Раздел 3. Текущие уровни эмиссии в окружающую среду

Раздел 3. Текущие уровни эмиссии в окружающую среду

К промышленным источникам эмиссий в окружающую среду относится любой завод, печь, технологический процесс, потребляющий электроэнергию и выделяющий в окружающую среду загрязняющие вещества. Точечные источники - предприятия со специальным учетом и инвентаризацией выбросов/сбросов [13], [16], [17].

Производство извести является источником значительного энергопотребления и выбросов в атмосферу. Основной технологический процесс - обжиг карбонатного сырья происходит следующей химической реакции:

Кроме дымовых газов в атмосферу уносятся частички готового продукта (извести) в виде пыли. Вторичные технологические процессы: подготовительное грохочение известняка, дробление, измельчение и гашение извести, транспортировка, хранение, выгрузка продукта - тоже являются источниками энергопотребления и выбросов в атмосферу, но в меньшей степени.

3.1 Потребление известняка

В качестве сырья для производства извести используют карбонатные породы с содержанием от 84%. Количество известняка, используемого на одну тонну извести, зависит от:

- качества известняка (физико-химических параметров);

- качества получаемой извести (степени обжига);

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

- влажности.

Удельный расход карбонатного сырья при обжиге с учетом пылеуноса приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Удельный расход карбонатного сырья при обжиге с учетом пылеуноса

Тип печи	Единица измерения	Удельный расход известняка/доломита/мела на 1 т извести
Шахтные печи	т/т	1,6	1,8
Вращающиеся печи с запечным теплообменником	т/т	1,8	2,2
Длинные вращающиеся печи по сухому способу	т/т	2,0	2,4
Длинные вращающиеся печи по мокрому способу	т/т	2,2	2,9

Большие значения относятся к получению извести 1-го сорта с содержанием CaO + MgO90%, меньшие - 3-го сорта с содержанием CaO + MgO 70% - 79% по ГОСТ 9179-77 [12].

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

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

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

3.2 Потребление энергии

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

На производство 1 т извести используется в среднем 3,2 ГДж тепла. Доломитовые известняки обжигаются при более низких температурах, следовательно, количество потребляемого тепла ниже на 5% - 10%.

3.2.1 Расход топлива

3.2.1.1 Обжиг

Потребление топлива в процессе обжига зависит от следующих факторов:

- типа и конструкции печи;

- типа и конструкции горелочного устройства;

- степени диссоциации известняка/доломита (степени обжига);

- гранулометрического состава сырья;

- потерь обжигаемого материала (пылеунос, просыпи);

- влажности.

Удельный расход теплоты и условного топлива для получения извести 2-го сорта с содержанием CaO + MgO равным 80% приведен в таблице 3.3. Удельный расход условного топлива при производстве извести с содержанием активных CaO + MgO, отличающимся в ту или другую сторону от 80%, определяется по формуле

,

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

- фактическое содержание активных CaO + MgO, %.

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

Тип печи	Удельный расход условного топлива на 1 т извести, т/т		Удельный расход тепла на 1 т извести, ГДж/т
	Мин.	Макс.	Мин.	Макс.
Шахтные печи, работающие на угле	0,125	0,155	3,7	4,6
Шахтные печи, работающие на природном газе	0,158	0,204	4,6	6,0
Вращающиеся печи с запечным теплообменником	0,200	0,260	5,9	7,7
Длинные вращающиеся печи, работающие по сухому способу	0,210	0,245	6,2	7,2
Длинные вращающиеся печи, работающие по мокрому способу	0,240	0,315	7,0	9,2

3.2.2 Расход электроэнергии

3.2.2.1 Обжиг

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

Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести печами разного типа (конструкции) приведен в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести печами разного типа (конструкции)

Тип печи	Единица измерения	Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести
		Мин.	Макс.
Шахтные печи пересыпные	кВтч/т	7	22
Двухшахтные регенеративные	кВтч/т	22	40
Вращающиеся с запечным подогревателем	кВтч/т	22	58
Длинные вращающиеся печи	кВтч/т	20	60

3.2.2.2 Дробление и измельчение извести

Энергопотребление при помоле и измельчении зависит от двух главных факторов:

- размера получаемой фракции;

- типа помольного оборудования, классифицирующего оборудования.

