Раздел 3. Текущие уровни эмиссии в окружающую среду и потребления ресурсов

Раздел 3 Текущие уровни эмиссии в окружающую среду и потребления ресурсов

К промышленным источникам эмиссий и негативного воздействия на окружающую среду относятся: предприятие, установка, печь, технологический процесс, производственный объект, потребляющие электрическую и/или тепловую энергию и выделяющие в окружающую среду загрязняющие вещества в виде выбросов в атмосферный воздух, сбросов сточных вод в водные объекты и в виде отходов производства и потребления, которые подлежат размещению, утилизации или обезвреживанию. Конкретные источники эмиссий - это предприятия, осуществляющие инвентаризацию выбросов/сбросов загрязняющих веществ, отходов и специальный учет эмиссий (производственный экологический контроль) от источников негативного или любого техногенного воздействия. На основании указанного учета эмиссий по предприятиям отрасли и была выполнена оценка текущих уровней эмиссий в окружающую среду и потребления ресурсов [61].

Основными видами воздействия на окружающую среду, связанными с производством извести, являются потребление природных ресурсов, энергии и загрязнение атмосферного воздуха продуктами разложения карбонатной породы и горения различных видов топлива. Процессы дробления, измельчения, гидратации полученной извести связаны с существенным потреблением энергии и являются источниками выбросов в атмосферу твердых частиц (известковой пыли).

Выбор эффективно работающего оборудования, оптимальных режимов работы основного и вспомогательного оборудования, качественного сырья и топлива, автоматизация технологических процессов определяют энергоэффективность, ресурсосбережение и экологические показатели производства извести.

3.1 Потребление материальных ресурсов

3.1.1 Обжиг

В качестве сырья для производства извести используются карбонатные породы с содержанием CaCO ₃ + MgCO ₃ от 84 до 98 %. Количество известняка/мела/доломита, используемого на одну тонну извести, зависит от:

- качества породы (физико-химических параметров);

- качества получаемой извести (степени обжига);

- количества потерь при загрузке, выгрузке из печи, пылеуноса с дымовыми газами;

- влажности.

Наибольший удельный расход карбонатного сырья приходится на печи, работающие на меле, в данных породах высокое содержание влаги, низкая прочность, что влечет за собой потери при его подготовке к обжигу и в процессе обжига. Удельный расход карбонатного сырья при обжиге на основе сбора данных анкет предприятий производителей извести приведен в таблице 3.1. Большие значения относятся к получению извести 1-го сорта с содержанием CaO + MgO  90 %, меньшие - 3-го сорта с содержанием CaO + MgO 70 % - 79 %.

Таблица 3.1 - Удельный расход карбонатного сырья при обжиге

Тип печи	Единицы измерений	Удельный расход известняка/доломита/мела
		Мин.	Макс.
Шахтные печи	т/т	1,75	2,0
Вращающиеся печи с запечным теплообменником	т/т	1,8	2,6
Длинные вращающиеся печи по сухому способу	т/т	2,1	2,6
Длинные вращающиеся печи по мокрому способу	т/т	2,2	2,9

Величина пылеуноса зависит от подготовки сырья к обжигу. На многих российских предприятиях перед подачей известняка/мела/доломита в печь отсевают фракции ниже нижнего предела (кроме длинных вращающихся печей по мокрому способу). Это улучшает процесс обжига в печи, снижает пылеунос и теплопотери, связанные с ним. Количество, уносимой из печи пыли, зависит от типа печи и прочности сырья. Показатели потерь в процентах от общей массы, загружаемого в печь материала, приведены в таблице 3.2. Данные взяты из ежегодных отчетов предприятий по производству извести.

Таблица 3.2 - Показатели потерь в процентах от общей массы, загружаемого в печь материала

Тип печи	Единицы измерений	Потери карбонатной породы в процессе обжига (пылеунос, просыпи)
		Мин.	Макс.
Шахтные	%	0,5	1
Вращающиеся с предварительным подогревом	%	4	6
Длинные вращающиеся	%	8	10

3.1.2 Гидратация извести

Гидратация извести идет с выделением тепла и образованием водяного пара.

CaO + H ₂O = Ca(OH) ₂ + 67 кДж/моль

В соответствии с химической реакцией для гашения 1 кг CaO теоретически необходимо 0,321 кг H ₂O. Гидратация - процесс экзотермический, идет с выделением тепла, под воздействием которого часть воды расходуется на образование пара. На производство гашеной извести (пушонки) влажностью до 0,5 % расходуется 0,44-0,6 т воды на одну тонну извести. При гашении воздушной извести в пушонку происходит увеличение объема последней в 2-3,5 раза. Выделяющееся при гидратации CaO тепло вызывает интенсивное парообразование. Образующийся пар разрыхляет известь, превращая ее в тонкий порошок с размером частиц около 6 мкм. При гашении 1 тонны негашеной извести получается около 1,3 тонны гидратной извести [13].

3.2 Энергетические ресурсы

Процесс декарбонизации известняка/доломита/мела - эндотермический, идет с потреблением значительного количества энергии. В себестоимости производства извести более половины расходов составляют затраты на электроэнергию и топливо.

Теоретически на производство 1 т извести используется в среднем 3,2 ГДж тепла. Доломитовые известняки обжигаются при более низких температурах, следовательно, количество потребляемого тепла ниже на 5-10 % и теоретически составляет 2,95 ГДж [13].

3.2.1 Расход топлива

Потребление топлива в процессе обжига зависит от следующих факторов:

- качества используемого топлива;

- типа и конструкции печи;

- типа и конструкции горелочного устройства;

- степени диссоциации известняка/доломита/мела (степени обжига);

- гранулометрического состава сырья;

- потерь обжигаемого материала (пылеунос, просыпи);

- влажности;

- использования энергосберегающей футеровки

Удельный расход теплоты и условного топлива для получения извести 2-го сорта с содержанием CaO + MgO равным 80 % приведен в таблице 3.3.

Удельный расход условного топлива при производстве извести с содержанием активных CaO + MgO, отличающимся в ту или другую сторону от 80 %, определяется по формуле:

,

где qo - удельный расход условного топлива на получение извести с содержанием активных CaO + MgO, равным 80 %;

Аф - фактическое содержание активных CaO + MgO, % [40].

Таблица 3.3 - Удельный расход тепла и условного топлива для получения извести

Тип печи	Удельный расход условного топлива на 1 т извести, т/т		Удельный расход тепла на 1 т извести, ГДж/т
	Мин.	Макс.	Мин.	Макс.
Шахтные печи, работающие на угле	0,130	0,160	3,809	4,688
Шахтные печи, работающие на природном газе	0,150	0,204	4,395	5,977
Вращающиеся печи с запечным теплообменником	0,218	0,260	6,402	7,749
Длинные вращающиеся печи, работающие по сухому способу	0,245	0,270	7,178	7,911
Длинные вращающиеся печи, работающие по мокрому способу	0,270	0,313	7,911	9,0

Таблица 3.4 - Удельное потребление ресурсов в отрасли при производстве извести (по данным анкетирования)

Тип печи	Топливо
	природный газ, м 3/т	коксовый газ, м 3/т	уголь, кокс, т/т
Шахтная печь	107-173,3	-	0,15-0,18
Вращающаяся печь	100-330	800-1100	-

Удельный расход тепла отличается от теоретического (п. 3.2). Это связано с потерями тепла с отходящими дымовыми газами, потерями тепла с пылеуносом, потерями тепла через корпус печи. С учетом затрат энергетических и материальных ресурсов мокрый способ получения извести в длинных вращающихся печах наиболее негативно влияет на окружающую среду. В данных печах использование воды для пульпы требует большего расхода топлива на процесс ее испарения. В длинных вращающихся печах и вращающихся печах с шахтными подогревателями увеличение расхода топлива происходит из-за потерь тепла с большими объемами отходящих газов, уносимыми твердыми частичками, потерь тепла через корпус печи в зоне работы горелок. Для сравнения, в шахтной печи при получении 1 тонны извести образуется около 3000 м ³ отходящих газов, в длинных вращающихся печах образуется 4000-5000 м ³ газов. Особое значение имеет футеровка печи. Она выполняет функцию уменьшения потерь тепла через корпус и функцию уменьшения воздействия высоких температур на корпус печи. В обжиговых печах футеровка служит и термоаккумулятором, обеспечивающим оптимальный режим обжига (плавное нарастание температуры), а также инфракрасным излучателем, равномерно прогревающим зону обжига. Футеровка шахтных печей должна состоять из двух слоев: внутреннего (огнеупорного) и наружного (теплоизоляционного). Внутренний слой футеровки должен обладать высокой механической прочностью на истирание и стойкость к воздействию температур и окислов. Теплоизоляционный слой футеровки должен обладать достаточными теплоизоляционными свойствами, чтобы потери тепла в окружающую среду через наружные стенки шахты не превышали 125 кДж/кг извести. Для футеровки зоны обжига вращающихся печей применяют хромомагнезитовые или магнезитохромитовые кирпичи. Температура корпуса снаружи не должна превышать 300 °C [13], [40].

