оборудованию и/или
персоналу (аттестация).
Система автоматических измерений: система для проведения измерений на исследуемом
материале, которая выдает сигнал, пропорциональный физической единице измеряемого
параметра, с помощью которой возможно получение результата измерения без
вмешательства человека.
Система дискретных автоматических измерений: система автоматических измерений,
выдающая серию дискретных выходных сигналов.
Система измерения: полный набор измерительных приборов и иного оборудования,
применяемого для осуществления всех рабочих процедур, используемых для выполнения
указанных измерений.
Система непрерывных автоматических измерений: автоматическая система измерения,
выдающая непрерывный выходной сигнал по результатам непрерывного измерения
анализируемого материала.
Сопоставимость: процесс выявления и/или оценки различий и/или общих характеристик для
двух (или более) проб, результатов измерений, результатов мониторинга и т.д.
Сопоставимость связана с погрешностью, прослеживаемостью (возможностью связать
результаты измерений с определенным эталоном), временем усреднения и периодичностью
измерений.
Стандарт качества окружающей среды [Директива IPPC]: набор требований, которым
должна отвечать в данный момент времени окружающая среда или ее определенная часть,
как это изложено в законодательстве Сообщества.
Стандартизация: совокупность всех действий, направленных на установление при
указанных условиях соотношения между значениями величин, полученных с помощью
измерительных устройств или систем измерения, или значениями, представленными какимлибо критерием или материалом сравнения, с одной стороны, и соответствующими
значениями, полученными в соответствии со стандартами, с другой стороны.
Систематический пробоотбор: техника пробоотбора, используемая для получения проб
путем отбора каждого /с-того пункта в перечне, последовательности, области, серии и т.д.
Систематический пробоотбор проводится по циклической схеме (например, для получения
5%-ной пробы нужно выбрать каждый 20-й пункт).
Сточные воды: физическая текучая среда (вода вместе с загрязняющими веществами),
образующая эмиссию.
Сходимость (для системы измерения): способность системы измерения обеспечивать
близкие значения при повторных (параллельных) измерениях одного и того же параметра,
осуществляемых в одинаковых условиях
Точность: связана с измеряемыми величинами. Степень близости результата анализа к
истинному (или в его отсутствие принятому опорному) значению. Для оценки точности
используются химические препараты известной чистоты и/или концентрации; эти препараты,
известные как "стандарты", анализируются с использованием того же метода, что и
измеряемые пробы. Точность никогда не следует путать с прецизионностью, которая
показывает, насколько точно можно воспроизвести аналитические результаты (степень
69
близости друг к другу результатов независимых измерений, полученных в конкретных
регламентированных условиях).
Удельная эмиссия: эмиссия, отнесенная к определенной базе для сравнения, такой как
производительность, фактическое производство (например, граммы на тонну или на
произведенную единицу, число элементов оборудования, м2 произведенного материала, и
т.д.) и пр.
Усредненная (составная) проба: проба, подготовленная оператором или автоматическим
устройством и полученная путем смешения нескольких единичных (разовых) проб.
Установка [Директива КПКЗ]: стационарная техническая единица, на которой
осуществляется один или несколько видов деятельности, перечисленных в Приложении I
Директивы IPPC, и любые другие непосредственно связанные с ними действия, технически
сопряженные с деятельностью, осуществляемой на этой установке, и способные
воздействовать на выбросы/ сбросы и загрязнение.
Характер эмиссии: тип изменения эмиссии во времени; например, стабильная, циклическая,
имеющая форму случайного пика, случайной переменной, беспорядочная/аритимичная и т.д.
