Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий

Раздел 4 Определение наилучших доступных технологий

Термин "наилучшие доступные технологии" определен в Федеральном законе "Об охране окружающей среды" [7].

Под "технологией" понимается как используемая технология, так и способ, с помощью которого объект спроектирован, построен, эксплуатируется и выводится из эксплуатации; это не только технология производства, но и различные технические и нетехнические методы (экологический менеджмент, управленческие решения) достижения поставленных целей.

Под "доступной" понимается экономически целесообразная и неуникальная технология, которая достигла уровня, позволяющего обеспечить ее внедрение в цементной промышленности с учетом экономической и технической обоснованности, принимая во внимание затраты и преимущества.

Под "наилучшей" понимается технология, в максимальной мере обеспечивающая охрану окружающей среды и сбережение ресурсов (сырья, воды, энергии).

Отнесение технологий к НДТ регулируется приказом Минпромторга России от 23 августа 2019 года N 3134 [9]. При определении технологических процессов, оборудования, технических способов и методов в качестве наилучшей доступной технологии члены рабочей группы должны рассмотреть их на предмет соответствия следующим критериям:

а) наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу времени или объем производимой продукции (товара), выполняемой работы, оказываемой услуги либо уровень, соответствующий другим показателям воздействия на окружающую среду, предусмотренным международными договорами Российской Федерации;

б) экономическая эффективность внедрения и эксплуатации;

в) применение ресурсо- и энергосберегающих методов;

г) период внедрения;

д) промышленное внедрение технологических процессов, оборудования, технических способов и методов на двух и более объектах в Российской Федерации, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

В первую очередь рассматривается критерий промышленного внедрения процессов, оборудования, технических способов, методов на двух и более объектах в Российской Федерации, затем остальные критерии. Члены ТРГ при отнесении технологий к НДТ в дополнение к Методическим рекомендациям могут использовать международные информационно-технические справочники НДТ, соответствующую научную литературу, статистические сборники, результаты научно-исследовательских и диссертационных работ, иные источники.

Производство цемента может осуществляться различными способами, различающимися потреблением тепла (топлива), энергии и природных материальных ресурсов. Сам процесс производства сопровождается эмиссией в окружающую среду различных веществ и факторов, оказывающих негативное влияние на экологию: пыли, вредных и токсичных газов, соединений металлов, органических веществ, шума, запаха и т.п.

4.1 Система экологического менеджмента

Система экологического менеджмента (СЭМ) представляет собой часть системы менеджмента организации, необходимую для разработки и внедрения экологической политики и управления экологическими аспектами. СЭМ является формальной основой для улучшения экологических показателей, более рационального функционирования производства и мощным инструментом для сокращения отходов и повышения эффективности без потери прибыли. При этом следует руководствоваться соблюдением требований природоохранного законодательства ГОСТ Р ИСО 14001-2016 "Системы экологического менеджмента" [85], который идентичен международному стандарту ISO 14001:2015 [86].

Экологический аспект - ключевое понятие СЭМ, позволяющее соотнести деятельность организации и ее взаимодействие с окружающей средой (ОС). Экологический аспект рассматривается как элемент деятельности организации, ее продукции или услуг, который может взаимодействовать с ОС.

Для промышленных предприятий приоритетные экологические аспекты идентифицируются в результате анализа таких факторов воздействия на окружающую среду, как:

- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

- сбросы загрязняющих веществ в водные объекты;

- образование отходов;

- потребление энергии, сырья и материалов.

Ключевыми принципами СЭМ являются предотвращение загрязнения и последовательное улучшение.

Предотвращение загрязнения ОС предполагает использование процессов, практических методов, подходов, материалов, продукции или энергии для того, чтобы избежать, уменьшить или контролировать (отдельно или в сочетании) образование, выброс или сброс любого типа загрязняющих веществ или отходов, чтобы уменьшить отрицательное воздействие на ОС. Предотвращение загрязнения может включать уменьшение или устранение источника, изменение процесса, продукции или услуги, эффективное использование ресурсов, замену материалов и энергии, повторное использование, восстановление, вторичную переработку, утилизацию и очистку.

Последовательное улучшение - периодический процесс совершенствования СЭМ с целью улучшения общей экологической результативности, согласующийся с экологической политикой организации.

Процесс последовательного улучшения реализуется путем постановки экологических целей и задач, выделения ресурсов и распределения ответственности для их достижения и выполнения, разработки и реализации программ экологического менеджмента. При этом экологические задачи и детализированные требования к их результативности должны ставиться с учетом технологических показателей НДТ.

На конкретном предприятии система экологического менеджмента должна предусматривать разработку экологической политики, планирование технических решений и их материальное обеспечение, в том числе обучение персонала и ведение соответствующей документации. Постоянный мониторинг даст возможность определить и оценить перспективы внедрения НДТ с учетом требований к охране окружающей среды, спрогнозировать затраты и эффективность от внедрения новых технологий.

Действенность СЭМ обеспечивается путем разработки, внедрения и соблюдения основных процедур, необходимых для управления экологическими аспектами. Процедура представляет собой определенный способ осуществления действия или процесса. Процедуры могут быть документированными или недокументированными. Процедуры определяют последовательность операций и важные факторы этапов различных видов деятельности. В процедуры могут быть включены рабочие критерии нормального выполнения этапа, действия в случае отклонения от нормы или критерии выбора последующих этапов.

Совершенствование системы экологического менеджмента на основе ISO 14001 состоит из четырех этапов:

1. Планирование - разработка мероприятий и процессов для улучшения экологических показателей.

2. Внедрение запланированных мероприятий и процессов.

3. Проверка эффективности проведенных действий.

4. Корректировка и улучшение проводимых мероприятий с целью повышения их эффективности.

Это стимулирует повышение эффективности, позволяет расти и дает предприятию ряд других полезных преимуществ.

НДТ предусматривает регулярное повышение квалификации персонала для качественного выполнения работ и осознания своей роли в процессе охраны окружающей среды. Для этого необходимо разработать стандарт организации по процессу обучения персонала, который должен предусматривать:

- графики обучения, программы повышения квалификации персонала (стажировки, переподготовки);

- проведение обучения на базе учебных заведений, имеющих соответствующие лицензии в области образования;

- проведение периодической проверки знаний персонала.

Разработка и реализация системы экологического менеджмента СЭМ включает все нижеперечисленные элементы:

а) ответственность высшего руководства;

б) принятие высшим руководством экологической политики, которая включает требование постоянного улучшения (экологической результативности) производства;

в) планирование и внедрение необходимых процедур, целей и задач с учетом финансовых планов и инвестиций;

г) внедрение следующих процедур:

1) структура и распределение ответственности;

2) обучение, осведомленность и компетентность персонала;

3) коммуникации;

4) вовлечение в процесс развития СЭМ всех сотрудников;

5) документирование;

6) эффективный процессный контроль;

7) программа технического обслуживания;

8) готовности к нештатным ситуациям и авариям;

9) гарантии обязательного соблюдения требований природоохранного законодательства;

д) проверка и корректирующие действия по следующим позициям:

1) мониторинг и измерения;

2) корректирующие и предупреждающие действия;

3) ведение записей;

4) независимый (где осуществимо) внутренний аудит, чтобы определить, соответствует ли СЭМ заложенным изначально принципам, должным ли образом она внедрена и функционирует;

е) регулярный анализ и пересмотр СЭМ высшим руководством на предмет ее пригодности, адекватности и эффективности (действенности);

ж) разработка более чистых технологий;

з) воздействие на окружающую среду при выводе установки из эксплуатации должно учитываться на стадии проектирования нового завода;

и) проведение, где осуществимо, регулярного отраслевого сравнительного анализа (бенчмаркинга) с учетом таких параметров, как энергетическая эффективность и энергосбережение, выбор сырьевых и вспомогательных материалов, характеристики выбросов в атмосферу, сбросов сточных вод, потребления воды и образования отходов.

СЭМ может быть разработана и внедрена на предприятии с целью обеспечения ее работоспособности, а может (но не обязательно) быть сертифицирована в установленном порядке на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 14001.

4.2 Система энергетического менеджмента

Международная Организация по Стандартизации (ISO) выпустила стандарт ISO 50001(50001:2011), аккумулирующий передовой опыт и выводящий на международный уровень методологию системы энергоменеджмента, которая ранее была представлена национальными стандартами ряда стран. Российский стандарт ГОСТ Р ИСО 50001-2012 [87] является аутентичным переводом стандарта ISO 50001:2011 [88]. В настоящее время действует новый международный стандарт ISO 50001:2018 [89].

Опыт российских и зарубежных компаний свидетельствует о том, что в течение многих лет (с 80-х гг. ХХ в.) требования, относящиеся к повышению энергоэффективности производства, включались в существующие системы менеджмента - как правило (но не исключительно), в системы экологического менеджмента. Стандарты систем энергетического и экологического менеджмента разработаны таким образом, чтобы обеспечить совместимость этих систем.

В контексте наилучших доступных технологий энергетический менеджмент приобретает особую важность, так как СЭнМ позволяет сформулировать обоснованные цели и задачи в области повышения эффективности использования энергии на предприятии и обеспечить их достижение (решение) путем реализации программ, охватывающих все стадии производственного процесса, - от планирования закупок оборудования до организации отгрузки готовой продукции. В соответствии со ст. 28 (пункт 4) 219-ФЗ [84] "применение ресурсо- и энергосберегающих методов" отнесено к ключевым критериям "достижения целей охраны окружающей среды для определения наилучшей доступной технологии".

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "пункт 4 статьи 28.1 Федерального закона от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды", в редакции Федерального закона от 21 июля 2014 г. N 219-ФЗ"

Для энергоемких отраслей, к которым относится и производство цемента, значимость систем энергетического менеджмента весьма высока.

Система энергетического менеджмента (СЭнМ) представляет собой часть системы менеджмента организации и включает набор (совокупность) взаимосвязанных или взаимодействующих элементов, используемых для разработки и внедрения энергетической политики и энергетических целей, а также процессов и процедур для достижения этих целей.

Системный подход к энергоменеджменту предполагает выстраивание процессов с учетом рекомендаций стандарта ISO 50001, учитывающего лучшие мировые практики. Ряд крупнейших компаний уже подтвердил соответствие своих систем энергоменеджмента его положениям. Стоимость энергоресурсов сегодня - основная контролируемая статья затрат, а управление энергоресурсами и энергосбережение выступают одними из самых актуальных процессов для современного предприятия. Для их успешной реализации компании создают и развивают подразделения энергоменеджмента с надежной методологической основой, подтвержденной независимым аудитом.

ISO 50001 устанавливает требования к типам потребителей энергии и расходу энергии, включая измерения, документацию и отчетность, проектирование и практику закупок оборудования, систем, процессов и привлечения персонала, связанного с энергорезультативностью. Стандарт применим ко всем типам организаций независимо от их размера и отраслевой принадлежности, он не содержит заранее установленных критериев энергоэффективности. Он лишь рекомендует, что необходимо делать в рамках реализации мероприятий энергоменеджмента.

ISO 50001 рассматривает улучшение энергетической результативности и подход системы менеджмента к управлению энергией. СЭнМ использует взаимосвязанные элементы, такие как показатели энергетической результативности (ПЭР) и базовые энергетические уровни в качестве средства для демонстрации измеримых улучшений в энергоэффективности или энергопотреблении, связанных с использованием энергии.

При использовании инструментов СЭнМ первоочередное внимание следует уделять тем элементам деятельности организации, которые обусловливают наибольшее потребление энергии в производстве или обладают наибольшим потенциалом повышения энергоэффективности производства, расширения энергообмена с другими сторонами (например, утилизации тепла отходящих газов для отопления, в том числе, сторонних объектов) и использования энергии возобновляемых источников.

Для определения измеряемых результатов, относящихся к энергетической эффективности, использованию энергии и потреблению энергии, применяется термин "энергетическая результативность".

Процесс улучшения реализуется путем постановки энергетических целей и задач, выделения ресурсов и распределения ответственности для их достижения и выполнения (разработки и реализации программ энергетического менеджмента или программ повышения энергоэффективности, которые в РФ часто называют программами энергосбережения).

С точки зрения наилучших доступных технологий основные численные показатели обычно представляют как удельное потребление энергии (в расчете не единицу продукции) - как на отдельных стадиях (наиболее энергоемких), так и в процессе производства в целом. Именно в размерности сокращения удельных затрат энергии топлива, пара, электроэнергии и другого обычно ставятся цели и задачи повышения энергоэффективности, важные для обеспечения соответствия предприятий НДТ.

В связи с тем, что для постановки и проверки выполнения задач СЭнМ необходимо обеспечить мониторинг и измерение показателей, связанных с потреблением и использованием энергии, разработка программ энергетического менеджмента предполагает и совершенствование практики учета и контроля, включая выбор, обоснование и организацию измерений ключевых параметров.

Особенности российского климата (в том числе и региональные) определяют достаточно существенные отличия в потреблении энергии, необходимой для подготовки сырья, материалов, отопления производственных помещений, от показателей, характерных, например, для западноевропейских компаний, выпускающих цемент. Но для постановки обоснованных целей и задач в области повышения энергоэффективности производства необходимо четко знать и документировать распределение потребления энергии на различные нужды.

В общем случае в состав СЭнМ входят следующие взаимосвязанные элементы:

- энергетическая политика;

- планирование (цели, задачи, мероприятия), программа СЭнМ;

- внедрение и функционирование, управление операциями;

- взаимодействие и обмен информацией;

- мотивация персонала;

- подготовка и обучение персонала;

- внутренний аудит СЭнМ;

- анализ и оценка СЭнМ руководством организации.

Действенность СЭнМ обеспечивается путем разработки, внедрения и соблюдения основных процедур, то есть документированных способов осуществления действия или процесса. Процедуры определяют последовательность операций и важные факторы этапов различных видов деятельности и по своему назначению аналогичны процедурам, используемым в рамках систем менеджмента качества и систем экологического менеджмента (см. раздел "Системы экологического менеджмента").

В то же время с системами энергетического менеджмента связан ряд преимуществ, в том числе:

- повышение энергоэффективности использования энергии, обеспечение соответствия нормативным требованиям и добровольным обязательствам;

- сокращение негативного воздействия на окружающую среду за счет снижения выбросов и сбросов загрязняющих веществ и потерь тепла, обусловленных использованием энергии;

- повышение конкурентоспособности, в особенности в условиях растущих цен на энергию;

- дополнительные возможности снижения эксплуатационных затрат и повышения качества продукции;

- повышение уровня доверия регулирующих органов к предприятию, что может привести к снижению нагрузки, связанной с государственным контролем;

- улучшение мотивации персонала;

- повышение привлекательности компании для сотрудников, потребителей и инвесторов.

В связи с тем, что воздействие предприятий по производству цемента в значительной степени обусловлено именно высокой энергоемкостью технологических процессов, системы энергетического менеджмента следует считать как инструментами повышения энергоэффективности, так и инструментами сокращения негативного воздействия на ОС.

СЭнМ может быть разработана и внедрена на предприятии с целью обеспечения ее работоспособности, а может (но не обязательно) быть сертифицирована в установленном порядке на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 50001.

4.3 Обзор современных технологий, направленных на улучшение экологичности и ресурсоэффективности производства цемента

По экономическим соображениям для снижения энергозатрат и повышения энергоэффективности на предприятиях следует начинать с осуществления первичных технических решений, интегрированных в технологический процесс. К первичным мерам следует отнести:

- Оптимизацию процессов обжига и охлаждения портландцементного клинкера;

- Повышение однородности состава сырья;

- Повышение точности дозировки топлива;

- Регулирование газодинамического режима работы печи и холодильника;

- Использование компьютерных систем управления агрегатами.

Рассматривая принципы обеспечения энергоэффективности (разработка и внедрение систем менеджмента, обеспечивающих высокую энергоэффективность; выявление ключевых аспектов обеспечения энергоэффективности и возможностей энергосбережения; последовательное совершенствование энергоэффективности; системный подход к обеспечению энергоэффективности; сравнительный анализ или бенчмаркинг), применительно к производству цемента можно выделить следующие пути снижения энергозатрат:

- использование "нетрадиционных" сырьевых компонентов;

- использование альтернативного топлива;

- утилизация тепла отходящих газов для выработки электрической энергии;

- снижение доли клинкера в цементе;

- использование новых перспективных видов цементов;

- технологический прогресс и инновации.

4.3.1 Снижение удельных расходов сырьевых материалов на производство 1 т портландцементного клинкера и портландцемента

Общие сведения о современных уровнях использования сырьевых материалов для производства 1 т портландцементного клинкера и портландцемента представлены в разделе 3.2.

Требования к химико-минералогическому составу портландцементного клинкера не позволяют в заметной степени сократить удельный расход сырьевых компонентов для его производства.

Значительно больший эффект достигается при замене природных материалов на отходы/материалы из отходов производства других отраслей промышленности. Так, шлаки черной и цветной металлургии или нефелиновый шлам в зависимости от своего химического состава могут заменить до 80 % карбонатного или алюмосиликатного компонента в составе сырьевой смеси для производства портландцемента, золошлаковые отходы - до 50 % карбонатного и до 70 % алюмосиликатного компонента, железосодержащие хвосты, шламы и пыли черной металлургии - до 100 % железосодержащего компонента сырьевой смеси.

При помоле цемента добавка доменного гранулированного шлака может заменить до 80 % портландцементного клинкера, зола-уноса тепловых электростанций, работающих на угольном топливе, - до 40 % клинкера. Отход производства минеральных удобрений - фосфогипс и гипс, образующийся в результате десульфуризации дымовых газов тепловых электростанций, - может заменить до 100 % природного гипса или ангидрита, используемого при помоле цемента в качестве регулятора сроков схватывания. Количество отходов/материалов из отходов, которые могут быть введены в состав цемента при его помоле, ограничивается только требованиями стандартов на конкретный вид цемента, требованиями потребителей к составу цемента и стоимостью вводимой добавки.

Использование промышленных отходов/материалов из отходов в качестве сырьевых материалов при производстве цемента, как правило, приводит к снижению удельного расхода тепла на обжиг 1 т портландцементного клинкера, повышению производительности вращающейся печи, снижению энергоемкости получаемого цемента.

При использовании некоторых видов альтернативных сырьевых материалов для обжига портландцементного клинкера могут возникнуть проблемы повышенной эмиссии тяжелых летучих металлов из печи для обжига клинкера или проблемы образования внутреннего кругооборота легкоплавких щелочных соединений во вращающейся печи, затрудняющих процесс обжига и приводящих к аккумулированию вредных компонентов и их повышенной эмиссии.

При использовании промышленных отходов/материалов из отходов в качестве сырьевых компонентов необходимо осуществлять периодический мониторинг содержания нежелательных компонентов в их составе и использовать систему обеспечения качества поставляемых отходов/материалов из отходов с целью минимизации содержания нежелательных компонентов.

Вся пыль, уловленная в процессе производства цемента, должна быть возвращена в технологический процесс. При невозможности возврата пыли в место ее образования (например, пыль, уловленная в байпасной системе или высокощелочная пыль печных электрофильтров) необходимо осуществлять ее введение в состав цемента в качестве вспомогательного компонента или технологической добавки.

4.3.1.1 Использование отходов/материалов из отходов производства в качестве сырьевых материалов при производстве портландцементного клинкера и цемента

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 SO ₂. То же самое относится к другим веществам: азоту, металлам, органическим соединениям, хлорсодержащим материалам.

Ограничение хлорсодержащих соединений снижает вероятность образования хлоридов щелочных металлов и хлоридов других металлов, вызывающих образование настылей в печи и сбой режимов ее 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 пыли.

Различные типы отходов/материалов из отходов могут заменять топливо и сырьевые материалы. Однако требуются тщательный контроль и определение характеристик отходов/материалов из отходов. Альтернативные 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 ее подачу в печь. Отходы/материалы из отходов, 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/материалов из отходов, заменяющих часть сырьевых материалов, требуется осуществлять систематический контроль.

Внимательный выбор топлива и сырьевых материалов может ограничить содержание веществ, увеличивающих количество выбросов.

Применение пригодных отходов/материалов из отходов допустимо, когда имеется уверенность, что все органические включения выгорают полностью и гарантируется надлежащий контроль за подачей отходов/материалов из отходов и снижением количества выбросов, особенно металлов и диоксинов.

4.3.2 Снижение удельного расхода топлива на обжиг 1 т портландцементного клинкера

Общие сведения о современных расходах топлива на обжиг 1 т портландцементного клинкера представлены в разделе 3.3.

Удельный расход тепла и топлива на обжиг клинкера зависит прежде всего от способа производства цемента. 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.

Выбор способа производства зависит от влажности сырьевых материалов. На современных цементных заводах при использовании сырьевых материалов с влажностью менее 8,5 % их сушка может быть полностью осуществлена отходящими газами в четырех- или пятиступенчатых циклонных теплообменниках без дополнительного тепла. При использовании сырья с влажностью более 8,5 % необходимо снижать количество ступеней циклонного теплообменника с целью использования для сушки более горячих дымовых газов.

Удельный расход тепла на обжиг клинкера может быть снижен путем внедрения и оптимизации различных технологий в печной системе. На потребление энергии современными цементными печами влияют различные факторы: свойства сырьевых материалов (например, влажность, обжигаемость), производительность печи, используемое топливо с различными свойствами и изменчивость параметров процесса, а также использование системы байпаса. Замена части сырьевых компонентов промышленными отходами/материалами из отходов, уже подвергавшимися тепловой обработке (шлаки, золы, нефелиновый шлам и т.п.), приводит, как правило, к снижению удельного расхода тепла на обжиг. С увеличением объема печных газов, направляемых в систему байпаса, удельный расход тепла на обжиг клинкера увеличивается.

Печная система с многостадийными циклонными теплообменниками в сочетании с декарбонизатором и третичным воздухом считается стандартной и высокоэффективной технологией для новых заводов. В некоторых случаях, когда используется сырьевой материал с высокой влажностью, проектируются заводы с трехстадийным циклонным теплообменником. При условиях оптимизации такие заводы будут потреблять 2900-3300 МДж/т клинкера.

Для снижения удельного расхода тепла на обжиг клинкера важным фактором является стабильная работа печного агрегата с параметрами, близкими к оптимальным. Это достигается путем:

- использования систем непрерывного компьютерного мониторинга необходимого комплекса параметров работы печного агрегата;

- использования систем автоматического управления технологическим процессом или его отдельными этапами;

- оптимизацией и стабилизацией состава сырьевой смеси, повышением равномерности ее подачи в печь;

- оптимизацией состава и повышением равномерности подачи в печь топлива;

- в случае использования вторичных видов топлива - стабилизацией характеристик, равномерностью подачи, оптимизацией способа ввода и сжигания вторичного топлива в печи.

Стабильная работа печного агрегата приводит к сокращению выбросов из печи NO _x, SO ₂, CO.

Методы снижения удельного расхода тепла на обжиг клинкера при сухом и мокром способах производства приведены в таблицах 4.1 и 4.2.

Повышение энергоэффективности производства цемента может быть достигнуто дополнительной генерацией пара и электричества. Действующие заводы для дополнительной генерации пара и электричества или объединенные 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 путем генерации пара и электрической энергии происходит независимо от стоимости энергии и выбросов СО ₂.

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 объема пара).

Таблица 4.1 - Методы снижения расхода тепла на обжиг клинкера при сухом способе производства

Оборудование	Метод
Холодильник	Установка современного клинкерного холодильника со стационарной первичной колосниковой решеткой
	Использование колосниковой решетки с низким сопротивлением потоку воздуха
	Обеспечение контроля количества охлаждающего воздуха в отдельных секциях решетки
Печь	Использование печей с высокой производительностью
	оптимизация отношения длины печи к ее диаметру
	Оптимизация конструкции печи в соответствии с используемым топливом
	Оптимизация системы сжигания топлива
	Стабильность параметров работы печи (тяга, уровень кислорода, длина и форма пламени основной горелки, температура газа и т.д.)
	Оптимизация процесса контроля
	Рациональное и полное использование третичного воздуха
	Обеспечение необходимого избытка воздуха в печи
	Использование минерализаторов - интенсификаторов процесса обжига
	Снижение подсосов воздуха
Декарбонизатор	Малое гидравлическое сопротивление
	Однородное распределение сырья в печном пороге
	Минимальное образование настылей
	Интенсивная декарбонизация сырьевой смеси
Теплообменник	Малое гидравлическое сопротивление циклонов
	Высокая степень пылеосаждения в циклонах
	Однородное распределение сырья в сечениях газоходов
	Однородное распределение потоков газа и твердого вещества в двухветвевых циклонных теплообменниках
	Оптимизация количества ступеней циклонов (от трех до шести ступеней в целом)
Сырье и топливо	Низкая влажность сырьевых материалов и топлива
	Легкая воспламеняемость топлива с высокой калорийностью
	Постоянство питания печи и однородность материала
	Постоянство подачи топлива в печь и его однородность
Сырьевые мельницы	Полностью автоматизированное управление работой мельниц

Таблица 4.2 - Методы снижения расхода тепла на обжиг клинкера при мокром способе производства

Оборудование	Метод
Печь	Оптимизация конструкции т расположения внутрипечных теплообменных устройств
	Отсутствие шламовых или клинкерных колец в печи
	Оптимизация системы сжигания топлива
	Минимизация подсоса воздуха в головках печей
	Минимизация коэффициента избытка воздуха в печи
	Стабильность параметров работы печи (тяга, уровень кислорода, длина и форма пламени основной горелки, температура газа и т.д.)
	Оптимизация процесса контроля
	Использование минерализаторов - интенсификаторов процесса обжига
Сырье	Снижение влажности обжигаемого сырьевого шлама путем использования разжижителей шлама или заменой природных материалов техногенными (золами, шлаками)

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 , 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), которая 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 °С, из которых было рекуперировано в среднем 9 МВт. Эта технология на заводе в Ленгфурте (Германия) используется уже более десяти 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.

В России утилизация тепла отходящих газов для выработки электрической энергии не применяется. На заводах сухого способа производства весь избыток тепла расходуется на сушку сырьевых материалов, топлива и добавок. На заводах мокрого способа производства за счет избыточного тепла происходит сушка топлива и добавок. В целом выработка электрической энергии за счет рекуперации тепла - это спорный вопрос. Это доказывает факт работы в Европе только двух предприятий по данной технологии.

Рекуперация тепла для прямого нагрева, особенно из клинкерного холодильника, возможна, если:

- определенное количество избытка тепла имеется в наличии;

- рекуперация тепла путем прямого нагрева пользуется спросом;

- в прямом нагреве заинтересован партнер или он финансируется партнером;

- генератор вырабатывает электрическую энергию, которая может быть использована или на заводе, или для поставки в электрические сети общего пользования.

4.3.2.1 Утилизация отходов/материалов из отходов

Специально отобранные отходы/материалы из отходов с адекватной калорийностью можно использовать в цементной печи взамен обычного ископаемого топлива (такого, как уголь) с учетом их характеристик. Часто они используются только после проведения предварительных испытаний. Рассматриваются различные критерии, играющие роль в подборе альтернативных видов топлива, 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 АТ, требуется система обеспечения качества, включающая отбор и приготовление образцов, анализы и внешний контроль. В зависимости от типа используемого АТ и его характеристик важным является место подачи в печь, так как это влияет на выбросы из печи. В основном при повышенной температуре воспламенения отходов/материалов из отходов применяется подача их через главную горелку. Для всех точек подачи температура и время пребывания материала в печи зависят от конструкции печи и ее работы. Температура газов в печи должна поддерживаться не менее 850 °С в течение 2 с. Если используются отходы/материалы из отходов, содержащие более 1 % хлора, то температура газов в печи должна достигать не менее 1100 °С в течение 2 с.

Для контроля выбросов должно быть установлено дополнительное оборудование. Для обеспечения безопасности окружающей среды, ее качества и соответствия стандартам требуются специальный контроль и соответствующие технические решения.

При использовании опасных отходов/материалов из отходов (жидкие виды альтернативного топлива) должны соблюдаться меры безопасности, особенно при их предварительной переработке, например, складировании, подаче в производство. Меры безопасности для потенциально самовозгорающихся материалов особенно важны при доставке АТ с предприятий предварительной переработки и сортировки на предприятия производства цемента.

Выбор и использование альтернативного топлива обусловлены рядом взаимодействующих факторов, главными из которых являются снижение выбросов СО ₂, NO _x, а также снижение использования природных ресурсов, ископаемого топлива и сырьевых материалов.

Характеристики различных типов АТ: 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 достичь такого же потребления энергии при использовании АТ с низкой калорийностью, требуется его большее количество в сравнении с использованием обычного топлива.

В зависимости от концентрации высоколетучих металлов в альтернативном топливе при их использовании может изменяться количество выбросов металлов. Это должно контролироваться и минимизироваться путем 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 МДж/кг. Следует отметить, что калорийность альтернативного топлива изменяется в широком интервале, вплоть до 40 МДж/кг. Калорийность отходов/материалов из отходов, содержащих биомассу и используемых в цементных печах, находится в пределах 14-22 МДж/кг.

В сравнении с использованием обычного топлива применение альтернативного топлива снижает производственные расходы. Используемая энергия обычно составляет 30-40 % от себестоимости продукции. Поэтому стоимость топлива является значительной частью производственных расходов при получении цемента. АТ может быть менее дорогим, чем традиционное топливо, хотя стоимость будет меняться в зависимости от типа АТ и местных условий. Однако отходы/материалы из отходов часто проходят предварительную обработку, гомогенизацию до их использования на цементных заводах, что приводит к их удорожанию. К тому же дополнительный контроль и анализы также повышают их стоимость.

В качестве примера в [49] сообщается, что один завод, работающий на смеси альтернативных видов топлива, содержащей от 30 до 40 % биомассы, с коэффициентом замещения до 65 % имеет возможность прямого сокращения СО ₂ в количестве от 30 до 50 кг СО ₂/т клинкера, в то время как косвенные выбросы CO ₂ (в результате незначительного роста потребления покупаемой энергии) могут возрасти на 1-2 кг СО ₂/т клинкера.

В целом переход от традиционных видов ископаемого топлива к АТ (включая биомассу) связан с затратами на модернизацию существующего оборудования установки. Как правило, инвестиционные затраты составляют от 5 до 15 млн евро, в то время как операционные расходы, по оценкам, должны снизиться до 2-2,5 евро за тонну клинкера [90].

По данным экспертов Немецкого НИИ цементной промышленности VDZ, для реализации технических решений, описанных в разделе 2.7.1, потребуется [46]:

- загрузка и сжигание в печи отработавших шин: от 1 до 3 млн евро;

- новая современная многоканальная горелка: около 500 000 евро (с учетом стоимости вентилятора и монтажа);

- монтаж вспомогательной горелки в головке печи для сжигания альтернативного топлива: около 100 000 евро;

- станция разгрузки самосвалов или полуприцепов с подвижным полом: от 3 до 5 млн евро;

- резервуар для жидких видов АТ, включая разгрузочные, предохранительные и дозирующие устройства: от 3 до 5 млн евро;

- камера предварительного сгорания на декарбонизаторе: от 10 до 15 млн евро (в зависимости от выбранной системы).

На рисунке 4.1 представлены рекомендации и значимые аспекты, призванные помочь в выборе видов АТ, пригодных для использования в процессе обжига клинкера.

Во избежание оказания экологически значимых воздействий при сжигании отходов/материалов из отходов в клинкерной печи необходимо проведение тщательных предварительных испытаний с обязательным мониторингом выбросов.

4.3.3 Снижение удельного расхода энергии на производство 1 т портландцемента

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 /т цемента. Мокрый способ является более энергоемким, чем комбинированный 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.

Использование электрической энергии может быть минимизировано путем 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 путем замены морально устаревших типов сырьевых мельниц на новые, более энергоемкие.

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.

Рисунок 4.1 - Схема проведения испытаний по определению возможности использования альтернативных видов топлива в процессе производства цемента по [46]

4.4 Технологии для предотвращения и/или уменьшения выбросов пыли при производстве цемента

4.4.1 Снижение выбросов пыли из организованных источников

На цементном заводе имеются различные источники организованных выбросов пыли: 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 счет уменьшения общей величины пылевыделения, достигаемой путем использования эффективной системы пылеулавливания. В прошлом использовались различные обеспыливающие устройства, а с 2007 года главными обеспыливающими установками стали рукавные фильтры, электрофильтры или их сочетание - так называемые гибридные фильтры.

Электрофильтры и рукавные фильтры имеют свои преимущества и недостатки (таблица 4.3).

Таблица 4.3 - Обзор технических решений для контроля выбросов пыли в цементном производстве [26] ¹⁷

Технические решения	Применимость	Выбросы, мг/нм 3 1), *)	Стоимость 2)
			Инвестиции, млн евро	Эксплуатационные, евро/т клинкера
Электрофильтры	все печные системы	10 * - < 20	2,1-6,0	0,1-0,2
	клинкерные холодильники	10 * - < 20	0,8-1,2	0,09-0,18
	цементные мельницы	< 10 *	0,8-1,2	0,09-0,18
Рукавные фильтры	все печные системы	< 10	2,1-6,0	0,15-0,35
	клинкерные холодильники	< 10	1,0-1,4	0,1-0,15
	мельницы (сырьевые, цементные, угольные)	< 10	0,3-0,5	0,03-0,04
Гибридные фильтры	все печные системы, клинкерные холодильники, цементные мельницы	< 10-20
1) Для печных систем, обычно относящихся к среднесуточным значениям сухого газа, 273 K, 101,3 кПа и 10 % O 2. 2) Затраты в 2010 году. *) Уровни выбросов пыли около 10 мг/нм 3 достигаются только с модернизированными или увеличенными электрофильтрами.

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 счет 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 °С) 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 включения-выключения, напряженность электрического поля, площадь и форма электродов, концентрация SO ₂, 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 счет снижения напряженности 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 (10 ¹²-10 ¹³ Ом/см), которые образуют слои на электродах и тем самым затрудняют удаление пыли.

Проблемы высокого сопротивления могут быть частично решены за счет впрыскивания воды в башню для кондиционирования дымовых газов. Другим путем решения этой проблемы является использование рукавных фильтров.

Современные электрофильтры большого размера совместно с системой кондиционирования обеспыливаемых газов при оптимизации режима работы могут снизить среднемесячное пылевыделение до 5-15 мг/нм ³. Проектная эффективность обеспыливания в таких электрофильтрах - выше 99,99 %, поэтому выбросы пыли имеют небольшую величину, всего несколько мг/нм ³. Электрофильтры весьма эффективны для улавливания ультра мелких частиц (< 0,5 мкм), способных агломерироваться. Электрофильтры являются мощным и эффективным оборудованием, распространенным 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 растет 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.

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. Обычными способами чистки являются 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 необходимость замены мешка, если случилась неполадка.

Фильтровальные рукава изготавливают из тканого и нетканого материала. Высокая температура (150-300 °С) обеспыливаемых газов требует применения специальных материалов. Современные синтетические ткани могут выдерживать температуру лишь до 280 °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 (объем 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) ведется 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 счет 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/нм ³. 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 объединен с теплообменником. К тому же используется дополнительная электрическая энергия для сбора пыли и ее возврата в процесс, что может привести к снижению потребления сырьевых материалов.

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.

4.4.2 Снижение выбросов пыли из неорганизованных источников

К основным источникам диффузной пыли относятся следующие процессы:

- дробление сырья;

- транспортировка материалов конвейером или элеватором;

- дорожное покрытие (за счет автомобильного транспорта;

- хранение сырья, клинкера и цемента;

- мельницы для помола сырья, цемента и угля;

- хранение твердого топлива (нефтяной кокс, уголь, бурый уголь);

- отгрузка цемента.

Компактное расположение объектов является наиболее простым способом снижения неорганизованных 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 надежная работа установок.

Для снижения выделения диффузной пыли при погрузке цемента рекомендуется, например, использовать гибкие загрузочные трубы, соединенные с пылесборным устройством. Такие загрузочные трубы оборудованы вытяжным приспособлением, гарантирующим погрузку без пыли.

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 зеленых растений (искусственные или естественные барьеры для предотвращения воздействия ветра).

4.5 Технологии предотвращения и/или снижения выбросов газообразных веществ

В целях единообразия и соответствия европейским данным все данные по выбросам загрязняющих веществ должны быть приведены к стандартным условиям, т.е. сухому газовому потоку при температуре 273 К и давлении 101,3 кПа при содержании кислорода О ₂ 10 об. %. Если фактическое содержание кислорода в газовом потоке отличается от 10 об. %, то пересчет концентрации выбросов в стандартное состояние осуществляется по формуле:

,

Где: С _изм. и С _станд. - концентрация выбросов загрязняющих веществ, соответственно измеренная в потоке и при стандартном состоянии, мг/нм ³;

О _факт. - фактическая концентрация кислорода в потоке в момент измерения, об. %.

Если концентрация ЗВ была измерена в [ppm], то для пересчета в [мг/м ³] используют следующую формулу:

.

4.5.1 Снижение выбросов оксидов азота NO _x

Для снижения выбросов NO _x применяются как первичные технические решения, интегрированные в технологический процесс, так и специальные технологии или их сочетание с первичными техническими решениями. К первичным техническим решениям относятся:

- оптимизация процесса обжига;

- охлаждение пламени;

- горелки с низким выделением NO _x;

- постадийное сжигание топлива, сжигание топлива в средней части печи в сочетании с декарбонизатором и использованием оптимальной топливной смеси;

- использование минерализаторов для улучшения обжигаемости сырьевой смеси.

Специальные технологии, которые могут быть использованы для снижения выбросов NO _x:

- технология селективного некаталитического восстановления NO _x (SNCR);

- технология селективного каталитического восстановления NO _x (SCR).

Для сохранения окружающей среды и по экономическим соображениям снижение количества выбросов NO _x 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, оптимизация способов присоединения холодильника к печи, выбор топлива, в том числе альтернативного (рисунок 4.2).

Только некоторые печи с циклонными теплообменниками или циклонными теплообменниками и декарбонизаторами после оптимизации процесса работы и применения только первичных технических решений демонстрируют выбросы NO _x менее 500 мг/нм ³. Поэтому чаще всего применяют специальные технологии (рисунок 4.3).

Эффективность различных методов снижения выбросов NO _x представлена в таблице 4.4.

Рисунок 4.2 - Применение различных технических решений по снижению выбросов оксидов азота [91]

Рисунок 4.3 - Применение специальных методов снижения оксидов азота NO _x в 2000-2019 гг. по данным Цембюро [91]

Таблица 4.4 - Технические решения для снижения выбросов NO _x, применяемые при производстве цемента

Техническое Решение	Эффективность снижения выбросов, %	Данные по выбросам, мг/нм 3
Оптимизация процесса обжига	25	Снижаются с 1400 до 1000
Охлаждение пламени факела	0-35	< 500-1000
Применение горелок с низким выделением NO x	0-35	< 500-1000
Постадийное сжигание топлива, сжигание топлива в средней части печи	20-40	-
Использование минерализаторов	10-15	-
Технология SNCR	30-90	200-500
Технология SCR	43-95	200-500

Оптимизация процесса обжига. Оптимизация процесса обжига, стабильная и оптимальная работы печи, оптимизация процесса контроля, гомогенизации, подачи топлива приводят к снижению выбросов NO _x. Первичная оптимизация технических переделов включает оптимизацию контроля процесса обжига и выбросов, улучшение работы установок непрямого сжигания топлива, оптимизацию работы холодильника, выбора топлива и оптимизацию содержания кислорода при обжиге клинкера.

Путем оптимизации работы контрольно-измерительной техники и оборудования достигается снижение выбросов NO _x до 500-1000 мг/нм ³.

Охлаждение пламени факела. Добавление воды в топливо или непосредственно в пламя с использованием различных методов инжекции (впрыскивание жидкости или жидкости + твердого вещества), использование жидких и твердых отходов/материалов из отходов с высокой влажностью снижает температуру пламени и увеличивает концентрацию гидроксильных радикалов. Это оказывает положительный эффект на снижение образования NO _x в зоне горения факела. Однако при этом требуется дополнительное тепло для испарения воды, что вызывает небольшое увеличение выбросов СО ₂ (примерно 0,1-1,5 %) в сравнении с общим количеством выделяющегося СО ₂ в печи. Энергетическая эффективность процесса обжига снижается.

Снижение температуры пламени факела может быть достигнуто путем инжекции в факел тонкоизмельченного известняка или путем совместного помола небольших количеств известняка и твердого топлива (угля). При рациональном корректировании состава сырья охлаждение пламени за счет инжекции тонкомолотого известняка не приводит к повышению удельного расхода тепла или увеличению выбросов СО ₂ из печи.

Впрыскивание воды может создать проблемы в управлении печью, снизить выход клинкера и оказать влияние на его качество.

Применение горелок с низким выделением NO _x. Конструкции горелок с низким выделением NO _x 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 топлива (обычно 10-15 % в традиционных горелках). Первичный воздух подается 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, особенно при наличии в топливе летучих соединений, при недостатке кислорода в атмосфере, что ведет к снижению образования NO _x.

Для обеспечения возможности применения различных видов топлива, в том числе альтернативного, современные горелки изготавливаются многоканальными (см. раздел 2).

Постадийное сжигание топлива сжигание топлива в средней части печи. Постадийное сжигание топлива применяется в цементных печах, оборудованных декарбонизатором специальной конструкции (рисунок 4.4). Первая стадия горения топлива происходит во вращающейся печи при оптимальных условиях обжига клинкера. Вторая стадия протекает в горелке на входе материала 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 NO _x в элементарный азот. На третьей стадии топливо подается в декарбонизатор с количеством третичного воздуха, вызывающего также образование восстановительной атмосферы. Эта система снижает количество оксидов азота NO _x, образующихся при сжигании топлива в декарбонизаторе, а также уменьшает количество NO _x, приходящих в печь извне. На четвертой финальной стадии оставшийся третичный воздух подается в верхнюю часть системы для остаточного сжигания.

Технология постадийного сжигания топлива может быть использована только на печах, оборудованных декарбонизатором. Для завода, использующего циклонный теплообменник без декарбонизатора, необходима существенная модификация оборудования.

Рисунок 4.4 - Схематическое изображение постадийного сжигания топлива:

а - принцип ступенчатого сжигания топлива; б - расположение оборудования

Сжигание кусковых видов альтернативного топлива (например, автомобильных шин) 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 NO _x на 20-30 %.

В длинных печах мокрого и сухого способов производства создание восстановительной зоны сжиганием кускового топлива может снизить выбросы NO _x. Поскольку в длинных печах нет свободного доступа топлива в зоны с температурой выше 900-1000 °С, система сжигания топлива в середине печи устраивается таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи в нее отходов/материалов из отходов, которые нельзя подать через основную горелку (например, шины).

Имеющиеся установки по сжиганию АТ в средней части печи обеспечивают снижение выбросов NO _x на 20-40 %.

При использовании таких установок скорость горения топлива может иметь критическое значение. Если горение медленное, то создается 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.

Использование минерализаторов. 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 NO _x на 10-15 %, при этом происходит и снижение потребления энергии. Избыточное добавление фторида кальция может привести к увеличению выбросов HF.

Технология селективного некаталитического восстановления оксидов азота (SNCR). Технологию селективного некаталитического восстановления оксидов азота можно рассматривать как метод для достижения потенциально высоких уровней сокращения выбросов NO _x при относительно умеренных затратах. Технология широко используется в цементных печах ЕС. Технология SNCR включает инжекцию в дымовые газы водного раствора аммиака (до 25 % NH ₃), водных растворов соединений аммиака или мочевины для восстановления NO _х до N ₂ (рисунок 4.5). Оптимальный температурный интервал протекания реакции восстановления - 830-1050 °С при обеспечении достаточного времени контакта восстанавливающего агента с дымовыми газами (рисунок 4.6).

Хорошее распределение аммиака в стехиометрическом количестве является весьма важным для достижения наивысшей эффективности снижения выбросов оксидов азота и снижения количества следов аммиака. Чтобы достигнуть оптимального использования вводимых реагентов - раствора аммиака или мочевины и обеспечить высокую эффективность снижения NO _x, при проектировании и в производстве необходимо иметь в виду следующие моменты, позволяющие технически и экономически улучшить эксплуатацию рассматриваемой системы: инжектирование реагентов должно осуществляться в температурном интервале 830-1050 °С, чтобы предотвратить присутствие следов аммиака или его сжигание, поскольку это потенциально может привести к образованию вторичного NO _x.

Рисунок 4.5 - Технология SNCR: а - место подачи реагента; б - принцип технологии

Рисунок 4.6 - Принцип селективного некаталитического восстановления (SNCR) по [92]

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 NO _x может быть также достигнуто инжекцией восстанавливающих реагентов в окислительную, а также в восстановительную зону печи с постадийным сжиганием топлива. Инжекция в окислительную 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.

Технология селективного каталитического восстановления оксидов азота (SCR). С технологической точки зрения процесс SCR является очень эффективной вторичной мерой для сокращения выбросов NO _x, при которой очень низкий уровень выбросов NO _x может быть достигнут одновременно с очень низким уровнем выбросов NH ₃. Однако это более сложная технология и предполагает значительные инвестиционные затраты. Поскольку это относительно новая технология, пока лишь в ЕС только несколько обжиговых печей оснащены SCR.

В технологии SCR NO и NO ₂ восстанавливаются до N ₂ с помощью NН ₃ и катализатора при температуре около 300-400 °С. В качестве восстановителя предполагается использование водных растворов аммиака или мочевины. Эта технология широко применяется для снижения NO _x в других отраслях промышленности (например, на теплоэлектростанциях при сжигании отходов).

Процесс SCR можно использовать в разных конфигурациях системы. 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 (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7 - Методы SCR с низким (а) и высоким (б) содержанием пыли [76]

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 требует дополнительного подогрева, так как температура газов на выходе из теплообменника обычно достаточно высокая для работы с применением SCR технологии.

Как было сказано выше, технология SCR пока еще не получила широкого распространения. Отчеты после первых пилотных испытаний, после долговременной работы демонстрационной установки и после первых применений в Германии и Италии свидетельствуют о достижимых нормах снижения выбросов NO _х в пределах от 43 до 95 % для технологии SCR [93]. Согласно представленной информации, содержание NO _x в выбросах находилось в пределах < 200-500 мг/нм ³.

Опыт эксплуатации, доступный на сегодняшний день - на двух пилотных проектах на немецких цементных заводах, - показывает, что нормативы выбросов в Германии для NO _х и NH ₃ (NO _x - 200 мг/нм ³, проскок NH ₃ - 30 мг/нм ³) могут быть достигнуты во время непрерывной работы печей (как при прямой, так и при комбинированной работе - со включенной/выключенной. сырьевой мельницей). Для достижения этих значений потребовалось снизить содержание NO _х на 40-75 %, также было снижено содержание NH ₃ на 40-60 %.

С увеличением количества часов работы катализатора увеличивается выброс NH ₃, что указывает на снижение активности катализатора и обычно требует обновления слоя катализатора. Преимущество процессов SCR заключается в том, что, помимо NO _x и NH ₃, также могут быть уменьшены и другие компоненты отходящих газов. Например, можно уменьшить общие выбросы углеродсодержащих веществ и содержание обобщенных показателей (например, ПХДД/ПХДФ, ПАУ, ПХБ, сумма бензола, толуола, этилбензола и ксилола и т.д.), поскольку катализаторы разлагают углеводороды. В то время содержание короткоцепочечных углеводородов и СО практически не уменьшается [46].

Потенциально с применением технологии SCR может быть достигнуто снижение выбросов NO _x до 85-90 %.

Общим недостатком технологий SNCR и SCR является возможность проскока (дополнительного выброса) NH ₃ в случае неполного использования восстановителя для восстановления NO _x. Сравнительная оценка эффективных технологий приведена в таблица 4.5.

Таблица 4.5 - Сравнение технологических вариантов сокращения выбросов NO _x[94]

Показатель	Ступенчатое сжигание	SNCR	SCR
Общая оценка технологии	Очень рентабельна, достаточно высокий потенциал снижения выбросов NO x	Рентабельна, средний/высокий потенциал снижения выбросов NO x	Дорогая и сложная, но эффективная технология при необходимости достижения низких выбросов NO x ( 200 мг/м 3) и NH 3.
Применимость (согласно [95])	Для заводов сухого и мокрого способа производства с модернизированной печью	Для заводов сухого способа производства	Для заводов сухого способа производства
Дополнительная информация о применимости	Наиболее эффективна для печей с теплообменником, декарбонизатором и третичным воздуховодом. Требуется встроенный декарбонизатор	Может комбинироваться с постадийным сжиганием	Требуется значительное пространство для размещения оборудования
Инвестиционные затраты	Низкие (могут быть высокими для сложных проектов по модификации)	Средние	Очень высокие
Эксплуатационные затраты	Текущие затраты не изменяются.	Средние/Высокие	Средние
Уровень сокращения выбросов NO x	10-50 %	30-90 %	43-95 %
Возможные риски	Риск увеличения выбросов СО при отсутствии оптимизации	Опасность значительных проскоков NH 3 в отдельных случаях (например, при достижении высоких показателей сокращения) Риск увеличения выбросов СО в сочетании с постадийным сжиганием и отсутствием оптимизации	Риск увеличения выбросов NH 3 при отсутствии оптимизации

4.5.2 Снижение выбросов диоксида серы SO ₂

Первым шагом снижения выбросов SO ₂ является реализация первичных технических решений:

- выбор сырьевых материалов, топлива и отходов/материалов из отходов (при их использовании) с невысоким содержанием свободной серы или серы в виде сульфидов;

- оптимизация процесса обжига клинкера, включающая стабильную работу печей;

- однородное распределение нагретого материала в печи;

- предотвращение образования восстановительной атмосферы при обжиге клинкера.

Концентрация кислорода на входе материала в печь является решающим фактором связывания SO ₂ сырьевыми материалами. Увеличение содержания кислорода в печи снижает количество выбросов SO ₂ и увеличивает количество NO _x. Избыток кислорода обеспечивает образование сульфатов в нижней части циклонного теплообменника, которые выходят из печи совместно с клинкером.

Применение системы байпаса предотвращает накопление в печи легкоплавких сульфитов щелочных металлов и приводит к некоторому снижению выбросов SO ₂.

Баланс для защиты окружающей среды должен быть найден оптимизацией соотношения выбрасываемых NO _х/SO ₂/СО путем регулирования содержания кислорода в печи, но этот процесс оптимизации очень труднодостижим для длинных мокрых, длинных сухих и печей "Леполь".

Для печей сухого способа с циклонными теплообменниками, даже если топливо для печи имеет высокое содержание серы, все соединения серы улавливаются клинкером и покидают печь, а выбросы SO ₂ ниже 10 мг/м ³. Для этого типа печей сухого процесса критической точкой является то, когда сырье имеет высокий уровень свободной серы или, чаще, серы в форме сульфидов, таких как пирит. Тогда первичных технических решений недостаточно для значительного снижения выбросов SO ₂.

Если первичные технические решения недостаточны, необходимо использовать дополнительные технические решения.

Радикальными техническими решениями, позволяющими резко снизить выбросы SO ₂ из цементных печей, являются использование добавок сорбента, применение мокрого скруббера или адсорбция SO ₂ на активированном угле.

Использование добавок сорбента (абсорбента). Сорбент (Са(ОН) ₂) может добавляться в сырьевую смесь при ее помоле в валковой мельнице либо инжектируется в газовый поток. В последнем случае в качестве сорбента можно использовать СаО, Са(ОН) ₂, высокоосновную золу-унос или бикарбонат натрия NaHCO ₃. Применение кальцийсодержащих добавок является предпочтительным, так как они образуют продукты, которые могут непосредственно участвовать в процессах обжига клинкера без ухудшения его качества.

Оптимальная температура для добавления гидратной извести находится в пределах 350-450 °С и ниже 150 °С, 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 SO ₂ путем добавки гидратной извести определяется уровнем начального содержания SO ₂ и характеристиками отходящих газов. Может быть достигнуто снижение содержания SO ₂ на 60-80 %. При начальном уровне содержания SO ₂ выше 400 мг/нм ³ теоретически возможно достичь уровня выбросов 100 мг/нм ³.

Использование мокрого скруббера. Мокрый скруббер - это традиционно применяемая технология для десульфуризации газов на тепловых электростанциях, работающих на угле. Для снижения выбросов SO ₂ при производстве цемента технология мокрого скруббера находится на стадии разработки процесса. Технология мокрого скруббера основана на следующей химической реакции:

SO ₂ + 1/2 O ₂ + 2H ₂O + CaCO ₃ + CO ₂.

SO ₂ абсорбируется жидким шламом, который распыляется в распылительной башне. В качестве абсорбента используется карбонат кальция. Мокрый скруббер также значительно снижает выбросы HCl, пыли и в несколько меньшей степени - выбросы металлов NH ₃. В мокром процессе десульфуризации образуется двуводный гипс , который заменяет природный гипсовый камень и в целом является модифицирующим реагентом в цементе. Система мокрого скруббера обеспечивает высокую эффективность улавливания водорастворимых кислых газов, включая их десульфуризацию (FGD-процесс) с наименьшим количеством твердых отходов. Эта технология предполагает использование значительных объемов воды с последующей необходимостью очистки сточных вод.

Снижение выбросов SO ₂ с помощью технологии мокрого скруббера может достигать более 95 %. При работе печи с теплообменником производительностью 5800 т/сутки и начальной концентрации SO ₂ в отходящих газах в пределах 800-1000 мг/нм ³ были достигнуты показатели выбросов менее 10 мг/нм ³.

На приведенном ниже рисунке 4.8 показаны условия, при которых можно использовать добавление абсорбента или метод мокрого скруббера для снижения выбросов SO ₂.

Адсорбция SO ₂ на активированном угле. Такие загрязнения, как SO ₂, органические соединения, металлы, NH ₃, соли аммония, HCl, HF и остаточная пыль после электрофильтра или рукавного фильтра могут быть удалены из отходящих газов адсорбцией на активированном 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. Однако известно о единичном случае применения данной технологии в Европе на цементном заводе в Сиггентале (Швейцария).

В настоящее время адсорбция на активированном угле для снижения выбросов SO ₂ с печными газами цементных печей не применяется.

Рисунок 4.8 - Снижение выбросов SO ₂. Преимущества и недостатки методов мокрого скруббера и добавление абсорбента по [76]

4.5.3 Комбинированные технологии предотвращения и/или сокращения выбросов SO ₂ и NO _х

Первым шагом контроля выбросов SO ₂ 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, а также выбор сырьевых материалов и топлива с невысоким содержанием сульфатов.

Концентрация кислорода на входе материала в печь является решающим фактором связывания SO ₂ сырьевыми материалами. Увеличение содержания кислорода в длинных печах снижает количество выбросов SO ₂ и увеличивает количество NO _x. 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 или в камере горячих газов колосникового подогревателя печи Леполь, которые выходят из печи совместно с клинкером (рисунок 4.9).

Рисунок 4.9 - Оптимизация работы печи и параметров, влияющих на образование и выбросы NO _x, SO ₂ и CO [76]

Баланс для защиты окружающей среды должен быть найден оптимизацией соотношения выбрасываемых NO _x/SO ₂/СО путем регулирования содержания кислорода. В тех случаях, когда этих методов недостаточно, могут применяться дополнительные методы "на конце трубы", особенно для обжиговых печей мокрого способа и длинными печами сухого способа производства, а также обжиговых печей "Леполь", особенно если используемое топливо имеет высокие концентрации серы.

Для печей сухого процесса с технологией предварительного подогрева (с декарбонизатором или без него) ситуация, касающаяся уровня кислорода в печи и улавливания SO ₂, совершенно иная.

В печах этого типа улавливание соединений серы в нижней части циклонного теплообменника (часто увеличенное наличием устройства "пылевой завесы") эффективно даже при использовании топлива с высоким содержанием серы (например, нефтяного кокса) и независимо от содержания кислорода в задней части печи (в определенных пределах, совместимых с качеством клинкера и работой печи).

4.5.4 Снижение выбросов СО и несгоревших углеводородов

Данные по современным уровням выбросов СО из цементных печей представлены в разделе 3.6.4.

Так как одним из источников СО в дымовых газах цементных печей является органический углерод в составе сырьевых материалов, то первичным техническим решением для снижения выбросов СО является выбор (когда это возможно) сырьевых материалов с низким содержанием органического углерода.

Быстрое и резкое увеличение содержания СО в дымовых газах (проскок СО) обычно наблюдается в периоды нестабильной работы печи, при ее розжиге, при непостоянном составе топлива и его неравномерной подаче в печной агрегат. Технические решения, направленные на стабилизацию параметров работы печи, состава и характеристик применяемого топлива и подачи его в печь, будут приводить к снижению выбросов СО.

Так как при высокой концентрации СО в дымовых газах существует риск взрыва электрофильтров, то электрофильтр обычно отключается при проскоке СО. Временное отключение электрофильтра может привести к увеличению выбросов пыли и тяжелых металлов.

Для контроля содержания СО в дымовых газах должны использоваться автоматические непрерывные измерители с быстрым временем отклика, а пробоотборник должен находиться близко к источнику СО, например, в газоходе от циклонного теплообменника к башне кондиционирования при сухом способе производства цемента или в головке холодного конца печи при мокром способе производства цемента.

В тепловом процессе появление летучих органических соединений (ЛОС) (и оксида углерода) в основном связано с неполным сгоранием топлива. В цементных печах при нормальных и стабильных условиях работы выбросы этих веществ будут меньше благодаря применяемому типу печи, времени пребывания газов в печи, высокой температуре, природы пламени (2000 °С) и избытку кислорода. В этих условиях органические соединения разлагаются с высокой эффективностью (> 99,9999 %). Эти выбросы могут увеличиваться при внезапных остановках или при ненормальных условиях эксплуатации оборудования.

В нормальных условиях выбросы ЛОС, как правило, невелики, но могут увеличиваться из-за их присутствия в сырье, используемом на заводе. Природное сырье или отходы/материалы из отходов с высоким содержанием летучих органических соединений не должны выбираться в максимально возможной степени, но если они подаются в печь, как обычно, через используемые питатели, то топливо с высоким содержанием галогенов не должно использоваться в качестве вторичного топлива.

Если концентрация ЛОС окажется высокой, теоретически следует применить технологию адсорбции активированным углем, как описано в другом месте, но в настоящее время она не признана экономичной НДТ.

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 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 - все это может снизить выбросы СО.

Все технические решения, которые приводят к снижению потребление топлива, также уменьшают количество выбросов СО ₂. Выбор, при возможности, сырьевых материалов с низким содержанием органического вещества и топлива с низким отношением количества углерода и величины его калорийности снижает выбросы СО ₂.

4.5.5 Снижение выбросов тяжелых металлов: ртути Hg, кадмия Cd, таллия Tl и свинца Pb

Пыль от производства цемента содержит небольшое количество металлов и их соединений, таких, как мышьяк As, кадмий Cd, ртуть Hg, свинец Pb, таллий Tl, цинк Zn. Главными источниками богатой металлами пыли являются печная система с теплообменником и декарбонизатором, вращающаяся печь и клинкерный холодильник. Использование угля и альтернативного топлива может увеличивать поступление металлов в технологический процесс. Поскольку металлы, поступающие в печную систему, различаются по летучести, при высокой температуре нагретых газов в цементной печи металлические соединения находятся также в газовой фазе. Исследования баланса показывают, что имеется низкое удерживание элементов с высокой летучестью в клинкере, они аккумулируются в основном в печной системе. Текущие уровни выбросов металлов и их соединений при производстве цемента представлены в разделе 3.6.6.

Для снижения выбросов металлов необходимо осуществлять тщательный отбор сырьевых материалов, топлива, в том числе альтернативного, сжигаемых в печи, с целью минимизации содержания в них различных металлов, особенно металлов и их соединений с высокой летучестью. Рекомендуется использовать системы обеспечения качества, гарантирующие соблюдение требуемых характеристик поступающих видов сырьевых материалов и топлива.

Металлы с низкой летучестью почти полностью выводятся из печной системы с клинкером, поэтому принятие каких-либо мер для снижения их выбросов обычно не требуется.

Металлы с повышенной летучестью, к которым относятся кадмий Cd, таллий Tl и свинец Pb, имеют тенденцию к организации кругооборота (рецикла) внутри печной системы и циклонного теплообменника. В процессе кругооборота их концентрация в определенных зонах печи и теплообменника постепенно увеличивается, что приводит к увеличению эмиссии данных металлов и их соединений в атмосферу вместе с пылью. Основными способами снижения выбросов этих металлов будут снижение выбросов пыли, особенно тонкодисперсной, менее 10 мкм, из печи для обжига клинкера и разрыв их кругооборота для предотвращения постепенного аккумулирования. Для разрыва кругооборота необходимо использовать систему байпаса дымовых газов. Пыль, уловленную в системе байпаса после резкого охлаждения дымовых газов, особенно пыль фракции менее 10 мкм, рекомендуется использовать в качестве технологической добавки или вспомогательного компонента при помоле цемента.

Особое место среди металлов занимает ртуть Hg. Она обладает высокой летучестью при температурах до 100 °С, практически не оседает на частицах пыли и удаляется из печи вместе с дымовыми газами. Единственным способом снижения выбросов ртути из цементных печей является минимизация ее содержания во всех материалах, подающихся в печь. В критических ситуациях снижение выбросов ртути из цементных печей может быть достигнуто путем резкого снижения температуры отходящих газов или путем адсорбции на активированном угле (см. НДТ для снижения выбросов SO ₂).

Вместе с этим следует также отметить, что мероприятия по снижению выбросов ртути должны реализовываться в рамках подписанной Россией Минаматской конвенции о ртути [96], направленной на обеспечение охраны здоровья человека и окружающей среды от антропогенных выбросов и высвобождений ртути и ее соединений, включая сокращение использования ртути в ряде производств, в том числе по выпуску цементного клинкера.

4.5.6 Снижение выбросов газообразных хлоридов и фторидов HCl и HF

Текущие уровни эмиссии газообразных хлоридов и фторидов HCl и HF при производстве цемента представлены в разделе 3.6.7.

Использование сырьевых материалов и топлива, содержащих небольшое количество хлора и фтора, могут снизить уровень их выбросов. Использование метода инжекции адсорбента, применение скруббера или адсорбция на активированном угле, используемые в качестве НДТ для снижения выбросов SO ₂, могут также повлиять на выбросы HCl и HF.

Соединения хлора конденсируются на частицах сырьевых материалов или на печной пыли при температуре в интервале 700-900 °С. Щелочные хлориды демонстрируют цикличный кругооборот, и их количество может увеличиться в зоне между вращающейся печью и теплообменником, что приведет к постепенному увеличению выбросов HCl из печной системы. Использование системы байпаса печных газов 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 (СаF ₂), который стабилен в условиях обжига.

Использование системы байпаса печных газов на входе в печь (удаление части горячего материала и горячего газа) может привести к повышению удельного расхода тепла и увеличению количества образуемых отходов производства.

4.5.7 Снижение выбросов полихлорированных дибензодиоксинов (ПХДД) и дибензофуранов (ПХДФ)

Цементные печи обычно выбрасывают небольшие количества ПХДД и ПХДФ; тем не менее применяются первичные технические решения для их минимизации, такие как:

а) равномерный и стабильный режим работы печи, что является полезным для всех видов печных выбросов, так же, как и для использования энергии; это может быть достигнуто применением:

1) оптимизированной системы контроля технологического процесса, включая систему, основанную на компьютерном автоматическом контроле;

2) современной системы подачи топлива;

б) минимизация использования топливной энергии путем:

1) подогрева и декарбонизации, принимая во внимание конфигурацию существующей печи;

в) внимательный выбор и контроль материалов, поступающих в печь:

1) выбор и использование гомогенизации сырьевых материалов и топлива с низким содержанием серы, азота, хлора, металлов и летучих органических соединений, если это осуществимо.

Чтобы минимизировать возможное преобразование ПХДД и ПХДФ, очень важным является применение следующих первичных технических решений:

- быстрое охлаждение печных отходящих газов ниже 200 °С в длинных печах мокрого и сухого способов производства, работающих без подогревателя; в современных печах с теплообменниками и декарбонизатором эта особенность уже осуществлена;

- ограничивать или предотвращать использование отходов/материалов из отходов в качестве сырьевого материала, если они содержат органические хлорсодержащие соединения;

- не использовать альтернативное топливо в период пуска - остановки печи;

- контроль и стабилизация критических параметров процесса, то есть 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 применен метод адсорбции на активированном угле, как это делается в других случаях.

На энергетическую эффективность процесса может повлиять использование системы увлажнения и охлаждения отходящих газов, которые состоят из установки разбрызгивания воды в дымоходе.

Первичные технические решения применимы ко всем видам цементных печей. В печах мокрого способа производства контроль условий работы после печи может минимизировать выбросы ПХДД и ПХДФ.

4.6 Технологии контроля загрязнения земли/почвы и управления отходами

Производство цемента неизбежно сопровождается образованием, накоплением, временным хранением, удалением отходов производства и потребления. Все образующиеся отходы при неправильном обращении могут оказывать негативное влияние на окружающую среду.

В целях предотвращения загрязнения компонентов природной среды все отходы производства и потребления должны собираться, накапливаться, обезвреживаться, транспортироваться и размещаться в соответствии с действующими нормативами и стандартами РФ.

На предприятиях должна действовать единая система управления отходами, которая заключается в следующем:

- идентификация образующихся отходов;

- раздельный сбор отходов (сегрегация) в местах их образования с учетом целесообразного объединения видов по степени и уровню их опасности с целью оптимизации дальнейших способов удаления;

- накопление отходов до целесообразного вывоза;

- сбор отходов на отведенных и обустроенных бетонированным покрытием площадках;

- вторичное использование определенных видов отходов на собственном производстве;

- транспортировка под строгим контролем с регистрацией движения всех отходов;

- передача отходов производства и потребления на договорной основе организациям, осуществляющим сбор, транспортирование, утилизацию, обезвреживание и размещение отходов.

Места организованного временного хранения (накопления) отходов (в том числе бочки, емкости, контейнеры, складские помещения, открытые площадки) должны соответствовать экологическим и санитарно-эпидемиологическим требованиям.

С целью минимизации воздействия образующихся отходов на окружающую среду предприятия по производству цемента должны на постоянной основе планировать и реализовывать мероприятия по обращению с отходами, которые включают в себя:

- учет отходов: образовавшихся, полученных, накопленных, повторно использованных, размещенных и переданных другим лицам;

- безопасное хранение отходов до их повторного использования и/или переработки и передачи сторонней организации;

- своевременное заключение договоров на передачу отходов с предприятиями, имеющими лицензии на осуществление деятельности по использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов;

- разработку проектов нормативов образования и лимитов на их размещение, паспортов опасных отходов;

- контроль по соблюдению нормативов образования и лимитов на размещение отходов;

- разработку перечня мероприятий в области обращения с отходами, направленных на уменьшение количества их образования.

При производстве цемента следует использовать следующие методы управления отходами.

Повторное использование. Часть образующихся отходов может быть повторно использована на цементном заводе с учетом требований процесса и характеристик конкретной продукции.

Печная пыль непосредственно может быть возвращена в процесс производства (без вывода наружу) или использована для других целей. Возврат пыли может проводиться напрямую в печь либо совместно с подачей в печь сырьевой смеси (в этом случае ограничивающим фактором является концентрация щелочных металлов), либо после смешивания с цементом.

Использование вторичных материалов в качестве сырья. Промышленные отходы (необожженное сырье, некондиционная смесь сырьевых материалов (известняк, глина), обломки футеровочного огнеупорного кирпича) могут быть использованы как составляющая часть сырьевой смеси.

В производстве цемента используются собственные и сторонние минеральные добавки, в том числе камень гипсовый и гипсоангидритовый, железосодержащие добавки (огарки, металлургический шлак, железная руда), отходы абразивных изделий, строительный песок, алевролит, гранулированные шлаки, золошлаковые отходы. Также при розжиге вращающихся печей в качестве дополнительной топливной добавки к топливу используются ветошь промасленная, отработанные масла. Часть отработанных масел используется повторно на производственные нужды предприятия, в том числе для смазки узлов технологического оборудования.

Передача на переработку/размещение. Материалы, которые нельзя возвращать в производственный процесс, отправляются с завода для использования в других отраслях промышленности или для переработки отходов вне завода на других установках сторонним специализированным предприятиям на договорной основе.

Использование энергетического потенциала отходов: получение энергии из отходов. Использование отходов/материалов из отходов в качестве альтернативного топлива представлено в разделе 2.7.3.

4.7 Технологии снижения уровня шума, возникающего в процессе производства цемента

Тяжелые машины и большие вентиляторы, используемые на различных переделах цементного производства, имеют высокий уровень шума и создают вибрацию, особенно от следующих машин и операций:

- желоба и хопперы;

- любые операции, включающие фракционирование, дробление, измельчение, грохочение сырьевых материалов, топлива, клинкера и цемента;

- дымососы;

- вентиляторы;

- вибраторы.

Заводы должны выполнять требования национальных стандартов по снижению уровня шума. Снижение шума часто можно достигнуть непосредственным применением технических решений, направленных на изоляцию источников шума. Чтобы снизить уровень шума и предотвратить его распространение на близлежащую территорию, на цементном заводе могут быть применены различные технические решения по снижению шума:

- 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, применяются вторичные технические решения. Например, должно быть осуществлено строительство зданий или природных барьеров, таких как растущие деревья и кустарники, между защищаемой зоной и источником активного шума, например, печью или площадью склада. Двери и окна защищаемого пространства должны быть плотно закрыты в период эксплуатации шумовыделяющих установок. Если жилая зона находится близко от завода, планирование строительства новых зданий на промплощадке увязывается с необходимостью снижения шумовых выбросов.

Если рассматриваемый объект расположен рядом с жилыми районами, модели распространения шума могут использоваться для определения любых корректирующих действий, которые могут потребоваться, например, шумозащитное экранирование или изоляция определенных мастерских, где это необходимо.

При отсутствии национальных/региональных/местных нормативных актов уровни шума, контролируемые на границах собственности (завод и карьер), должны соответствовать как минимум следующим ограничениям, иначе указываемым в местных нормативных актах: 65 дБ днем и 55 дБ ночью (в ближайшем доме).

4.8 Технологии снижения уровня запаха

Выбросы запаха являются редкой проблемой на хорошо работающем цементном заводе. Если сырьевые материалы содержат горючие компоненты (керогены), которые не горят при нагревании в теплообменнике, но подвергаются пиролизу, то могут появиться выбросы углеводородов. Эти выбросы могут быть видны поверх трубы как "синий туман" или султан, который может вызвать неприятный запах вокруг цементного завода при неблагоприятных погодных условиях. Сжигание топлива, содержащего серу и/или использование сырьевых материалов, содержащих серу, может приводить к выделению запаха.

Кроме того, отходы/материалов из отходов, используемые в качестве сырьевых материалов или топлива, могут приводить к появлению запаха, особенно на различных этапах производства, таких как складирование и переработка. Места складирования таких отходов/материалов из отходов должны быть закрытыми или необходимо применять специальную систему складирования.

В случае использования аммиака для снижения NO _x может также возникнуть запах в определенный период процесса производства, если должным образом не управлять эти процессом.

Неприятные запахи, возникающие при выбросах углеводородов, можно избежать, используя термическое дожигание, фильтры на основе активированного угля или путем введения сырьевого материала непосредственно в горячую зону печи.

Если причиной запаха являются соединения серы, можно изменить топливо или сырьевые материалы.

4.9 Производственный экологический контроль

Производственный экологический контроль (ПЭК) является основой обеспечения экологической безопасности и осуществляется предприятием самостоятельно за счет собственных источников финансирования в целях соблюдения требований в области охраны окружающей среды.

Объектами ПЭК предприятий, подлежащих регулярному наблюдению, являются:

- источники выбросов загрязняющих веществ (далее - ЗВ);

- источники сбросов ЗВ;

- источники образования и объекты размещения отходов производства и потребления.

4.9.1 Предприятие по производству цемента как источник воздействия на окружающую среду

Наибольший объем загрязняющих веществ выбрасывается на стадии обжига портландцементного клинкера (таблица 4.6).

Таблица 4.6 - Эмиссии в окружающую среду при производстве цемента по [19, 97]

Источники	Эмиссии	Подготовка, транспортировка и хранение сырья	Подготовка, транспортировка и хранение топлива	Печь для обжига	Холодильник	Помол цемента	Транспортировка и хранение цемента
Взвешенные вещества		АВ	АВ	АП	А	А	А
Оксиды серы				А
Оксиды азота				А
Оксиды углерода				А
Летучие органические соединения (ЛОС)			А	А
Металлы и их соединения				АП
Галогены и их соединения				АП
ПХДД и ПХДФ				АП
Аммиак				А
Обозначение: А - атмосферный воздух, В - водные объекты, П - почва и земельные ресурсы.

В технологических процессах производства цемента производственные 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 цемента осуществляют очистку хозяйственно-бытовых сточных вод, образующихся на промплощадке, на собственных очистных сооружениях, они могут руководствоваться подходами, описанными в ИТС 8-2022 [98].

Основными источниками организованных выбросов на цементных заводах являются вращающиеся печи, клинкерные холодильники, мельницы сухого помола (сырьевые, цементные, угольные), цементные силоса, установки для тарирования и отгрузки цемента.

Неорганизованные выбросы возникают при дроблении, транспортировке, складировании сухих материалов, при их подаче в бункера мельниц, движении автотранспорта по дорогам.

Для производства цемента характерен высокий уровень шума и вибраций, возникающих в процессе работы различных установок и аппаратов: дробилок, мельниц, сепараторов, вентиляторов, дымососов, вибраторов, электродвигателей и приводов печей и мельниц.

В цементном производстве сухого или полусухого способа вода используется в небольшом количестве только для процесса очистки в оборотном цикле без сбросов.

В полумокром способе шлам обезвоживается в фильтр-прессах.

При мокром способе вода используется при помоле сырьевых материалов для получения шлама, который используется для питания печи (с испарением воды).

Вода, используемая для охлаждения клинкера, непосредственно испаряется в процессе охлаждения вследствие высокой температуры клинкера.

Производственные отходы при производстве цемента в основном представляют собой:

- фильтрат после фильтр-пресса, используемого в полумокром способе, содержащий щелочи и суспендированные взвешенные вещества;

- отработанные адсорбенты (гранулированный известняк, пыль известняка), используемые в системах очистки газов;

- отходы, образующиеся в упаковочном отделении.

Большая часть образующихся отходов может быть утилизирована на цементном предприятии с учетом требований процесса и характеристик конкретной продукции. Печная пыль может быть непосредственно возвращена в процесс производства цемента или использована для других целей [99].

Материалы, которые невозможно вернуть в производственный процесс, направляют с цементного предприятия для использования в других отраслях промышленности или на переработку отходов за пределами цементного предприятия.

4.9.2 Общие принципы производственного экологического контроля

В соответствии с законодательством [7] целями проведения ПЭК являются:

- обеспечение выполнения в процессе хозяйственной и иной деятельности мероприятий по охране окружающей среды, рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов (далее - природоохранных мероприятий);

- обеспечение соблюдения требований, установленных законодательством в области охраны окружающей среды.

Основными задачами ПЭК, включая Производственный эколого-аналитический контроль (ПЭАК), являются [100-101]:

1) контроль за соблюдением общих требований природоохранного законодательства;

2) контроль за соблюдением условий и объемов добычи природных ресурсов, в т.ч. за выполнением мероприятий по рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов;

3) контроль за своевременной разработкой и соблюдением установленных нормативов, лимитов допустимого воздействия на окружающую среду и соответствующих разрешений; за соблюдением нормативов допустимых и временно допустимых концентраций ЗВ в сточных водах; за учетом номенклатуры и количества ЗВ, поступающих в окружающую среду, а также уровня оказываемого физического и биологического воздействия; за обращением с отходами; за эксплуатацией природоохранного оборудования и сооружений; за выполнением мероприятий по охране окружающей среды;

4) контроль за ведением документации по охране окружающей среды; за своевременным предоставлением сведений о состоянии и загрязнении окружающей среды, за организацией и проведением обучения, инструктажа и проверки знаний в области охраны окружающей среды и природопользования;

5) подтверждение соответствия требованиям технических регламентов в области охраны окружающей среды и экологической безопасности на основании собственных доказательств.

Структура ПЭК, соответствующая специфике деятельности предприятия по производству цемента и оказываемому негативному воздействию на окружающую среду [7], представлена на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10 - Структура ПЭК предприятия по производству цемента

На предприятии должны быть разработаны и утверждены документы, регламентирующие ПЭК:

- положение о ПЭК;

- Программа ПЭК;

- планы-графики ПЭАК;

- Программа Производственного экологического мониторинга (ПЭМ);

- инструкции работников, осуществляющих ПЭК.

4.9.3 Структура и содержание Программы ПЭК

Общие требования к содержанию Программы ПЭК определены в [101-105].

Рекомендуемая структура Программы ПЭК представлена на рисунке 4.11.

В подразделе "Производственный контроль в области охраны атмосферного воздуха" должен быть запланирован регулярный контроль параметров и характеристик, нормируемых или используемых при установлении нормативов предельно допустимых и временно согласованных выбросов:

- источников выделения ЗВ в атмосферу;

- организованных и неорганизованных, стационарных и передвижных источников выбросов ЗВ в атмосферу;

- установок очистки газов;

- атмосферного воздуха на границе санитарно-защитной зоны (500 м для производства цемента [99].

Подраздел "Производственный контроль в области охраны атмосферного воздуха" должен содержать:

А. План-график контроля стационарных источников выбросов с указанием номера и наименования структурного подразделения (площадка, цех или другое) в случае их наличия, номера и наименования источников выбросов, ЗВ, периодичности проведения контроля, мест и методов отбора проб, используемых методов и методик измерений, методов контроля (расчетных и инструментальных) ЗВ в источниках выбросов.

В План-график контроля должны включаться ЗВ (в т. ч. маркерные), которые присутствуют в выбросах стационарных источников и в отношении которых установлены технологические нормативы, предельно допустимые выбросы, временно согласованные выбросы с указанием используемых методов контроля (расчетные и инструментальные) показателей ЗВ в выбросах стационарных источников, а также периодичность проведения контроля (расчетными и инструментальными методами контроля) в отношении каждого стационарного источника выбросов и выбрасываемого им ЗВ, включая случаи работы технологического оборудования в измененном режиме более трех месяцев или перевода его на новый постоянный режим работы и завершения капитального ремонта или реконструкции установки.

Рисунок 4.11 - Рекомендуемая структура Программы ПЭК. Пунктиром выделена часть Программы, включающая ПЭАК

В План-график контроля включают ЗВ, которые включены в раздел I "Для атмосферного воздуха" перечня загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды [8].

В План-график контроля не включаются источники, выброс от которых по результатам рассеивания не превышает 0,1 ПДКмр ЗВ на границе предприятия.

Расчетные методы контроля используются для определения показателей ЗВ в выбросах стационарных источников цементных предприятий в следующих случаях:

- в отсутствие практической возможности проведения инструментальных измерений выбросов, в том числе при высокой температуре газовоздушной смеси, высокой скорости потока отходящих газов, сверхнизком или сверхвысоком давлении внутри газохода, отсутствии доступа к источнику выбросов;

- если выбросы данного источника по результатам последней инвентаризации выбросов формируют приземные концентрации ЗВ или групп суммации в атмосферном воздухе на границе территории объекта менее 0,1 доли предельно допустимых концентраций.

План-график контроля должен содержать периодичность проведения контроля (расчетными и инструментальными методами контроля) в отношении каждого стационарного источника выбросов и выбрасываемого им ЗВ.

Б. План-график проведения наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха с указанием измеряемых ЗВ, периодичности, мест и методов отбора проб, используемых методов и методик измерений. План-график наблюдений должен содержать:

- адреса (географические координаты) пунктов наблюдений с указанием номера каждого пункта наблюдения;

- перечень контролируемых на каждом пункте ЗВ;

- методы определения концентраций ЗВ в атмосферном воздухе;

- периодичность отбора проб атмосферного воздуха.

В. Перечень нормативных документов, стандартов организации, регламентирующих требования к методам производственного контроля в области охраны атмосферного воздуха.

В соответствии с п. 5 Статьи 67 [7] при осуществлении производственного экологического контроля измерения выбросов ЗВ в обязательном порядке производятся в отношении ЗВ, характеризующих применяемые технологии и особенности производственного процесса на объекте, оказывающем негативное воздействие на окружающую среду (маркерные вещества).

Перечень контролируемых маркерных веществ для производства цемента:

- взвешенные вещества (пыль);

- азота оксид (NO);

- азота диоксид (NO ₂);

- серы диоксид (SO ₂);

- углерода оксид (CO);

В случае использования альтернативного топлива перечень маркерных веществ должен быть расширен.

Периодический производственный контроль в соответствии с требованиями НДТ 20 - регулярный мониторинг и измерение параметров и выбросов в соответствии со стандартами ЕN, ISO или национальными стандартами, гарантирующими соответствие данных научно обоснованным критериям, - следует запланировать в отношении следующих ЗВ:

- высоколетучие металлы (ртуть Hg и таллий Tl);

- HCl и HF - для подтверждения актуального норматива выбросов;

- летучие органические соединения (ЛОС), ПХДД и ПХДФ - при использовании отходов/материалов из отходов в качестве сырья или альтернативного топлива.

Периодичность выполнения измерений устанавливается предприятием самостоятельно.

Рекомендации по организации регулярного мониторинга и измерения параметров и выбросов в соответствии с требованиями наилучших доступных техник представлены в таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Рекомендации по организации регулярного мониторинга и измерения параметров и выбросов

Метод (оборудование)	Применимость
Непрерывные/периодические замеры выбросов взвешенных веществ (пыли), NO x, SO 2 и CO	Применяется для процессов обжига
Непрерывные измерения параметров процесса, свидетельствующих о стабильности процесса, - таких как температура, влажность газа, содержание О 2, разрежение и скорость поток	Общеприменимо
Мониторинг и стабилизация критических параметров процесса: однородность перемешиваемого сырья, подача топлива, постоянное дозирование, уровень избытка воздуха	Общеприменимо
Непрерывные замеры выбросов NH 3, когда используется технология селективного некаталитического восстановления (SNCR)	Общеприменимо
Непрерывные или периодические замеры выбросов HCl, HF и ООУ (общего органического углерода)	Применяется при использовании альтернативных видов сырья и/или топлива
Периодические замеры выбросов летучих органических соединений, ПХДД/ПХДФ (полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов) и металлов	При использовании альтернативные виды сырья и/или топлива
Непрерывные или периодические замеры выбросов взвешенных веществ (пыли неорганической) в процессах, кроме процесса обжига в печи	Общеприменимо
Замеры осуществляются согласно графику производственного контроля.

Регулярный периодический мониторинг (выборочные пробы, обычно отбираемые аккредитованной внешней организацией и далее анализируемые в лаборатории) проводится как минимум один раз в год надлежащим образом для следующих веществ:

- металлы и их соединения (мышьяк, сурьма, свинец, кадмий, хром, кобальт, медь, марганец, никель, ртуть, таллий и ванадий);

- диоксины и фураны;

- ТОС/ЛОС;

- HCl;

- HF;

- NH ₃ (особенно, если для снижения выбросов NO _x используется такой метод борьбы с выбросами, как SNCR).

Хотя периодический мониторинг особенно важен для перечисленных выше загрязнителей, когда используются альтернативные виды сырья или топлива, на многих предприятиях по всему миру эти загрязнители могут также образовываться в результате использования обычного сырья и ископаемого топлива или рабочих условий печи. Это причина того, почему важно время от времени знать выбросы этих загрязняющих веществ. Кроме того, в зависимости от используемого топлива, условий процесса и значимости выбросов может потребоваться проведение дополнительных измерений.

Определение качественного и количественного состава ЗВ, выбрасываемых в атмосферу, осуществляется прямыми инструментальными замерами, которые осуществляются аккредитованной лабораторией (собственной предприятия либо сторонней по договору).

При проведении производственного эколого-аналитического контроля выбросов ЗВ в атмосферный воздух определяют:

- количественный и качественный состав выбросов от стационарных источников загрязнения; для оценки результатов измерений следует указывать рабочие параметры (условия проведения измерений): для вращающихся печей - температура, содержание кислорода, давление, расход (объемный поток) и влажность отходящих газов; для прочих источников (дробилки, мельницы, погрузчики и др.) - температура и давление;

- соблюдение установленных нормативов;

- качество атмосферного воздуха на границе СЗЗ.

Данные по выбросам ЗВ из вращающейся печи приводятся к стандартным условиям, т.е. сухому газовому потоку при температуре 273 К и давлении 101,3 гПа при содержании кислорода O ₂ 10 об. %.

Представительные пробы газов в газоходе могут быть отобраны экстрактивным и неэкстрактивным методами [29]. При экстрактивном отборе проб газы перед транспортировкой к газоанализатору подвергают подготовке: их очищают от аэрозолей, твердых частиц и других мешающих веществ. При неэкстрактивном отборе проб измерения проводят на месте, поэтому отсутствует этап пробоподготовки, за исключением необходимой фильтрации.

Сведения об аттестованных методах (методиках) измерений размещены в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений [http://www.fundmetrology.ru], Реестре действующих методик, допущенных для государственного экологического контроля и мониторинга (ПНД Ф).

На производственной площадке измерения уровня шумового воздействия рекомендуется проводить в тех же точках, что и контроль (отбор проб) атмосферного воздуха в соответствии с программой производственного контроля. На границе санитарно-защитной зоны контроль шумового воздействия проводят в соответствие с методиками измерения в сфере госрегулирования.

Осуществляют измерения следующих показателей:

- эквивалентный уровень звука (в дБА);

- уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц (31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000).

В подразделе Производственный контроль в области обращения с отходами должен быть запланирован регулярный контроль нормируемых параметров и характеристик:

- технологических процессов и оборудования, связанных с образованием отходов;

- систем удаления отходов;

- объектов накопления, хранения и захоронения отходов, расположенных на промышленной площадке и (или) находящихся в ведении предприятия;

- систем транспортировки, обезвреживания и уничтожения отходов, находящихся в ведении предприятия.

Подраздел должен содержать программу мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды на территориях объектов размещения отходов (при их наличии) и в пределах их воздействия на окружающую среду.

4.9.4 Непрерывный производственный контроль

На предприятиях по производству цемента, являющихся объектами I категории, стационарные источники, выбросы которых составляют не менее 15 % от суммарного выброса контролируемого вещества в целом по предприятию, при условии, что такой суммарный выброс составляет 10 т/год и более - вращающиеся печи по производству цементного клинкера производительностью 500 т/сутки и более - должны быть оснащены автоматическими средствами измерения и учета объема или массы выбросов ЗВ, концентрации ЗВ, а также техническими средствами фиксации и передачи информации об объеме и (или) о массе выбросов ЗВ и о концентрации ЗВ в государственный фонд данных государственного экологического мониторинга (государственного мониторинга окружающей среды) [7, 106].

Правила создания и эксплуатации системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ прописаны в [107], а требования к автоматическим средствам измерения и учета показателей выбросов загрязняющих веществ установлены в [108].

Для автоматического непрерывного измерения массовой концентрации ЗВ используют газоанализаторы, при использовании которых отсутствует необходимость в пробоотборе, транспортировке и подготовке пробы. Непрерывному производственному контролю подлежат следующие ЗВ: взвешенные вещества (пыль), азота диоксид (NO ₂), азота оксид (NO), углерода оксид (CO). Допускается измерение суммарной концентрации оксидов азота NO _x.

Непрерывные измерения массовых концентраций ЗВ в выбросах из вращающейся печи должны подтвердить соответствие технологическим показателям ИТС 6-2022.

Требования к выбору измерительных секций и мест измерений определены ГОСТ Р ЕН 15259-2015 [109].