3.2.2 Расход электроэнергии

Обжиг

Расход электроэнергии при обжиге складывается из энергопотребления скиповых подъемников, приводов печей, приводов холодильников, дымососов, очистительного оборудования, погрузочно-разгрузочных транспортеров.

Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести печами разного типа (конструкции) приведен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести (по данным анкетирования)

Тип печи	Единица измерения	Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести
		Мин.	Макс.
Шахтные печи пересыпные	кВтч/т	30	99,1
Двухшахтные регенеративные	кВтч/т	26,9	27
Вращающейся печи (длинные вращающиеся печи и вращающиеся печи с запечным теплообменником)	кВтч/т	30	200

Дробление и измельчение извести

Энергопотребление при помоле и измельчении зависит от двух главных факторов:

- размера получаемой фракции;

- типа помольного оборудования, классифицирующего оборудования.

Так, при дроблении извести до размера 10-20 мм, энергопотребление составляет 1,2-4 кВтч на тонну готового продукта, при измельчении до фракции менее 1 мм - 10-50 кВтч/т. Данные взяты из данных предприятий по производству извести.

Гидратация (гашение) извести

Энергопотребление при работе гидраторов по разным предприятиям составляет от 5-30 кВт на 1 т негашеной извести. Данные приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Удельный расход материалов, электроэнергии на 1 т гидратной извести при разных способах получения

Наименование показателей	Исходная негашеная известь
	дробленая до 20 мм с удалением непогасившихся зерен	молотая 0-0,2 мм
негашеная известь:
- содержание активных CaO, %	80-89	80-89
- влажность, %	0,5	0,5
гидратная известь:
- содержание активных CaO, %	64-73	64-71
- влажность, %
расход исходных материалов
- негашеная известь, т	1,0	1,0
- вода, т	0,44-0,6	0,44-0,6
расход электроэнергии, кВтч/т	6-30	16
выход готовой продукции, т/т
- гидратная известь, т	1,1-1,2	1,321
- влажность, %	0,5	0,5
- отходы (недожог), т	0,12-0,20	0

3.3 Выбросы в атмосферу

Производство извести характеризуется наличием организованных и неорганизованных выбросов загрязняющих веществ, к которым относятся пыль, оксид углерода (CO), оксиды азота (NOx), диоксид серы (SO ₂).

При этом CO и NOx характеризуют технологию обжига, параметры работы обжиговой печи, качество топлива, работу газовых горелок, SO ₂ характеризует физико-химические свойства топлива и сырья, уровни выбросов пыли - качественную работу очистного оборудования.

Классификация выбросов загрязняющих веществ производства извести приведена в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Классификация выбросов

Основные организованные выбросы	Пыль, оксиды углерода CO, CO 2, оксиды азота NO, NO 2, оксиды серы SOx
Прочие организованные выбросы	Хлористый водород HCl, фтористый водород HF, тяжелые металлы, полихлорированные дибензо-n-диоксины и дибензофураны ПХДД/ПХДФ, C
Неорганизованные выбросы	Пыль извести и известняка при погрузочно-разгрузочных работах, открытом хранении пылящих материалов, негерметичности стыков оборудования, водяной пар из гидратора и печи

Характерные для обжиговых печей эмиссии в атмосферу приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8 - Характерные эмиссии в атмосферу

Вход	Процесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии
Карбонатный щебень (CaCO 3 + MgCO 3, уголь, природный газ, жидкое топливо	Обжиг	Комовая известь (CaO + MgO)	шахтные печи вращающиеся печи	оксид азота (NO), диоксид азота (NO 2), диоксид серы (SO 2) (сернистый ангидрит), оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO 2), углерод (C) (сажа), тяжелые металлы (As, Сd, Cu, Mn, Hg, Sn, Tl, V, Cr, Sb, Se, Co, Pb, Zn), взвешенные вещества *
комовая известь (CaO + MgO)	дробление комовой извести	дробленая известь 0-20 мм	дробилки, классификаторы, грохота	взвешенные вещества *
комовая известь (CaO + MgO)	измельчение комовой извести	известь порошкообразная 0-0,2 мм	мельницы, классификаторы, грохота	взвешенные вещества *
комовая известь (CaO + MgO) порошкообразная	гашение извести	гидратная известь (Ca(OH) 2)	гидратор	взвешенные вещества *, H 2O
* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая "Пыль неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов [63]

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 8 июля 2015 г. N 1316-р [63] углерода оксид, серы диоксид, азота оксид, азота диоксид, взвешенные вещества определены как загрязняющие вещества (ЗВ) в выбросах в атмосферу. Они являются значимыми в выбросах в атмосферу при производстве извести и являются маркерными веществами.

Основанием считать ЗВ маркерным является:

- присутствие этого вещества в сырье и топливе или его образование в технологическом процессе;

- присутствие ЗВ в эмиссиях постоянно;

- присутствие ЗВ в значимых количествах;

- доступность количественного определения ЗВ в эмиссиях в окружающую среду.

Выбросы оксида углерода CO характеризуют оптимальность выбора параметров работы обжиговой печи (соотношение "топливо-воздух"), увеличение удельных выбросов оксида углерода указывает на неполное горение топлива в печи, следовательно, увеличение расхода топлива на тонну производимой извести. Показателем, связанным с излишней подачей воздуха в печь, является увеличение удельных выбросов оксидов азота NO + NO ₂. Образующийся в печи диоксид серы SO ₂ характеризует физико-химические свойства используемого топлива и сырья. Показатели выбросов взвешенных веществ (пыль известковая) показывают качественную работу очистительного оборудования, правильную организацию экологического менеджмента.

Показатели предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ, характеризующих производство извести, приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ [31], [36], [37], [38]

Номер химического вещества (CAS)	Наименование вещества	Предельно-допустимые концентрации веществ в атмосферном воздухе (ПДК), мг/м 3			Класс опасности
		Максимально разовая (м.р.)	Среднесуточная (с.с.)	В воздухе рабочей зоны (р.з.)
10102-44-0	Азота диоксид, NO 2	0,2	0,04	5	3
10102-43-9	Азота оксид, NO	0,4	0,06	2	3
7446-09-5	Серы оксид, SO 2	0,5	0,05	10	3
630-08-0	Углерода оксид, CO	5	3	20	4
1333-86-4	Углерод, C	0,15	0,05	4	3
1305-78-8	Кальций оксид, CaO	1	0,3	1	2
1305-62-0	Кальций дигидроксид, Ca(OH) 2	0,03	0,01	2	3

Состав загрязняющих атмосферу веществ и их концентрация зависит от:

- химического состава карбонатной породы;

- вида используемого топлива;

- типа печи и параметров ее работы;

- качества работы очистного оборудования.

Известняки/мел/доломиты являются достаточно чистыми породами. Содержание в них примесей серы, хлора, тяжелых металлов, органических соединений очень низкое. Результаты исследований известняков и мела на содержание тяжелых металлов, проведенные предприятием-производителем извести, приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10 - Содержание тяжелых металлов в известняках и меле

Наименование показателя	Поставщики
Свинец, мг/кг	1,6	1,0	1,2	2,0	1,2	2,0	1,2
Кадмий, мг/кг	0,2	0,4	0,3	0,2	0,3	0,2	0,3
Мышьяк, мг/кг	1,7	0,5	0,7	0,5	0,8	0,5	0,7
Ртуть, мг/кг	0,004	0,003	0,001	0,003	0,003	0,003	0,003

Одним из основных факторов, определяющих состав выбросов в атмосферу, является вид и качество используемого топлива. При производстве извести используют каменный уголь, кокс, природный газ, коксовый газ, мазут. Выбор топлива зависит от доступности, от целей дальнейшего использования полученной извести и отходящих газов. Около 70 % известковых печей в России работают на природном газе. Металлургические заводы, производящие известь для своих технологических процессов и имеющие свое коксохимическое производство, используют коксовый газ.

Известковые печи, работающие в сахарной промышленности, производстве соды используют твердое топливо. При сжигании твердого топлива концентрация CO ₂ в отходящих газах выше, чем при сжигании газообразного топлива. Отходящие газы после прохождения очистки от взвешенных частиц используются в последующих технологических процессах.

Виды топлива и продукты их сжигания приведены в таблице 3.11 [41].

Таблица 3.11 - Виды топлива и продукты их сжигания

Твердое топливо		Мазут		Природный газ		Коксовый газ
Конечный продукт	Продукты неполного сгорания	Конечный продукт	Продукты неполного сгорания	Конечный продукт	Продукты неполного сгорания	Конечный продукт	Продукты неполного сгорания
CO 2	CO	CO 2	CO	CO 2	CO	CO 2	CO
SO 2	NO	NO 2	NO	NO 2	NO	NO 2	NO
NO 2	C	SO 2	C	CH 4		CH 4
H 2O		H 2O				SO 2
Угольная зола		SO 3-

При выборе печи учитывают следующие факторы:

- возможность обжига в печи данной конструкции карбонатных пород с имеющимся гранулометрическим составом;

- возможность получения извести определенной степени обжига и реакционной способности.