Эквивалентный (равноценный) параметр: параметр, связанный с эмиссией и
обеспечивающий аналогичный (подобный) с исходным параметром уровень информации с
аналогичной (подобной) доверительностью
Эмиссия [Директива КПКЗ]: прямой или опосредованный выпуск в воздушную, водную или
земную среду веществ, колебаний (вибрации), высокой температуры или шума, возникающих
из точечных или рассеянных источников, имеющихся в установке;
70
Приложение 2. Таблица стандартов CEN для выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Измерение
(анализ) для
выбросов
загрязняющих
веществ в
атмосферу
Газообразный HCl
Диоксины и
фураны
Общее
содержание
газообразного
углерода
Общее
содержание ртути
(ссылочно)
Общее количество
ртути(валидация
САИ)
Пыль - низкая
массовая
концентрация
(ссылка)
Пыль - низкая
массовая
концентрация
(валидация САИ)
Индивидуальные
газообразные
органические
соединения
Общее
содержание
конкретных
Пробоотбор Извлечение
План
пробоотбора
Транспортировка Предварительн; Анализ/
Хранение
Количественное
обработка +
Извлечение определение
EN 1911-1 + EN 1911-2 + EN 1911-3 (1998)
EN 1948-1 + EN 1948-2 + EN 1948-3 (1996)
Низкая концентрация = EN 12619 (1999) и высокая концентрация = EN 13526 (2001)
EN 13211-1 (2001)
UПолный
отчет об
данные
измерениях
все
измерение
все
измерение
все
измерение
все
измерение
prEN 13211-2
EN 13284-1 (2001)
все
измерение
prEN 13284-2
EN 13649 (2001)
все
измерение
prEN 14385
все
измерение
71
11
элементов As-CdCo-Cr-Cu-Mn-NiPb-Sb-Ti-V
Оксиды азота NOx
(NO+NO2)
Диоксид серы SO2
WI 264-042
12
Кислород O2
WI 264-040
13
Водяной пар
WI 264-041
14
Моноксид углерода
СО
Скорость и
объемный поток в
каналах
Неорганизованные
выбросы/сбросы
Запах по данным
динамической
олфактометрии
Накопление тяжелых
металлов и
металлоидов
Оценка соответствия САИ качества
воздуха для указанной погрешности
Обеспечение качества для системы
автоматических
измерений выбросов
в атмосферу (САИ)
Минимальные требования для сертификационной программы в отношении
WI 264-039
100
15
16
17
18
19
20
21
WI 264-043
все
измерение
все
измерение
все
измерение
все
измерение
все
измерение
WI 264-xxx
WI 264-044
prEN 13725
все
измерение
все
измерение
WI 264-046
EN ISO 14956 (2002)
prEN 14181
WI 264-xxx
72
22
23
24
25
26
27
системы автоматических измерений
выбросов в
атмосферу (САИ)
Планирование,
стратегия пробоотбора и отчетность об
измерении уровня
выбросов
Инструкции по
разработке
стандартизованны х
методов измерения
уровня выбросов
Применение EN
ISO/IEC 17025
(2000) для измерения уровня выбросов
из дымовых труб
Общие требования в
области компетентности для лабораторий, проводящих
анализы и
калибровку
Определение и
оценка
эффективности АИС
при тестировании в
конкретных условиях
Руководство по
оценке неопределен-
WI 264-xxx
WI 264-xxx
WI 264-xxx
EN ISO/IEC 17025 (2000)
ISO 6879 (1996) и ISO 9169 (1994) находятся на стадии пересмотра в соответствии с Венским соглашением в
качестве стандарта EN ISO (в настоящее время - ISO/WD 9169 = CEN/WI 264-xxx)
WI 264-xxx подготовлен согласно Венскому соглашению в качестве стандарта EN-ISO
(в настоящее время - ISO/AWI 20988)
73
ности при измерениях с целью оценки
качества воздуха
ENV 13005 (2000)
28
СиМ=Руководство по
представлению
неопределенности
(1995), изданное
Международным
бюро мер и весов
(BIPM),
Международной
электротехнической
комиссией (IEC),
Международной
Ассоциацией клиниЧеской химии и
Лабораторной медицины (IFCC),
Международной орГанизацией стандартизации (ISO),
Международным
союзом чистой и
прикладной химии
(IUPAC), Международным союзом
чистой и прикладной
физики (IUPAP),
Международной
организацией
законодательной
метрологии (OIML)
Примечания
•
Если не указано иначе в названии, все стандарты применимы только к измерениям для атмосферных выбросов
•
На дату [публикации] настоящего документа изданы EN и ENV
•
prEN - проекты стандартов, общедоступные, но подвергающиеся существенной или редакционной правке в процессе утверждения в CEN
•
WI обозначает стандарт, находящийся на стадии подготовки с последующим утверждением-публикацией.