Так, при дроблении извести до размера 10 - 20 мм, энергопотребление составляет 0,7 - 4 кВт на тонну готового продукта, при измельчении до фракции менее 1 мм - 10 - 40 кВт.

3.2.2.3 Гидратация (гашение) извести

Гидратация извести идет с выделением тепла и образованием водяного пара.

В соответствии с химической реакцией для гашения 1 кг CaO теоретически необходимо 0,321 кг . Гидратация - процесс экзотермический, идет с выделением тепла, под воздействием которого часть воды расходуется на образование пара. На производстве гашеной извести (пушонки) расходуется 0,321 - 0,6 т воды на одну тонну извести. Энергопотребление по разным предприятиям составляет от 5 - 30 кВт на 1 т негашеной извести.

3.3 Выбросы в атмосферу

В зависимости от специфики производственного процесса предприятия по производству извести осуществляют выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сточных вод в водные объекты. Их деятельность приводит к образованию твердых отходов, на окружающую среду воздействуют шум и запах.

Классификация выбросов в атмосферу при производстве извести:

а) основные организованные выбросы:	- пыль, оксиды углерода (CO); - , оксиды азота (NO + ); - оксиды серы ;
б) прочие организованные выбросы:	- хлористый водород (HCI); - фтористый водород (HF); - тяжелые металлы; - полихлорированные дибензолдиоксины (ПХДД); - полихлорированные дибензолфураны (ПХДФ); - сажа (C); - органические соединения;
в) неорганизованные выбросы:	- пыль при погрузочно-разгрузочных работах; - открытом хранении пылящих веществ; - негермитичности# стыков на оборудовании; - водяной пар из градирен и гидраторов при гашении извести.

Состав загрязняющих выбросов и концентрация вредных веществ зависят от:

- химического состава карбонатной породы;

- вида используемого топлива;

- типа печи и параметров ее работы;

- качества работы очистного оборудования.

Химический состав карбонатной породы

Содержание в известняке/доломите/меле примесей серы, фтора, хлора тяжелых металлов, органических соединений влияет на состав отходящих газов. Чем выше их содержание в сырье, тем выше их концентрация в отходящих газах.

Вид используемого топлива

Одним из основных факторов, определяющих состав выбросов в атмосферу, является вид используемого топлива. Виды топлива и продукты их сжигания приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Виды топлива и продукты их сжигания

Твердое топливо		Мазут		Природный газ
Конечный продукт	Продукты неполного сгорания	Конечный продукт	Продукты неполного сгорания	Конечный продукт	Продукты неполного сгорания
	CO		CO		CO
	NO		NO		NO
	C (сажа, изменяет цвет дыма)		C (сажа)
Угольная зола

Типы печей и параметры их работы

При выборе печи учитывают следующие факторы:

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

- возможность получения извести определенной степени обжига и реакционной способности.

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

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

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

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

Очистное оборудование

Обжиговые печи, дробильное, измельчающее оборудование и гидраторы комплектуются пылеуловителями и пылесборниками. К ним относятся пылевые камеры, циклоны, мокрые скрубберы, тканевые фильтры, электростатические и гравийные фильтры. На российских предприятиях по производству извести установки, применяемые для улавливания загрязняющих веществ, двух или трехступенчатые. В качестве первой ступени применяется пылеосадительная камера, в качестве второй ступени - циклоны, в качестве третьей ступени - рукавные фильтры и электрофильтры. Компановка# систем осуществляется по разомкнутой системе, запыленный поток проходит аппараты всех ступеней очистки, а затем выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу. Для процесса гашения извести используют мокрые скрубберы и мешочные фильтры. Выбор очистного оборудования зависит от конструкции печи и используемого топлива.

Характерные эмиссии в атмосферу приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Характерные эмиссии в атмосферу

Вход	Процесс (подпроцесс)	Выход	Основное оборудование	Эмиссии
Карбонатный щебень ( + ), уголь, природный газ, жидкое топливо	Производство комовой извести	Комовая известь (CaO + MgO)	Шахтные, вращающиеся печи	Оксид азота (NO), диоксид азота (), диоксид серы () (сернистый ангидрит), оксид углерода (CO), диоксид углерода (), углерод (C) (сажа), тяжелые металлы (As, Cd, Cu, Mn, Hg, Sn, Tl, V, Cr, Sb, Se, Co, Pb, Zn), пыль неорганическая (до 20% )
Комовая известь (CaO + MgO)	Производство дробленой извести	Дробленая известь (до 20 мм)	Дробилки, классификаторы, грохота	Неорганическая пыль (до 20% )
Комовая известь (CaO + MgO)	Производство порошкообразной извести	Известь (фракции 0,2 мм)	Мельницы, классификаторы, грохота	Неорганическая пыль (до 20% )
Комовая известь (CaO + MgO)	Производство гидратной извести	Гидратная известь ()	Гидратор	Неорганическая пыль (до 20% ),

3.3.1 Пыль

3.3.1.1 Источники выбросов пыли

Обжиг

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

- гранулометрического состава материала;

- физико-механических свойств карбонатной породы;

- вида и типа охлаждающего оборудования;

- зольности твердого топлива.

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

Твердость известняка

По шкале Мооса-3, мел мягче известняка, более прочным являются доломиты. Истираемость этих пород при движении в печи - более 2%. При выборе типа печи учитывают прочность материала. Так, при использовании пород с пределом прочности более 10 мПа рекомендуются шахтные печи, вращающиеся печи с шахтным подогревателем. Для материала с пределом прочности менее 10 мПа рекомендованы длинные вращающиеся печи, работающие по мокрому способу.

Обожженная известь из вращающихся печей охлаждается в барабанных и шахтных холодильниках. Наибольшее количество пыли образуется в барабанных холодильниках, значительно меньше - в шахтных. Все отходящие газы проходят очистку от пыли.

Пылеосадительные камеры устанавливаются после печи, улавливают крупные частички пыли. Их действие основано на использовании силы тяжести. Степень очистки по данным российских предприятий составляет 40% - 60%.

Циклоны, батарейные циклоны улавливают частички размером до 500 мкм, которые падают под действием центробежных сил. Коэффициент пылеулавливания в цик лонах - 76% - 85%. Их используют для предварительной очистки перед электрофильтрами и рукавными фильтрами, которые улавливают частицы размером 1 - 5 мкм и имеют степень очистки при правильной технической эксплуатации 99,9% (см. таблицу 3.7).

Предельная допустимая концентрация неорганической пыли с содержанием до 20% в выбросах в атмосферу составляет 0,5 мг/.

Таблица 3.7 - Степень очистки неорганической пыли

Наименование	Единица измерения	Масса выбросов ЗВ до очистки на единицу продукции		Источники выбросов	Метод очистки	Масса выбросов ЗВ после очистки на единицу продукции
		Диапазон	Среднее значение			Диапазон	Среднее значение
Пыль	кг/т	1,1 - 8,8	4,95	Шахтная печь пересыпная	Циклонные фильтры	0,12 - 0,50	0,31
Пыль	кг/т	7,80 - 8,80	8,3	Одношахтная прямоточно-противоточная регенеративная	Электрофильтры	0,30 - 0,40	0,35
Пыль	кг/т	9,2 - 16,2	12,7	Двухшахтная прямоточно-противоточная регенеративная	Рукавные фильтры	0,03 - 0,05	0,04
Пыль	кг/т	1,1 - 24,0	12,55	Вращающиеся с запечным теплообменником	Пылевая камера + циклон + электрофильтры	0,03 - 0,13	0,08
Пыль	кг/т	1,25 - 6,25	3,75	Длинная вращающаяся по мокрому способу	Электрофильтр	0,11 - 0,14	0,13