Параметры технологического процесса подбирают так, чтобы обеспечить минимальный расход топлива и максимальный обжиг известняка/доломита/мела. Коэффициент избытка воздуха, требуемого для полного сгорания топлива во вращающихся и шахтных известковых печах равен 1,15-1,25, а в шахтных пересыпных печах 1,05-1,15. Коэффициент избытка воздуха перед дымососными установками вращающихся печей составляет:

- для длинных печей, работающих по мокрому способу, - 1,6-1,8;

- для вращающихся печей с запечным подогревателем сырья - 1,4-1,5 [40].

Температурный профиль в печи определяется соотношением газовой составляющей и твердого материала и влияет на содержание NO ₂, NO, CO в выбросах в атмосферу.

Обжиговые печи, дробильное, измельчающее оборудование и гидраторы комплектуются пылеуловителями и пылесборниками. Методы очистки печных газов от пыли подразделяются на следующие виды:

- механическая очистка, при которой частицы осаждаются под действием силы тяжести, инерционных, центробежных сил в пылевых камерах, циклонах;

- фильтрование, при котором газы продуваются через тканевые (рукавные) фильтры;

- электрическая очистка, при которой взвешенные в газовом потоке частички осаждаются под воздействием электромагнитного поля высокого напряжения в электрических фильтрах;

- мокрая очистка, при которой запыленный поток пропускают через слой жидкости или орошают потоком жидкости в скрубберах и пенных аппаратах.

На российских предприятиях по производству извести установки, применяемые для улавливания загрязняющих веществ, двух или трехступенчатые. В качестве первой ступени применяется пылевая камера, в качестве второй ступени - циклоны, в качестве третьей ступени - рукавные фильтры/электрофильтры. Компоновка систем осуществляется по разомкнутой системе, запыленный поток проходит аппараты всех ступеней очистки, а затем выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу. Для процесса гашения извести используют мокрые скрубберы и мешочные фильтры. Выбор очистного оборудования зависит от конструкции печи и используемого топлива [25], [42], [43].

3.3.1 Пыль. Источники выбросов пыли

Обжиг

Пыль (твердые частицы) в известковых печах образуется при движении материала по печи, при растрескивании известняка в процессе диссоциации и в зоне охлаждения. Эта пыль состоит из частично обожженного известняка, активной извести, зольных остатков (при использовании твердого топлива). Обычно содержание активных CaO + MgO в этих выбросах составляет 3-28 %. Количество образующейся пыли зависит от:

- гранулометрического состава материала;

- физико-механических свойств карбонатной породы;

- вида и типа охлаждающего оборудования;

- зольности твердого топлива.

Наличие мелких частиц в обжигаемом материале ухудшает процесс обжига, ведет к потерям тепла с уносимой пылью, ведет к снижению выхода готового продукта.

Твердость известняка по шкале Мооса - 3, мел мягче известняка, более прочным являются доломиты. Истираемость этих пород при движении в печи - более 2 %. При выборе типа печи учитывают прочность материала. Так, при использовании пород с пределом прочности более 10 МПа рекомендуются шахтные печи. Для карбонатных пород с пределом прочности менее 10 МПа рекомендованы длинные вращающиеся печи, работающие по сухому и мокрому способу. Обожженная известь из вращающихся печей охлаждается в барабанных или шахтных холодильниках. Наибольшее количество пыли образуется в барабанных холодильниках. При вращении в них известь пересыпается и измельчается.

Все отходящие газы проходят очистку от пыли. Пылевые камеры устанавливаются после печи, улавливают крупные частички пыли. Их действие основано на использовании силы тяжести. Степень очистки по данным российских предприятий составляет 40-60 %.

Циклоны, батарейные циклоны улавливают частички размером до 500 мкм, которые падают под действием центробежных сил. Коэффициент пылеулавливания в циклонах - 76-85 %. Их используют для предварительной очистки перед электрофильтрами и рукавными фильтрами, которые улавливают частицы размером 1-5 мкм и имеют степень очистки при правильной технической эксплуатации 99,9 % (см. таблицу 3.12). На многих предприятиях работает двух или трехступенчатая система очистки отходящих газов [23], [24].

Предельная допустимая концентрация неорганической пыли с содержанием SiO ₂ до 20 % в выбросах в атмосферу составляет 0,5 мг/м ³[37].

Таблица 3.12 - Степень очистки неорганической пыли различными методами

Наименование ЗВ	Единица изм.	Масса выбросов ЗВ до очистки на единицу продукции		Источники выбросов	Метод очистки	Масса выбросов ЗВ после очистки на единицу продукции
		диапазон	среднее значение			диапазон	среднее значение
Пыль неорганическая до 20 % SiO 2,	кг/т	1,1-8,8	4,95	Шахтная печь пересыпная	Циклонные фильтры	0,165-1,320	0,742
Пыль неорганическая пыль до 20 % SiO 2	кг/т	9,2-16,2	12,7	Шахтная печь на газовом топливе	Рукавные фильтры	0,368-0,648	0,508
Пыль неорганическая пыль до 20 % SiO 2	кг/т	1,1-24,0	12,55	Вращающиеся с запечным теплообменником	Пылевая камера + циклон + электрофильтры	0,022-0,480	0,251
Пыль неорганическая пыль до 20 % SiO 2	кг/т	1,25-6,25	3,75	Длинная вращающаяся по мокрому способу	Электрофильтр	0,025-0,125	0,252

Дробление и измельчение извести

На большинстве российских предприятий при дроблении и помоле извести используют воздушные классификаторы, сепараторы. Готовый продукт удаляется потоком воздуха, который затем очищается в скрубберах, циклонах и рукавных фильтрах. Содержание пыли в таком воздухе по данным предприятий до очистки достигает 8 г/м ³. В зависимости от типа очистного оборудования уровень пылевыбросов составляет 1050 мг/м ³. На 1 т произведенной продукции образуется 1,2-1,6 кг пыли, которая собирается и, в зависимости от качества, подается снова на классификацию или в готовый продукт.

Гидратация

Известковая пыль, образующаяся при гидратации извести, тонкодисперсная. Учитывая особенности процесса гашения, где в воздухе наряду с пылью присутствуют пары воды, используют мокрые скрубберы и рукавные фильтры. На производство 1 т гашеной извести используется около 800 м ³ воздуха. Содержание пыли в таком воздухе составляет по эксплуатационным показателям до 2 г/м ³, что в пересчете на 1 т произведенной гидратной извести составляет 1,6 кг/т. Выбросы в атмосферу после мокрых скрубберов составляет 10-20 мг/м ³[24].

Вспомогательные процессы

Предварительное дробление, грохочение, транспортировка, отгрузка, хранение извести являются источниками выбросов пыли. Эти места укрываются, оснащаются очистительным оборудованием, воздух перечисленных мест проходит через рукавные фильтры. Собранная пыль, в зависимости от качества, возвращается в техпроцесс или в готовый продукт. При отгрузке извести вагонами и автотранспортом используют мягкие загрузочные рукава, которые соединены с пылесборниками.

В результате анкетирования предприятий по производству извести, были собраны данные по выбросам взвешенных веществ (пыли) в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения (таблица 3.13).

Таблица 3.13 - Удельные выбросы взвешенных веществ (пыли)

Типы печей	Единицы измерений	Выбросы взвешенных веществ (пыли) на 1 т извести
		Диапазон	Среднее значение
Шахтные	кг/т	0,101-0,910	0,505
Вращающиеся с запечным теплообменником	кг/т	0,085-2,3	1,192
Длинные вращающиеся	кг/т	1,02-1,385	1,202

3.3.2 Оксиды азота

При сжигании топлива вся масса топлива превращается в отходы, при этом продукты сгорания превышают массу топлива за счет включения кислорода и азота воздуха. Выбросы оксидов азота в атмосферу по данным Росприроднадзора за последние три года составляли 11-16,3 % в общей массе выбросов [55].

Расчет выбросов в соответствии с Методикой расчета рассевания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе (п. 4.3.), утвержденной приказом N 273 Минприроды РФ от 06.06.2017 г., производится с учетом химической трансформации в атмосфере NO в NO ₂. Химическая трансформация NO в NO ₂ начинается через 30 с после выброса из дымовой трубы и зависит от интенсивности солнечной радиации, температуры и других факторов метеоусловий. Под NOx понимают смесь оксидов NO и NO ₂, которые приводятся в пересчете на NO ₂:

NOx (в пересчете на NO ₂) = 1,53 NO + NO ₂. При определении валовых выбросов оксидов азота (NOx) ориентируются на их значения, полученные эксплуатационным путем [44].

В процессе горения в основном образуется оксид азота NO (более 95 %). Оксиды азота образуется при окислении азота воздуха под воздействием высоких температур в факеле сгорания топлива (термические) и азотосодержащих органических веществ, содержащихся в составе топлива (тепловые). Топливные окислы образуются при температурах выше 1000 °C, термические - при температурах выше 1500 °C, чем выше температура в зоне обжига, тем выше содержание NOx в отходящих газах. Высокотемпературный механизм окисления азота воздуха в зоне горения был описан Я.Б. Зельдовичем и считается основным механизмом образования оксидов азота (механизм Зельдовича). Прямые измерения показали, что NO образуются уже в начале зоны химических реакций. Образование NO по "быстрому механизму" связано с реакцией радикала CH, который присутствует только в начальной зоне разложения углеводородного топлива с азотом воздуха (механизм Фенимора).

Существующие технологические способы уменьшения образования NOx:

- снижение температуры факела;

- сокращение времени пребывания продуктов в зоне высоких температур;

- выбор топлива с низким содержанием азота.

В реальных условиях обжига концентрация NOx определяется условиями выгорания топлива, теплопередачи между факелом и нагреваемым материалом, конструктивных параметров горелочного устройства, количеством подаваемого избытка воздуха . Важным моментом является автоматизация контроля параметров обжига - температуры факела, подачи газа и избытка воздуха [45].

Для сжигания топлива во вращающихся печах характерна организация длинно-факельного горения ввиду необходимости обеспечить определенное время пребывания обжигаемого материала в зоне высоких температур.

Температура факела в длинных вращающихся печах и во вращающихся печах с запечным теплообменником достигает 1500 °C-1600 °C. Вследствие теплопередачи температура печных газов высокая, это приводит к увеличению уровня термических окислов. Для мертво обожженного доломита и известняка высокой степени обжига требуется поддерживание этих температур, при этом выбросы NOx находятся в диапазоне 100-1200 мг/м ³. Большие значения концентраций NOx характерны для процесса розжига печи. Величина оксидов азота, генерируемого из воздуха, определяется тепловыми и конструктивными параметрами топочного устройства, регулировкой сечения, типом и единичной производительностью горелки.

Температурный профиль шахтных печей отличается от вращающихся, обычно температура в зоне обжига менее 1400 °C. Короткое пламя в таких печах в сочетании с плохим перемешиванием способствует образованию оксидов азота с концентрацией 20-260 мг/м ³. Количество выбрасываемых дымовых газов составляет 3000 м ³ на 1 т извести. При содержании O ₂ 11 % выбросы NOx из таких печей составляют 0,06-0,76 кг на тонну извести [7].

Диоксид азота - токсичное вещество, красно-коричневый газ, с едким запахом, коррозионно активен, класс опасности в воздухе рабочей зоны - 3, ПДК - 2 мг/м ³[37], [38], [39], [46].

Азота оксид - бесцветный газ, без запаха, в воздухе окисляется до NO ₂.

Концентрация NO ₂ в воздухе 15 мг/м ³ вызывает раздражение глаз, при попадании в легкие соединяется с гемоглобином крови и вызывает отеки легких, астму, бронхит. Порог запаха - 0,2 мг/м ³. Более 95 % оксидов азота попадают в атмосферу с продуктами сгорания топлива. При соединении с водой образуется азотная кислота, что может являться причиной кислотных дождей. Рекомендованные ВОЗ критерии по NO ₂: 40 мг/м ³ - среднегодовая концентрация; 200 мг/м ³ - для экспозиции за 1 ч [33], [34].

Уровни выбросов оксидов азота в пересчете на 1 т произведенной извести (по данным анкетирования) приведены в таблице 3.13.

ГАРАНТ:

Нумерация таблицы приводится в соответствии с источником

Таблица 3.13 - Уровни выбросов окислов азота в пересчете на 1 т произведенной извести

Типы печей	Единицы измерений	Выбросы NOx на 1 т извести
		Диапазон	Среднее значение
Шахтные печи	кг/т	0,054-1,064	0,368
Вращающиеся печи	кг/т	1,01-6,92	3,965

3.3.3 Диоксид серы

Оксид серы SO ₂ - стабильный продукт высокотемпературного горения.

Источниками образования SO ₂ являются:

- топливо (уголь, мазут, природный газ);

- известняки/доломиты, содержащие серу.

Основным оксидом серы, образующимся при горении, является диоксид SO ₂. Дальнейшее превращение SO ₂ в SO ₃ может происходить в атмосфере, скорость мала. Эти оксиды рассеиваются посредством высоких дымовых труб, впоследствии соединяясь с влагой, содержащейся в воздухе, становятся причиной кислотных дождей.

SO ₂ - бесцветный газ с резким запахом. Действует на дыхательную систему и функции легких, вызывает раздражение глаз. Оксиды серы токсичны и коррозионно активны. Образуют в атмосфере аэрозоль серной кислоты. При вдыхании такого воздуха появляются насморк, кашель, охриплость, першение в горле и своеобразный привкус. Отравление сернистым газом вызывает удушье, расстройство речи, затруднение глотания. ПДКм.р. составляет 0,5 мг/м ³, ПДКср.с. - 0,05 мг/м ³, ПДК в рабочей зоне - 10 мг/м ³[36], [37].

Рекомендованные ВОЗ критерии по SO ₂:

- среднесуточная - 20 мг/м ³;

- средний уровень экспозиции за 10 мин - 500 мг/м ³.

Сера в топливе.

По справочным данным угли, используемые при обжиге, содержат серы: низкосернистые - 0,1-1,5 %; среднесернистые - 1,5-2,5 %; сернистые - 2,5-4 %; высокосернистые - > 4 %.

Мазуты: малосернистые - 0,5-1,0 %; сернистые - 2,0 %; высокосернистые - 2,0-3,5 % [9].

В российских природных газах содержание серы по ГОСТ 5542-2014 - не более 0,036 мг/м ³ (фактически в пределах 0,0016 г/м ³), содержание сероводорода H ₂S составляет 0,020 мг/м ³ (фактически - 0,001 мг/м ³). Не вся сера, содержащаяся в топливе, уносится с отходящими газами. В обжиговых печах происходит абсорбция большей части оксидов серы активной негашеной известью с образованием сульфата кальция [7].

Сера в известняке/доломите/меле.

Сера в известняках и доломитах содержится в основном в виде сульфата кальция (CaSO ₄). Его содержание в известняках/доломитах/меле, используемых в производстве извести, по месторождениям составляет 0-0,2 %, в пересчете на 1 т производимой извести - 0-0,1 %. Сера в данном соединении не влияет на концентрацию в отходящих газах, так как оно практически не разлагается при данных температурах.

Для шахтных печей характерен эффективный контакт между газовой средой печи и негашеной известью, что приводит к интенсивной абсорбции оксидов серы. Образующийся при этом сульфат кальция влияет на время гашения извести. Оно составляет 6-20 мин. Такая известь пригодна для производства газосиликата. Анализ отходящих газов печей, использующих твердое топливо с содержанием серы до 1 %, показал концентрацию оксидов серы 53-400 мг/нм ³. В пересчете на 1 т извести выбросы в атмосферу из таких печей составляют 0,16-1,2 кг/т.

Анализ отходящих газов вращающихся печей с запечным теплообменником, работающих на природном газе и использующих известняк с содержанием до 0,07 % CaSO ₄, показал выбросы оксидов серы 0,012-0,03 мг/нм ³. Исходя из образования в печах такого типа отходящих газов 4000-4200 нм ³/т продукции (при условии O ₂ равном 11 %) удельный выброс SO ₂ составляет 0,048-0,12 кг/т извести.

В длинных вращающихся печах производится низкосернистая известь, большая часть серы топлива в восстановительной атмосфере возгоняется и выносится с отходящими газами. При использовании в качестве топлива природного газа выбросы диоксида серы составляют 15-50 мг/нм ³.

Выбросы диоксида серы по типам печей и по виду используемого топлива по данным анкет предприятий производителей извести приведены в таблице 3.14.

Таблица 3.14 - Выбросы диоксида серы по типам печей и по виду используемого топлива

Тип печи	Единица измерений	Количество оксидов серы на 1 т извести
		Диапазон	Среднее значение
Шахтные	кг/т	0,003-0,291	0,147
Вращающиеся с запечным теплообменником	кг/т	0,0095-0,36	0,184
Длинные вращающиеся	кг/т	0,048-0,050	0,049

3.3.4 Оксид углерода

В процессе обжига известняков/мела/доломитов образуются диоксид углерода (углекислый газ CO ₂) и оксид углерода (угарный газ CO).

Оксид углерода - вещество с остронаправленным механизмом действия, требующее автоматического контроля за его содержанием в воздухе. ПДК оксида углерода в воздухе рабочей зоны - 20 мг/м ³. При длительности работы в атмосфере, содержащей оксид углерода, не более 1 ч предельно допустимая концентрация оксида углерода может быть повышена до 50 мг/м ³, при длительности работы не более 30 мин - до 100 мг/м ³, при длительности работы не более 15 мин - 200 мг/м ³. Повторные работы при условиях повышенного содержания оксида углерода в воздухе рабочей зоны могут проводиться с перерывом не менее, чем в 2 ч [36], [37].

Одним из источников эмиссии CO в атмосферу являются предприятия по производству извести. Оксид углерода в атмосфере окисляется кислородом воздуха до CO ², процесс идет медленно, среднее время пребывания CO в воздухе составляет 6 мес. Измерения оксида углерода в отходящих газах производятся у основания дымовой трубы. Наличие CO в отходящих газах указывает на нарушение технологических режимов работы печи, в первую очередь на недостаток кислорода.

Оксид углерода в процессе горения углеродосодержащих веществ, в основном органического топлива, образуется при неполном горении топлива. На эффективность горения влияет коэффициент избытка воздуха а, который приводится в технологических регламентах для каждого типа печи.

2С + O ₂  2CO

CH ₄ + O ₂  CO ₂ + 2H ₂O + CO + C

Шахтные печи

Причинами неполного горения могут быть неравномерное распределение воздуха, неправильная дозировка топлива и его неравномерное распределение по шихте, плохое перемешивание топлива с воздухом, понижение температуры в отдельных частях зоны обжига. При послойной загрузке известняка и топлива в шахтных печах увеличение концентрации CO объясняется повышением температуры в зоне горения топлива из-за отсутствия отбора тепла на разложение известняка/доломита и ростом восстановительной реакции:

CO ₂ + C = 2CO.

С ростом температуры растет и скорость этой реакции. Измерения концентраций CO в выбросах в атмосферу из печей такого типа показали 1000-2500 мг/м ³, а некоторые значения достигали 2900 мг/м ³. Исходя из образования отходящих газов в количестве 3000 нм ³ на 1 т извести, выбросы CO могут составлять 7,3-8,9 кг/т [7].

Вращающиеся печи

Полнота сгорания топлива во вращающихся печах обеспечивается оптимизацией подготовки и подачи топлива, смешиванием с воздухом. Режимные карты работы печей регламентируют содержание O ₂ в отходящих газах соответственно коэффициенту избытка воздуха. Выбросы CO в таких печах кратковременно повышаются при технологических остановках печей, когда выключаются циклоны и фильтры. Проведенные инструментальные измерения CO в отходящих газах таких печей показали содержание 50-350 мг/м ³, в пересчете на 1 т извести 0,2-1,4 кг/т для вращающихся печей с запечным теплообменником и 0,3-8 кг/т для длинных вращающихся печей. Удельный выброс оксида углерода на основе сбора данных с предприятий отрасли приведен в таблице 3.15.

Таблица 3.15 - Удельный выброс CO для разных видов известковых печей

Тип печи	Единица измерений	Выбросы CO на 1 т извести
		Диапазон	Среднее значение
Шахтные (природного газ, коксовый газ, уголь)	кг/т	8,46-26,13	17,29
Шахтные (кокс)	кг/т	31,84-36,72	34,28
Длинные вращающиеся	кг/т	4.32-12,38	8,35
Вращающиеся с запечным теплообменником	кг/т	0,168-1,563	0,865

Оксид углерода - бесцветный газ, без запаха и вкуса, способен диффундировать через перегородки, стены, слои почвы. Химически малоактивен, но обладает специфической способностью связываться с гемоглобином крови. Предельно-допустимая концентрация в атмосферном воздухе CO - 5 мг/м ³[37], [39].

Рекомендуемые ВОЗ критерии по CO:

100 мг/м ³ - за 15 мин;

60 мг/м ³ - за 30 мин;

30 мг/м ³ - за 1 ч;

10 мг/м ³ - за 8 ч;

7 мг/м ³ - за 24 ч [26].

3.3.5 Полихлорированные дибензо-n-диоксины и дибензофураны (ПХДД и ПХДФ)

Эмиссии ПХДД и ПХДФ в окружающую среду - результат комбинированных механизмов формирования хлоридов и фторидов в зависимости от типа печей, условий обжига, характеристики топлива, типа и работы газоочистительного оборудования. Образуются непреднамеренно при взаимодействии ионов хлора и фтора с активным углеродом. Выбросы в атмосферу происходят при одновременном наличии:

- хлоридов в сырье и топливе (уголь, отходы);

- углеводородов, катализаторов в сырье;

- соответствующего температурного режима между 200-450 °C с максимальным значением образования ПХДД/ПХДФ при температурах 300-325 °C;

- длительного пребывания в температурном диапазоне.

ПХДД и ПХДФ - стойкие вещества в окружающей среде и могут перемещаться между средами (например, поступать в воду из почвы).

Факторы эмиссии для производства 1 т извести: без системы очистного оборудования - 10 мкг ТЭ/т (ТЭ - токсический эквивалент); производство извести с использованием системы пылеулавливания - 0,07 мкг ТЭ/т.

По имеющимся данным международных и европейских организаций, проводивших измерения ПХДД/ПХДФ известкового производства, составляет весьма малую долю выбросов. В таблице 3.16 приведены средние значения выбросов для печей стран ЕС [7].

Таблица 3.16 - Средние значения выбросов ПХДД и ПХДФ для печей стран ЕС [7]

Тип печи	Средние выбросы ПХДД и ПХДФ, нг I-TEQ/нм 3	Мониторинг количества печей	Общее количество печей	%
Длинные вращающиеся	0,06	11	25	44
Вращающиеся с запечным теплообменником	0,0698	15	20	75
Шахтные пересыпные	0,05	25	115	22
Другие типы печей	0,01	1	158	0,6

Российская Федерация 22 мая 2002 г. подписала Стокгольмскую конвенцию по стойким органическим загрязнителям, в число которых входят ПХДД и ПХДФ, 27 июня 2011 г. ратифицировала на основании ФЗ N 164. Конвенция предусматривает постепенную минимизацию и, по мере возможности, окончательное прекращение непреднамеренно продуцируемых диоксинов и фуранов.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Номер названного Федерального закона следует читать как "164-ФЗ"

ПДК для ПХДД и ПХДФ:

- в атмосферном воздухе - 0,5 пг/нм ³;

- в выбросах - 0,1 пг/нм ³;

- в поверхностных водах, местах водозабора - 1 пг/нм ³;

- в почве - 0,33 нг/нм ³.

Допустимая суточная доза - 10 пг/кг массы тела человека [24].

3.3.6 Общий углерод

В выбросах в атмосферу известковых печей содержится аморфный углерод (сажа) - продукт неполного сгорания и термического разложения углеводородов. Образуется так называемый черный углерод при сжигании всех видов твердого топлива, продуктов нефти, природного газа. Сажа в виде аэрозоли выносится из печи, частично улавливается циклонами. В атмосфере сажа поглощает солнечное излучение, превращая ее в тепловую.

В диапазоне температур 700-800 °C на границе зоны обжига и зоны подогрева образуется полициклический углеводород бенз(а)пирен (C ₂OH ₁₆). Сажа способна адсорбировать бенз(а)пирен, в результате чего ее частицы приобретают канцерогенные свойства. Количество выброшенного углерода и бенз(а)пирена зависит от улавливающей способности сухих циклонов. По данным предприятий бенз(а)пирен в выбросах вращающихся печей составляет 0,02-0,46 мг/т, в выбросах шахтных печей на твердом топливе составляет 0,1-2,6 мг на 1 тонну извести. Наибольшее количество углерода образуется при использовании твердого топлива. При слоевом сжигании твердого топлива в шахтных пересыпных печах при нарушении топливного режима, в период загрузки угля, в процессе горения в зоне восстановления происходит выброс продуктов неполного сгорания, в том числе и сажи. При сжигании жидкого топлива в дымовых газах образуются крупнодисперсные липучие частицы сажи, состоящие из углерода. По данным анкет производителей извести в выбросах шахтных печей, использующих твердое топливо, содержится углерода 1,3-1,6 мг/м ³, в выбросах длинных вращающихся печей менее 0,3 мг/м ³.

Выброс органического углерода связан с содержанием органических веществ в карбонатных породах, используемых для получения гидравлической извести. Содержание органического материала в таких породах - 2-5 %, выброс органического углерода составляет по данным европейских производителей гидравлической извести 0,46-1,66 г/м ³[7].

Углерод в соответствии с классификацией СанПиН 1.2.3685-21 относится к 3-му классу опасности. Предельно допустимые концентрации углерода в атмосферном воздухе:

- максимальная разовая - 0,15 мг/м ³;

- среднесуточная - 0,05 мг/м ³.

3.3.7 Хлористый водород (HCl). Фтористый водород (HF)

Содержание в отходящих газах хлористого водорода и фтористого водороде незначительно ввиду их низкого содержания в обжигаемом материале и топливе. В процессе обжига хлориды и фториды связываются с образовавшейся известью.

CaO + 2HCl = CaCl ₂ + H ₂O

CaO + 2HF = CaF ₂ + H ₂O

Периодические анализы дымовых газов печей, обжигающих мел и известняк, показали содержание в них HCl - 0,3-5 мг/м ³, HF - менее 1 мг/м ³. Содержание хлористого водорода в доломитах выше, чем в известняках и меле. По данным анкет предприятий, обжигающих доломиты, выбросы в дымовых газах HCl составляют 21-47 мг/м ³, HF - от 1 до 2,2 мг/м ³.

По ГН 2.1.6.1338-2003 HCl и HF относятся к 2-му классу опасности.

ПДК максимальная разовая для HCl - 0,2 мг/м ³, для HF - 0,02 мг/м ³; среднесуточная ПДК для HCl - 0,1 мг/м ³, для HF - 0,005 мг/м ³.

3.3.8 Парниковые газы

Целью Федерального закона от 02.07.2021 г. N 296 "Об ограничении выбросов парниковых газов" [53] является создание условий для устойчивого и сбалансированного развития экономики Российской Федерации при снижении уровня выбросов парниковых газов. Федеральный закон устанавливает правовое регулирование отношений, связанных с ограничением выбросов парниковых газов и принципы ограничения выбросов парниковых газов.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Номер названного Федерального закона следует читать как "296-ФЗ"

Ограничение выбросов парниковых газов осуществляется с соблюдением следующих принципов:

1) обеспечение устойчивого и сбалансированного развития экономики Российской Федерации при снижении уровня выбросов парниковых газов;

2) обязательность регулярного представления регулируемыми организациями отчетов о выбросах парниковых газов;

3) обязательность выполнения целевых показателей сокращения выбросов парниковых газов;

4) добровольность реализации климатических проектов;

5) научная обоснованность, системность и комплексность подхода к ограничению выбросов парниковых газов.

Парниковые газы - газы, которые поглощают и излучают лучистую энергию в тепловом инфракрасном диапазоне, вызывая парниковый эффект. Основными парниковыми газами в атмосфере Земли являются: углекислый газ CO ₂, водяной пар H ₂O, закись азота N ₂О, метан CH ₄, фторированные газы.

Парниковые газы (ПГ) делятся на два типа: вынужденные ПГ (CO ₂, CH ₄, N ₂O, фторированные газы) и ПГ с обратной связью (H ₂O).

Парниковые газы с обратной связью - водяной пар - существует в атмосфере несколько дней и является активным компонентом климатической системы. Изменение концентрации водяного пара в воздухе зависит от потепления, которое является результатом воздействия других парниковых газов. Выбросы вынужденных парниковых газов находятся в атмосфере много лет, они не реагируют на изменения температуры, давления воздуха. Антропогенные парниковые газы вызывают глобальное потепление и меняют климат Земли. Парниковая активность соединений выражается через так называемые "потенциалы глобального потепления" (ПГП). Это специальные коэффициенты, рассчитываемые для каждого газа, исходя из способности его молекул, задерживать солнечную радиацию.

Парниковые газы в разной степени способствуют изменению климата, поэтому подсчитывать общий объем выбросов стали через сопоставимые им объемы углекислого газа CO ₂ - он обладает наименьшей парниковой активностью. За 100 лет одна тонна метана удерживает в атмосфере столько же тепла, сколько 25 тонн CO ₂, а тонна закиси азота (N ₂O) эквивалентна в этом отношении уже 298 тоннам CO ₂.

CO ₂-эквивалент - это условная единица, которую используют для оценки объемов выбросов парниковых газов (в том числе для расчета углеродного следа). Коэффициент ПГП введен в 1997 году Киотским протоколом [50].

"Стратегия социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года" подготовлена для исполнения Указа Президента Российской Федерации от 4 ноября 2020 г. N 666 "О сокращении выбросов парниковых газов" и в целях реализации статьи 4 Парижского соглашения от 12 декабря 2015 г, подписанного Российской Федерацией 22 апреля 2016 г. [51].

Для реализации целевого (интенсивного) сценария Стратегии необходима реализация следующих мер:

- создание национальной системы содействия сокращению выбросов парниковых газов и поддержки устойчивого развития в рамках механизмов, предусмотренных статьей 6 Парижского соглашения;

- развитие системы публичной нефинансовой отчетности компаний;

- повышение энергетической и экологической эффективности в секторах экономики;

- доработка информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям с учетом показателей энергоэффективности и ресурсоэффективности, перевод технологических процессов на наилучшие доступные технологии с низкими показателями выбросов парниковых газов и технологии нулевого воздействия на окружающую среду;

- оказание мер государственной поддержки в отношении внедрения технологий с низким уровнем выбросов парниковых газов;

- повышение доли использования вторичных энергетических ресурсов с низким уровнем выбросов парниковых газов;

- развитие устойчивого, в том числе "зеленого", финансирования;

- поддержка и распространение технологий улавливания, захоронения и дальнейшего использования парниковых газов [52], [53].

В Стратегии социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года установлены показатели массы выбросов парниковых газов при инерционном и целевом (интенсивном) сценариях развития (см. таблицу 3.17).

Таблица 3.17 - Показатели массы выбросов парниковых газов при инерционном и целевом (интенсивном) сценариях развития

Наименование показателей	Факт - 2019 год	План - 2030 год	План - 2050 год
Инерционный сценарий
Выбросы парниковых газов	2119	2253	2521
Поглощения	-535	-535	-535
Нетто-выбросы	1584	1718	1986
Целевой (интенсивный) сценарий
Выбросы парниковых газов	2119	2212	1830
Поглощения	-535	-539	-1200
Нетто-выбросы	1584	1673	630

Категорией источников выбросов парниковых газов являются производственно-технологические процессы, приводящие к возникновению выбросов парниковых газов в атмосферу, и объединенные по признаку контроля со стороны организации.

Перечень категорий источников выбросов и парниковых газов, подлежащих обязательному учету в организациях, осуществляющих хозяйственную деятельность на территории Российской Федерации, приведен в приложении 1 Методических указаниях и руководства по количественному определению объема выбросов парниковых газов организациями, осуществляющими хозяйственную и иную деятельность в Российской Федерации, утвержденных приказом Минприроды от 30.06.2015 г. N 300.

Количественное определение выбросов парниковых газов осуществляется с использованием методов, установленных для соответствующих категорий источников выбросов парниковых газов согласно приложению 2 указанных выше методических указаний. Для производства извести в данном приложении определен парниковый газ - диоксид углерода CO ₂[50].

Диоксид углерода

Диоксид углерода (CO ₂) - парниковый газ. Содержание его в атмосфере - 0,0393-0,0397 %. Углекислый газ составляет 76 % от общей массы глобальных антропогенных выбросов. Количество выброшенного в атмосферу диоксида углерода квотируется.

CO ₂ в отходящих газах из обжиговых печей бывает двух видов:

- продукт разложения известняка/доломита/мела (производство извести);

- продукт горения топлива (стационарное сжигание топлива). Эти выбросы считаются отдельно.

Количественное определение выбросов CO ₂ от производства извести выполняется для отдельных обжиговых печей или по организации в целом одним из следующих методов:

- расчет выбросов CO ₂ на основе данных о расходе карбонатного сырья;

- расчет выбросов CO ₂ на основе данных о производстве извести.

Выбор метода количественного определения выбросов осуществляется организациями, исходя из доступности исходных данных для выполнения расчетов и обеспечения наилучшей точности результатов. Масса карбоната, израсходованного в обжиговой печи за отчетный период, определяется по результатам измерений (взвешивания) карбонатного сырья за вычетом содержания влаги и примесей. Значение коэффициента выбросов для карбоната принимается по таблице 6.1 приложения 2 к методическим указаниям или при отсутствии необходимых данных рассчитывается как стехиометрическое отношение молекулярной массы CO ₂ к молекулярной массе карбоната [50].

Степень кальцинирования карбоната определяется на основе фактических измерений содержания карбонатов в извести, отнесенных к общему количеству, израсходованных карбонатов за отчетный период, выраженных в тоннах, а при отсутствии фактических данных принимается для всего карбонатного сырья равным 1,0 (или 100 %). Поправка (уменьшение) количества выбросов CO ₂ от производства извести, связанная с неполным кальцинированием карбонатов удаленных с известковой пылью и другими сопутствующими продуктами и отходами производства, осуществляется в случае, если в организации имеются фактические данные о степени кальцинировании карбонатов в составе известковой пыли и других сопутствующих отходах. В противном случае, степень кальцинирования известковой пыли принимается равной 1,0 (или 100 %) [50].

Основные химические реакции в производстве извести:

CaCO ₃  CaO + CO ₂

При декарбонизации 1 т чистого CaCO ₃ образуется 0,56 т CaO и 0,44 т CO ₂. В пересчете на 1 т извести 0,44  100/56 = 0,785 т CO ₂.

MgCO 3CaCO 3		CaO  MgO	+	2CO 2
184,3		96,3		88

На 0,963 т CaO  MgO образуется 0,880 т CO ₂, соответственно, на 1 т доломитовой извести выбрасывается 0,913 т CO ₂. Это теоретические расчеты, в карбонатных породах содержание CaCO ₃ + MgCO ₃ 84-98 %, поэтому при изменении соотношения CaCO ₃ + MgCO ₃ необходимо сделать перерасчет. Чем выше степень обжига, тем больше выделяется CO ₂[9].

Стационарное сжигание топлива - источник выбросов парниковых газов, включает выбросы CO ₂ в атмосферу, возникающие в результате сжигания всех видов газообразного, жидкого и твердого топлива в обжиговых печах для осуществления технологических операций.

Химические реакции сжигания топлива.

CH ₄ + 2O ₂  2H ₂О + CO ₂ (полное горение природного газа)

СH ₄ + 2O ₂  CO ₂ + 2H ₂O + CO + C

C + O ₂  CO ₂ (полное горение твердого и жидкого топлива).

Количество CO ₂, выделяющегося при горении топлива, зависит от степени обжига материала (чем выше степень обжига, тем выше расход топлива), от полноты сгорания топлива. Выбросы диоксида углерода с учетом вида обжигаемого материала и расхода топлива на разных типах печей представленные предприятиями Союза производителей извести приведены в таблице 3.18. Большие значения соответствуют выбросам при получении извести с содержанием активных окислов кальция и магния более 90 %, меньшие значения получаются при содержании активных окислов кальция и магния от 80 %. Парниковые газы считаются отдельно от загрязняющих атмосферу веществ. Их показатели могут быть только индикативными. Для установления обоснованных индикативных показателей выбросов CO ₂ проводится бенчмаркинг.

Бенчмаркинг - количественная оценка удельных выбросов парниковых газов, которая измеряется в тоннах эквивалента диоксида углерода на единицу произведенной извести.

Целью установления индикативных показателей является:

- установление целевых показателей углеродоемкости;

- определение национальных бенчмарков развития системы углеродных налогов или квот;

- обоснование проектов, претендующих на зеленое финансирование [45].

Таблица 3.18 - Индикативные показатели выбросы диоксида углерода с учетом вида обжигаемого материала и расхода топлива на разных типах печей

Тип печи	Количество CO 2, т/т
	для кальциевой извести	для доломитовой извести	горения топлива	общий выброс CO 2, т/т
Шахтные печи на твердом топливе	0,630-0,745	0,730-0,867	0,345-0,502	0,975-1,369
Шахтные печи на природном газе	0,630-0,745	0,730-0,867	0,202-0,408	0,832-1,153
Вращающиеся печи с запечным теплообменником	0,630-0,745	0,730-0,867	0,309-0,348	0,939-1,215
Длинные вращающиеся печи по сухому способу	0,630-0,745	0,730-0,867	0,340-0,397	0,970-1,264
Длинные вращающиеся печи по мокрому способу	0,630-0,745	0,730-0,867	0,389-0,502	1,019-1,369

В сахарной промышленности и в производстве соды CO ₂ дымовых газов используется в последующей технологической схеме, поэтому необходимо при расчетах учитывать эти показатели "поглощения".

Результаты отраслевого бенчмаркинга по выбросам CO ₂ за 2017 - 2020 гг. металлургических предприятий, производящих известь для собственного потребления, приведены в таблице 3.19 и на рисунках 3.1, 3.2, 3.3.

Таблица 3.19 - Удельные выбросы CO ₂, т/т продукции

Предприятия	2017 г.	2018 г.	2019 г.	2020 г.	Среднее
1	0,956	0,970	0,958	0,920	0,951
2				0,991	0,991
3	0,987	1,006	1,014	1,013	1,005
4	1,034	1,076	1,014	0,977	1,025
5	1,120	1,139	1,120	1,112	1,123
6	1,154	1,178	1,177	1,156	1,168
7	1,150	1,223	1,214	1,210	1,119
8	1,219	1,223	1,216	1,212	1,217
9	1,299	1,333	1,386	1,380	1,349

В тех случаях, когда производство извести входит в состав предприятия черной металлургии, объем выбросов CO ₂ от производства извести может определяться в совокупности с выбросами CO ₂ от других производств и источников металлургического предприятия [50].

Рисунок 3.1 - Средние (за 2017 - 2020 гг.) показатели выбросов парниковых газов металлургическими предприятиями, производящих известь

Индикативные показатели выбросов парниковых газов показаны на рисунках 3.2 и 3.3.

ШПгаз - шахтная печь на природном газе; ВПЗТ - вращающаяся печь с запечным теплообменником; ДВПсс - длинная вращающаяся печь по сухому способу; ШПтв.топ. - шахтная печь на твердом топливе; ДВПмс - длинная вращающаяся печь по мокрому способу

Рисунок 3.2 - Индикативные показатели удельных выбросов CO ₂ (для известняка/мела)

ШПгаз - шахтная печь на природном газе; ВПЗТ - вращающаяся печь с запечным теплообменником; ДВПсс - длинная вращающаяся печь по сухому способу; ШПтв.топ. - шахтная печь на твердом топливе; ДВПсс - длинная вращающаяся печь по мокрому способу

Рисунок 3.3 - Индикативные показатели удельных выбросов CO ₂ (для доломита)

3.4 Побочные продукты в производстве извести

Перед подачей в печь карбонатные породы подвергаются грохочению по нижнему размеру (кроме длинных вращающихся печей по мокрому способу). Отсев, полученный при этом, отправляется в дробильно-сортировочный цех, в дальнейшем используется для получения известняковой муки, в качестве наполнителя в строительных растворах, в цементном производстве для приготовления шихты.

В процессе обжига встречным потоком отходящих газов выносятся твердые частички обжигаемого известняка/доломита/мела. Они осаждаются в очистительном оборудовании: крупные - в пылевых камерах, скрубберах, более мелкие - в циклонах, рукавных фильтрах, электрофильтрах.

Частички пыли, собранные в пылевых камерах перед циклонами, имеет активность CaO + MgO 8-18 %. Этот материал используется для отсыпки и укрепления дорог. Пыль, полученная после циклонов, электрофильтров, рукавных фильтров технологической линии обжига имеет активность 12-28 %, используется для раскисления почв, обеззараживания водоемов в рыбоводческих хозяйствах.

Известковая пыль, собранная в аспирационных системах при работе разгрузочно-загрузочного линий транспортировки готовой продукции, при классификации дробленой и молотой извести, по своим качествам соответствует товарной извести. Эта пыль возвращается в технологический процесс.

На предприятиях сахарной промышленности, производства соды, известь отправляется из печи в гидратор для получения известкового молока. Непогасившиеся зерна из гидратора складируют на специальных площадках, в дальнейшем используются для строительных и дорожных работ.

3.5 Использование воды

Вода, используемая в производстве извести, циркулирует в замкнутых системах и сбросов с предприятий в водные объекты не происходит. Вода в производстве извести используется:

- для промывки известняка, содержащего глину и песок;

- для добавления в шихту при мокром способе обжига;

- для охлаждения барабанных холодильников;

- для охлаждения горелок;

- для гашения извести в гидраторах.

При проектировании некоторых заводов была заложена операция промывки породы. На данный момент в известковом производстве эта операция не осуществляется. Вода, применяемая для охлаждения оборудования, является оборотной, после отстаивания в отстойниках, прошедшая очистку от твердых частиц и охлажденная в градирнях возвращается в технологический процесс. Вода, используемая при мокром способе обжига и при гашении извести, не вносит вклад в образование сточных вод, она полностью испаряется на стадиях технологических процессов. В данное время для охлаждения горелок используются масла, которые тоже циркулируют в замкнутых линиях.

В технологических процессах производства извести промышленные сточные воды не образуются. Однако на таких предприятиях происходит образование хозяйственно-бытовых сточных вод: функционируют туалеты, душевые, столовые, комнаты отдыха, административные корпуса и др.

В тех случаях, когда предприятия по производству извести осуществляют очистку хозяйственно-бытовых сточных вод, образующихся на промплощадке, на собственных очистных сооружениях, они могут руководствоваться подходами, описанными в ИТС 8-2022 [62].

3.6 Шум

Шум является одним из наиболее распространенных неблагоприятных факторов производственной среды. Источниками шума при производстве извести являются:

- подача известняка/мела/доломита в печь, работа скиповых устройств;

- работа ленточных транспортеров, шнековых конвейеров;

- работа вращающейся печи и вращающегося холодильника;

- дымососы, вентиляторы, вытяжки;

- дробилки, мельницы, грохота, классификаторы, пневмотранспорт, вибраторы. Длительное воздействие шума отрицательно влияет на слух человека, угнетает его нервную систему, способствует переутомлению, снижению производительности труда, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, приводит к возникновению профзаболеваний.

Для снижения шума на производстве необходимо создать препятствия для его распространения: закрытые здания, стены, перегородки, звукоизолирующие и звукопоглощающие кожуха для оборудования [18]. Средние значения уровня шума, измеренные на рабочих местах предприятий, входящих в состав Союза производителей извести, приведены в таблице 3.20.

Таблица 3.20 - Средние значения уровня шума, измеренные на рабочих местах в цехе обжига

Рабочее место	Единица измерений	Фактические значения уровня шума	Нормативные значения уровня шума
Обжигальщик извести	дБА	72-81	80
Загрузчик известняка	дБА	76-84	80
Выгрузчик извести	дБА	70-81	80
Транспортировщик извести	дБА	70-77	80
Грохотовщик	дБА	68-89	80
Дробильщик	дБА	67-89	80

3.7 Экологический менеджмент

Достижение баланса между окружающей средой, обществом и экономикой - главная задача системы экологического менеджмента. Устойчивое развитие как цель достигается за счет баланса между тремя этими составляющими.

Ожидания общества в отношении устойчивого развития, прозрачности и подотчетности развивались наряду с ужесточением законодательства, растущим воздействием загрязнений на окружающую среду, неэффективным использованием ресурсов, неправильным управлением отходами, климатическими изменениями, деградацией экосистем и потерей биологического разнообразия. Системный подход к экологическому менеджменту дает в долгосрочной перспективе создание условий для устойчивого развития.

Ключевыми методами по ГОСТ Р ИCO 14001-2016 "Система экологического менеджмента. Требования и руководство по применению" являются:

- идентификация экологических аспектов производства;

- укрепление системы производственного экологического мониторинга и контроля;

- разработка и выполнение программ экологического контроля и достижения результатов;

- разработка и внедрение процедур, необходимых для обеспечения соответствия организации требованиям нормативов, установленных на основе технологических показателей.