•
В «и»-колонке приведены данные о неопределенности в стандарте(ах): «все измерение» означает, что в стандарте CEN имеются данные по
погрешностям для всех этапов осуществления рассматриваемого метода измерения, тогда как «анализ» говорит о наличии в CEN стандарте данных о
погрешности только для аналитического этапа измерения.
•_____ САИ = Система автоматических измерений__________________________________________________________________________________________
74
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Общепринятые единицы измерения и символы
ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ
атм
бар
В
Вт
г
Г
га
ГДж
°C
Дж
К
кА
кв. фут
кВт-ч
кВт-ч
кг
кДж
ккал
кПа
кт
Л
М
М2
М3
мас%
% мас./мас.
мВ
МВтт
МВтэ
мг
МДж
цм, мкм
млрд.
мм
мм (вод) ммВ
м/мин
Мт
Мт/г
нг
3
Нм
об.%
% об./об.
Ом
Ом см
~
лт
с
сут
СГС
см
сСт
Ст
Т
ЗНАЧЕНИЕ
Нормальная атмосфера (1 атм = 101325 Н/м2)
Бар (1.013 бар = 1 атм)
Вольт
Ватт (1 Вт = 1 Дж/с)
Грамм
Год
Гектар (104 м2) (=2.47105 акр)
Гигаджоуль
Градус Цельсия
Джоуль
Кельвин (0 .C = 273.15 K)
Килоампер
Квадратный фут
Киловатт-час (1 кВт-ч = 3600 кДж = 3.6 МДж)
Киловатт-час (переменный ток)
Килограмм (1 кг = 1000 г)
Килоджоуль (1 кДж = 0.24 ккал)
Килокалория (1 ккал = 4.19 кДж)
Килопаскаль
Килотонна
Литр
Метр
Квадратный метр
Кубический метр
Массовый процент (Также % мас./мас.)
Массовый процент (Также мас%)
Милливольт
Мегаватт тепловой энергии
Мегаватт электрической энергия
Миллиграмм (1 мг = 10-3 г)
Мегаджоуль (1 МДж = 1000 кДж = 106 Дж)
Микрометр (1 микрометр = 10-6 m)
Миллиард (тысяча миллионов (109))
Миллиметр
миллиметр водяного столба
Метр в минуту
6
Мегатонна (1 Мт = 10 т)
Мегатонна в год
-9
Нанограмм (1 нг = 10 г)
Нормальный кубический метр (101.3 кПа, 273 K)
Объемный процент (Также % об./об)
Объемный процент (Также об%)
Ом, единица электрического сопротивления
Ом см, единица удельного сопротивления
Около, порядка
Разница температур
Секунда
Сутки
Сантиметр, грамм, секунда.
Система мер, в настоящее время замененная в
значительной степени на систему СИ.
Сантиметр
Сантистокс 10-2 стокс (См. Ст, ниже)
Стокс. Старая единица кинематической
вязкости в системе СГС. 1 Cr = 10-6 т2/с
Тонна, метрическая (1000 кг или 106 г)
75
т/г
т/сут
трлн.
ч
Ppb
Ppm
Ppmv
Тонн в год
Тонн в сут
Миллион миллионов (1012)
Час
Части на миллиард
Части на миллион (по массе)
Части на миллион (по объему)
Приставки для единицы системы СИ
Обозначение
Приставка
Значение
Число
И
З
Э
П
Т
Г
M
К
г
да
иотта
зета
экса
пета
тера
гига
мега
кило
гекто
дека
—
—
д
с
м
ц, мкм
н
п
Ф
а
з
й
деци
санти
милли
микро
нано
пико
фемто
атто
зепто
йокто
1024
1021
1018
1015
1012
109
106
103
102
101
1 единица
10-1S
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
10-21
10-24
1 000 000 000 000 000 000 000 000
1 000 000 000 000 000 000 000
1 000 000 000 000 000 000
1 000 000 000 000 000
1 000 000 000 000
1 000 000 000
1 000 000
1000
100
10
1
0.1
0.01
0.001
0.000 001
0.000 000 001
0.000 000 000 001
0.000 000 000 000 001
0.000 000 000 000 000 001
0.000 000 000 000 000 000 001
0.000 000 000 000 000 000 000 001
76
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа