V указания и руководящие принципы по категориям источников Категории источников в Части II приложения C
 Скачать 0.57 Mb.
|
|
Раздел V Указания и руководящие принципы по категориям источников: Категории источников в Части II Приложения C Категория источников (b): Цементные печи для сжигания опасных отходов 2 Раздел V B. Цементные печи для сжигания опасных отходов Руководящие принципы по НИМ и указания по НВПД декабрь 2006 г Раздел V B. Цементные печи для сжигания опасных отходов 3 Содержание B. ЦЕМЕНТНЫЕ ПЕЧИ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОПАСНЫХ ОТХОДОВ 1. В ВЕДЕНИЕ .......................................................................................................................................... 4 1.1 Общая характеристика цементной промышленности ...................................................... 4 1.2 Сжигание отходов в цементных печах ................................................................................. 5 2. С СЫЛКИ НА ПРОЧИЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ ............................................................................... 6 2.1 Общие вопросы управления отходами (Раздел III.C (ii)) ..................................................... 8 2.2 Другие возможности обработки отходов ........................................................................... 6 2.3 Базельские технические указания .......................................................................................... 6 3. П РОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА ................................................................................................ 6 3.1 Общие принципы ...................................................................................................................... 7 3.2 Подготовка сырья ................................................................................................................... 7 3.3 Процессы во вращающейся печи ............................................................................................ 8 3.4 Процессы перемалывания цемента ....................................................................................... 9 3.5 Контроль выбросов ................................................................................................................. 9 4. Г ОРЕНИЕ ............................................................................................................................................ 10 4.1 Использование традиционного топлива ............................................................................. 10 4.2 Сжигание отходов или опасных отходов ........................................................................... 10 5. П РОДУКТЫ НА ВХОДЕ И ВЫХОДЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ................................................. 16 5.1 Общие продукты процесса ................................................................................................... 16 5.2 Потребление энергии ............................................................................................................ 17 5.3 Выбросы ПХДД и ПХДФ ....................................................................................................... 18 5.4 Выбросы ПХБ и ГХБ .............................................................................................................. 22 6. Н АИЛУЧШИЕ ИМЕЮЩИЕСЯ МЕТОДЫ И НАИЛУЧШИЕ ВИДЫ ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ .. 22 6.1 Общие меры регулирования отходов ................................................................................... 23 6.2 Конкретные меры.................................................................................................................. 24 7. Т РЕБОВАНИЯ К ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ , ОСНОВАННЫЕ НА НАИЛУЧШИХ ИМЕЮЩИХСЯ МЕТОДАХ .................................................................................................. 29 8. М ОНИТОРИНГ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ........................ 29 С СЫЛКИ НА ЛИТЕРАТУРУ ........................................................................................................................... 30 П РОЧИЕ ИСТОЧНИКИ .................................................................................................................................. 31 Таблицы Таблица 1. Сводные результаты измерений ПХДД и ПХДФ .................................................................. 19 Таблица 2. Подача отходов в подогреватель/прекальцинатор и воздействие на выбросы ПХДД/ПХДФ . 23 Руководящие принципы по НИМ и указания по НВПД декабрь 2006 г 4 Раздел V B. Цементные печи для сжигания опасных отходов Рисунки Рисунок 1. Описание процессов и системных ограничений в производстве цемента Error! Bookmark not ьцинатором ....... Error! линкерной печи с циклонным подогревателем и прекальцинатором ..................................................... 