Экологический менеджмент на предприятиях по производству извести предусматривает порядок проведения мероприятий с целью:

- обеспечения безопасной работы технологического оборудования,

- эффективное потребление сырья, материалов, топлива, электроэнергии;

- снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

- снижение образования отходов;

- организация водооборотных циклов;

- исключение случаев возникновения нештатных ситуаций с выбросами загрязняющих веществ.

Методы предотвращения загрязнений могут оказаться результативными и экономически выгодными. Это относится к методам изменения технологических решений - автоматизированный контроль производственных процессов, использование образующихся отходов, увеличение производительности оборудования. В соответствии с приказом Минприроды РФ N 871 от 19 ноября 2021 года "Об утверждении Порядка проведения инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, корректировки ее данных, документирования и хранения данных, полученных в результате проведения таких инвентаризации и корректировки" выбросы в атмосферу стационарных источников подлежат федеральному учету. Детализированные требования к технологическим показателям устанавливаются с учетом технологических показателей. Для производства извести показатели приведены в Нормативном документе в области охраны окружающей среды "Технологические показатели наилучших доступных технологий в производстве извести", документ утвержден приказом Минприроды РФ N 208 от 02.04.2019 г. [35], который подлежит актуализации в течение 6 месяцев с момента утверждения настоящего Справочника НДТ.

Производственный экологический контроль

Производственный экологический контроль (ПЭК) проводится с целью обеспечения наиболее безопасной работы технологического оборудования, соблюдения установленных нормативов выбросов, сбросов, образования отходов производства и потребления, выполнения требований природоохранного законодательства в сфере охраны окружающей среды, направленных на рациональное использование и восстановление природных ресурсов.

Программа производственного экологического контроля (программа ПЭК) определяет основные положения к организации и проведению ПЭК, обеспечивающие выполнение хозяйствующими субъектами требований природоохранительного законодательства и мероприятий по охране окружающей среды. ПЭК разрабатывается в соответствии с Приказом Минприроды России от 18.02.2022 г. N 109 "Об утверждении требований к содержанию программы производственного экологического контроля, порядка и сроков представления отчета об организации и о результатах осуществления производственного экологического контроля", ГОСТ Р 56061-2014 Производственный экологический контроль. Требования к программе производственного экологического контроля.

В соответствии со ст. 31.1 Федерального закона N 453-ФЗ от 27.12.2019 г. ПЭК является неотъемлемой частью заявки на комплексное экологическое разрешение (КЭР) с обязательным утверждением ее регулятором при получении КЭР. Предприятия, осуществляющие хозяйственную и (или) иную деятельность на объектах I категории, обязаны получить комплексное экологическое разрешение.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "статья 31.1 Федерального закона от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды", в редакции Федерального закона от 27 декабря 2019 г. N 453-ФЗ "О внесении изменений в статьи 11 и 18 Федерального закона "Об экологической экспертизе" и Федеральный закон "Об охране окружающей среды"

Комплексное экологическое разрешение выдается на отдельный объект, оказывающий негативное воздействие на окружающую среду, на основании заявки, подаваемой в уполномоченный Правительством Российской Федерации федеральный орган исполнительной власти.

Заявка на получение комплексного экологического разрешения должна содержать следующую информацию:

- наименование, организационно-правовая форма и адрес (место нахождения) юридического лица или фамилия, имя, отчество (при наличии), место жительства индивидуального предпринимателя;

- код объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду;

- вид основной деятельности, виды и объем производимой продукции (товара);

- информация об использовании сырья, воды, электрической и тепловой энергии;

- сведения об авариях и инцидентах, повлекших за собой негативное воздействие на окружающую среду и произошедших за предыдущие семь лет;

- нормативы допустимых выбросов, нормативы допустимых сбросов высокотоксичных веществ, веществ, обладающих канцерогенными, мутагенными свойствами (веществ I, II класса опасности), при наличии таких веществ в выбросах, сбросах загрязняющих веществ;

- проект программы производственного экологического контроля.

Требования к программе производственного экологического контроля регламентированы законодательно в ст. 67 N 7-ФЗ [64]: согласно положениям закона, программа ПЭК должна содержать сведения:

- об инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и их источниках;

- об инвентаризации сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду и их источниках;

- об инвентаризации отходов производства и потребления и объектах их размещения;

- о подразделениях и/или должностных лицах, отвечающих за осуществление ПЭК;

- о собственных и/или привлекаемых лабораториях, аккредитованных в соответствии с законодательством РФ об аккредитации в национальной системе аккредитации;

- о периодичности и методах осуществления производственного экологического контроля, местах отбора проб и методиках (методах) измерений.

Производство извести относится к материало- и энергоемким процессам, связанным со значительными выбросами в атмосферу, кроме этого на окружающую среду могут воздействовать шум и вибрация. В настоящее время к I категории отнесены все предприятия производства извести с производительностью 50 тонн извести в сутки.

Регулярному наблюдению на предприятиях по производству извести подлежат:

- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных организованных источников;

- выбросы загрязняющих веществ от неорганизованных стационарных источников (как правило, расчетный метод);

- содержание загрязняющих веществ на границе санитарно-защитной зоны предприятия;

- шумовое воздействие на границе санитарно-защитной зоны предприятия.

Ключевыми (значимыми) загрязняющими веществами, попадающими в атмосферу, являются пыль, оксиды азота и оксиды серы, углерода оксид. В очень незначительных количествах в воздух могут выбрасываться полихлорированные дибензодиоксины и дибензофураны, углерод, содержащийся в органических соединениях, металлы, хлористый и фтористый водород. Количество ЗВ зависит от вида используемых карбонатных пород и топлива, типа обжиговой печи.

В соответствии с Приказом Минприроды России от 18.02.2022 г. N 109 "Об утверждении требований к содержанию программы производственного экологического контроля, порядка и сроков представления отчета об организации и о результатах осуществления производственного экологического контроля" [65] в ПЭК должен быть представлен план-график проведения наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха с указанием измеряемых ЗВ, периодичности, мест и методов отбора проб, используемых методов и методик измерений для объектов, включенных в перечень, предусмотренный п. 3 ст. 23 Федерального закона N 96-ФЗ от 4 мая 1999 г. "Об охране атмосферного воздуха".

3.8 Энергетический менеджмент

Система энергетического менеджмента (СЭнМ) включает в себя организационную структуру, деятельность по планированию, распределение ответственности, практики, процедуры, процессы и ресурсы. Как и любая другая система менеджмента (менеджмента качества экологического менеджмента, менеджмента безопасности и охраны труда и др.), система энергетического менеджмента наиболее результативна в том случае, когда она органично встроена в общую систему менеджмента организации, а приоритет высокой энергетической эффективности присутствует в процессах принятия решений в компании. Достижение высоких показателей не зависит от того, является ли система энергетического менеджмента сертифицированной на соответствие российскому (ГОСТ Р ИCO 50001-2012) стандарту. Российское законодательство не требует обязательной сертификации систем энергетического менеджмента. Таким образом, решение о необходимости процедуры сертификации, хотя и дающей вполне определенную ценность независимой оценки внедренной системы и дополнительные инструменты ее совершенствования, остается на усмотрение каждого предприятия. Необходимо принимать во внимание, что любые методики и стандарты носят рекомендательный характер. Внедрение в конкретной организации всегда требует учета ее специфики. Преимущества применения инструментов энергоменеджмента проявляются при внедрении и поддержании функционирования системы энергетического менеджмента.

В состав СЭнМ входят следующие элементы:

- обязательства высшего руководства;

- разработка и принятие энергетической политики (политики в области энергоэффективности);

- организация учета и мониторинга, энергетические аудиты, определение базовой линии энергопотребления, использование методов визуализации и построение моделей, бенчмаркинг;

- планирование, в том числе выбор значимых энергопотребителей и энергетический анализ;

- установление целей и задач, показателей энергетической результативности (показатели удельного потребления энергоресурсов на единицу выпускаемой);

- определение возможностей для улучшений и формирование плана энергосберегающих мероприятий (программы энергосбережения) с оценкой их ожидаемой экономической эффективности по одному или нескольким параметрам (срок окупаемости, чистый доход, индекс рентабельности и т.д.);

- операционный контроль, критические операционные параметры и технические проверки;

- проектирование;

- закупки;

- внедрение энергосберегающих мероприятий с дальнейшим мониторингом последовательного повышения энергоэффективности, соблюдения требований процедур и пр., включая определение полученного энергосберегающего эффекта в сопоставимых условиях;

- проверки результативности, в том числе внутренние аудиты; оценка со стороны руководства; подготовка периодической декларации об энергоэффективности;

- обеспечение вовлеченности персонала, в том числе информирование, обучение и повышение квалификации; создание системы рационализаторских предложений; создание системы мотивации;

- разработка и соблюдение процедур, в том числе организационная структура; документирование и ведение записей.

Для предприятий решение о внедрении системы энергетического менеджмента должно приниматься на основании анализа текущей ситуации и определения приоритетных (реалистичных, позволяющих добиться значимого эффекта) направлений повышения эффективности использования энергии. При проведении такого анализа целесообразно использовать рекомендации относительно возможностей сокращения затрат энергии на всех этапах производства и ГОСТ Р 56828.23-2017 "НДТ Производство извести. Аспекты повышения энергетической эффективности" [56].