20 defined. Рисунок 2. Вращающаяся печь с предварительным подогревателем пульпы и кал Bookmark not defined. Рисунок 3. Температурные профили и типичные фазы по времени удержания в к Руководящие принципы по НИМ и указания по НВПД декабрь 2006 г Раздел V B. Цементные печи для сжигания опасных отходов 5 V.B. Цементные печи для сжигания опасных отходов Резюме Основным назначением цементных печей является производство клинкера. Сжигание отходов в этих печах имеет целью получение энергии и замещение ископаемых топлив или минералов. В некоторых случаях в цементных печах уничтожаются опасные отходы. Процесс производства цемента включает в себя кальцинирование – разложение карбоната кальция (CaCO 3 ) при температуре около 900º С для получения окиси кальция (CaO, негашеная известь) с последующим спеканием во вращающихся печах при температуре около 1450º С. Для получения цемента образовавшийся клинкер измельчается вместе с гипсом и другими добавками. В зависимости от физических и химических условий основные этапы производства цемента называют сухими, мокрыми, полусухими или полумокрыми. Процесс сжигания в цементной печи может приводить к образованию и последующему выбросу химических веществ, перечисленных в Приложении C к Стокгольмской Конвенции. Эти вещества могут выделяться также из хранилищ. Адекватно спроектированный технологический процесс и принятие надлежащих основных мер должны обеспечивать такую эксплуатацию цементных печей при сжигании опасных отходов, при которой сводится до минимума образование и выброс означенных веществ, так что концентрация ПХДД и ПХДФ в дымовых газах оказывается меньше 0,1 нг I-TEQ/нм 3 (при содержании кислорода 10%), в зависимости от таких факторов, как использование чистого топлива, загрузка отходов, температурный режим и пылеудаление. При необходимости можно применить и дополнительные меры для снижения таких выбросов. Имеются многочисленные данные по выбросам ПХДД/ПХДФ в атмосферу. Сообщалось о выбросах ПХДД и ПХДФ с пылью цементных печей и, возможно, с клинкером. Сегодня проводятся дополнительные исследования этого вопроса. Данные о выбросах ПХБ и ГХБ до сих пор весьма немногочисленны. Уровни эксплуатационной эффективности, соответствующие наилучшим имеющимся методам и наилучшим видам природоохранной деятельности применительно к содержанию ПХДД/ПХДФ в дымовых газах, составляют менее 0,1 нг I-TEQ/нм 3 при расчетных условиях 273 К, 101,3 kPa, 10% O 2 , сухая газовая основа. Преамбула Нижеследующие предварительные руководящие принципы предоставляют указания по наилучшим имеющимся методам и наилучшим видам природоохранной деятельности для сжигания в цементных печах отходов, обозначенных в Статье 5 и Приложении С, Части II Конвенции. Отходы могут подвергаться совместному сжиганию в цементных печах либо как альтернативное топливо, либо в целях уничтожения. Поэтому в данном разделе также рассматриваются требования Статьи 6 Конвенции в отношении уничтожения отходов, содержащих стойкие органические загрязнители. В данном разделе также рассматриваются «Общие технические указания по экологически обоснованному обращению с отходами СОЗ, отходами, содержащими СОЗ, и отходами, загрязненными СОЗ», разработанные Сторонами Базельской конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением (Basel Convention Secretariat 2005). В этом документе даются указания по наилучшим имеющимся методам, применяемым к уничтожению и необратимому преобразованию стойких органических загрязнителей, а также определяется, что совместное сжигание отходов в цементных печах может использоваться для Руководящие принципы по НИМ и указания по НВПД декабрь 2006 г 6 Раздел V B. Цементные печи для сжигания опасных отходов такого уничтожения и необратимого преобразования стойких органических загрязнителей в отходах. Процессы уничтожения и совместного сжигания отходов и опасных отходов в цементных печах также подробно рассматриваются в данном разделе. Читая представленный материал, необходимо помнить, что в настоящее время нет четких определений терминов «отходы» и «опасные отходы». В контексте настоящего руководства термин «отходы» используется независимо от теплотворной способности либо потенциальной способности к замещению минеральных ресурсов. В настоящем разделе рассматриваются вопросы, относящиеся к категориям источников, перечисленных в Части II b Приложения С: цементные печи для сжигания опасных отходов; а в случае совместного сжигания в цементных печах бытовых отходов или осадка сточных вод – Части II a. 1 Введение 1.1. Общая характеристика цементной промышленности За последние годы объем производства цемента в мире постоянно наращивался, и по прогнозам эта тенденция будет продолжаться и в будущем. Согласно проводимым исследованиям, мировое производство цемента в 2003 году составило 1940 миллионов тонн, что выше показателя за 2001 г. – 1690 миллионов тонн, и за 2002 - 1660 миллионов тонн. Значительная часть производства осуществляется с применением сухих процессов (de Bas 2002; DFIU/IFARE 2002). За последние годы наблюдался стабильный расчетный годовой прирост в 3,6% вследствие значимого спроса в развивающихся странах и странах с переходной экономикой. В настоящее время общее мировое производство распределяется следующим образом: Европа – 14,4%, США – 4,7%, Другие страны американского континента – 6,6%, Азия – 67,5% (Китай – 41,9%), Африка – 4,1%, прочие страны мира – 2,7%. Глобальное потребление цемента по расчетным данным в среднем составило 260 кг на душу населения в 2004 году (Cembureau 2004). Производство цемента в Европе составляет около 190 млн. тонн в год. На сухие процессы приходится более 75% его производства, что объясняется активным внедрением этих более энергосберегающих процессов на новых и расширяющихся заводах за последние годы; на полусухие или полумокрые - 16% и на мокрые - 6%. Типичная производительность европейских печей составляет 3000 тонн клинкера в сутки. (Wulf-Schnabel and Lohse 1999). В Китае в 2005 г цементная промышленность произвела 1038 млн. тонн цемента (808 кг. на душу населения; 45,4% мирового производства) 1 . Примерно 60% цемента было произведено в 4000 вертикальных печей (Karstensen 2006a). В США средняя современная печь производит 468 тысяч тонн клинкера в год (данные за 2002 г.). Около 81% цемента в США производится с использованием сухих технологий (Portland Cement Association website). Традиционно в качестве основного топлива в цементных печах используется уголь. Также используются или использовались многие другие виды топлива, включая нефтяной кокс, природный газ и нефть (European Commission 2001). В Европе за последние 20 лет удельное энергопотребление цементной промышленности снизилось на 30% (что эквивалентно около 11 млн. тонн угля в год) (Cembureau 2004). В цементных печах достаточно часто может использоваться несколько видов топлива одновременно, либо виды топлива могут периодически меняться в зависимости от их цены. 1.2. Сжигание отходов в цементных печах В дополнение к традиционным видам топлива, указанным в разделе 1.1, в цементной промышленности в качестве топлива также используются различные виды отходов. В цементной промышленности Европы потребление отходов в качестве топлива составляет около 6 млн. тонн, что соответствует норме калорического замещения в 18% (Cembureau 2004). 1 Сообщение CEMBUREAU (2006). Руководящие принципы по НИМ и указания по НВПД декабрь 2006 г Раздел V B. Цементные печи для сжигания опасных отходов 7 Кроме того, цементные печи могут использоваться для уничтожения отходов, включая опасные отходы, некоторые из которых производят нулевую или минимальную энергию либо имеют минимальное содержание минералов. Это может производиться по требованию национального правительства или в соответствии с местной потребностью. На хорошо контролируемых установках может достигаться высокая эффективность уничтожения органических составляющих таких отходов. Такое совместное сжигание опасных отходов может производиться только при соблюдении требований по контролю загружаемых отходов (например, в отношении содержания тяжелых металлов, теплотворной способности, содержанию золы, содержанию хлора), контролю за технологическими параметрами процесса и контролю за выбросами. Однако, необходимо напомнить, что цементные печи в первую очередь предназначены для производства клинкера и не все эксплуатационные условия, соответствующие производству надлежащего клинкерного продукта, идеальны для уничтожения отходов; например, в цементных печах обычно более низкие уровни отходящего кислорода и более высокие уровни угарного газа, чем в надлежащим образом эксплуатируемых установках для сжигания. Разрушение органических отходов требует не только высоких температур, но и длительного времени обработки, а также достаточного количества кислорода и надлежащего перемешивания предназначенных для уничтожения органических веществ с кислородом. Могут возникнуть условия, при которых отходы не будут полностью уничтожаться, если они не подаются в печь надлежащим образом, или если уровень наличествующего кислорода слишком низок. Для использования цементных печей в означенных целях критически важными являются их надлежащая конструкция и эксплуатация. Необходимо подчеркнуть, что такой процесс отличается от технологического замещения топлива или сырья. В таких странах, как Япония, Норвегия и Швейцария цементные печи в течение многих лет использовались для сжигания отходов вследствие нехватки площадей для свалок. В последнее время в некоторых развивающихся странах, испытывающих нехватку инфраструктуры по удалению или сжиганию отходов, стали использоваться цементные печи для уничтожения отходов в качестве наиболее экономичного и доступного варианта. В настоящем разделе будут даны указания в отношении экологических вопросов, связанных с таким подходом. Даже там, где существует адекватная инфраструктура удаления отходов, может быть полезно использовать цементные печи в качестве дополнения к уже имеющимся возможностям. Применение подходов, включающих управление отходами, например, рециркуляцию и рекуперацию, предпочтительно удалению их на свалки либо уничтожению в цементных печах. В каждом конкретном случае необходимо проводить оценку ситуации на основе общей стратегии управления отходами (см. раздел III С (ii)). В исключительных случаях цементные печи могут использоваться для безопасного удаления отходов, имеющих низкую теплотворную способность либо малое содержание минералов, независимо от процесса клинкерного производства. Для такого вида обработки в каждом конкретном случае необходимо заключение соглашений между органами власти и операторами цементного завода. При решении вопроса об использовании цементных печей для уничтожения отходов необходимо тщательно оценить имеющиеся альтернативы. Уничтожение отходов в цементных печах должно соответствовать жестким нормативам по безопасности, охране здоровья и окружающей среды, и не должно ухудшать качество конечного продукта. В странах, где нет жестких норм по качеству конечного продукта, еще более важным является требование применения НИМ и НВПД для установок, осуществляющих совместное сжигание отходов. При уничтожении таких отходов должен жестко контролироваться технологический процесс и должны регулярно производиться замеры выбросов. 2. Ссылки на прочие источники информации Общая информация об эксплуатации цементных печей и о сжигании отходов в цементных печах приводится в следующих источниках: Руководящие принципы по НИМ и указания по НВПД декабрь 2006 г 8 Раздел V B. Цементные печи для сжигания опасных отходов European Commission.2001. Reference Document on the Best Available Techniques in the Cement and Lime Manufacturing Industries. BAT Reference Document (BREF). European IPPC Bureau, Seville, Spain 2 .( http://eippcb.jrc.es/pages/FActivities.htm ) European Commission.2005. Reference Document on the Best Available Techniques for the Waste Treatments Industries. BAT Reference Document (BREF). European IPPC Bureau, Seville, Spain.( http://eippcb.jrc.es/pages/FActivities.htm ) Holcim. 2006. Guidelines on Co-Processing Waste Materials in Cement Production.The GTZ- Holcim public private partnership 2006. ( http://www.holcim.com/gc/CORP/uploads/GuidelinesCOPROCEM_web.pdf ) CSI (Cement Sustainability Initiative). 2006. Guidelines for the Selection and Use of Fuels and Raw Materials in the Cement Manufacturing Process: Fuels and Raw Materials. World Business Council for Sustainable Development, Geneva, Switzerland. (http://www.wbcsdcement.org/pdf/tf2/tf2_guidelines.pdf) |