Дробление и измельчение извести

На большинстве российских предприятий в цехах дробления и помола извести используют воздушные классификаторы, сепараторы. Готовый продукт удаляется потоком воздуха, который затем очищается в скрубберах, циклонах и рукавных фильтрах. Содержание пыли в таком воздухе по данным предприятий до очистки достигает 8 . В зависимости от типа очистного оборудования уровень пылевыбросов составляет 10 - 50 . На 1 т произведенной продукции образуется 1,2 - 1,6 кг пыли, которая собирается и, в зависимости от качества, подается снова на классификацию или в готовый продукт.

Гидратация извести

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

Вспомогательные процессы

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

3.3.2 Окислы азота

Шахтные печи

При сжигании природного газа, угля, жидкого топлива вся масса топлива превращается в отходы, при этом продукты сгорания превышают массу топлива за счет включения кислорода и азота воздуха. Если выбросы вредных веществ в атмосферу принять за 100%, то окислы азота составляют среди них 30% - 35%. Под понимают смесь окислов NO и , которые приводятся в пересчете на :

(в пересчете на ) = 1,53 NO + .

Расчет выбросов в соответствии с ОНД-86 (пункт 1.5) производится с учетом химической трансформации в атмосфере NO в . Определение содержания окислов азота в отходящих газах вызывает сложности, так как в процессе горения их образование зависит от температуры горения, времени пребывания продуктов сгорания в зоне генерации оксидов, от коэффициента избытка воздуха, технологии сжигания топлива. Формируются окислы азота в обжиговых печах двух видов:

- термические - при высоких температурах из молекулярного азота воздуха;

- топливные - из азота в топливе, реагирующего с кислородом воздуха.

При определении валовых выбросов оксидов азота () ориентируются на их значения, полученные эксплуатационным путем.

Топливные окислы образуются при температурах выше 1000°C, термические - при температурах выше 1500°C: чем выше температура в зоне обжига, тем выше содержание в отходящих газах:

;

.

Химическая трансформация NO в начинается через 30 с после выброса из дымовой трубы и зависит от интенсивности солнечной радиации, температуры и других факторов метеоусловий:

.

Уровни выбросов окислов азота в пересчете на 1 т произведенной извести приведены в таблице 3.8. Данные взяты из ежегодных отчетов производителей извести в России.

Таблица 3.8 - Уровни выбросов окислов азота в пересчете на 1 т произведенной извести

Типы печей	Единицы измерений	Выбросы на 1 т извести
		Диапазон	Среднее значение
Шахтные	кг/т	0,3 - 1,26	0,78
Вращающиеся с запечным теплообменником	кг/т	0,8 - 8,0	4,4
Длинные вращающиеся	кг/т	1,5 - 10	5,75

Вращающиеся печи

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

Температура факела в длинных вращающихся печах и во вращающихся печах с запечным теплообменником достигает 1500°C - 1600°C. Вследствие теплопередачи температура печных газов высокая, это приводит к увеличению уровня термических окислов. Для мертво обожженного доломита и известняка высокой степени обжига требуется поддерживание этих температур, при этом выбросы находятся в диапазоне 200 - 2000 . Большие значения концентраций характерны для процесса розжига печи. Величина окислов азота, генерируемого из воздуха, определяется тепловыми и конструктивными параметрами топочного устройства, регулировкой сечения, типом и единичной производительностью горелки.

Шахтные печи

Температурный профиль этих печей отличается от вращающихся, обычно температура в зоне обжига менее 1400°С. Короткое пламя в таких печах в сочетании с плохим перемешиванием способствует образованию окислов азота с концентрацией 100 - 420 . Количество выбрасываемых дымовых газов составляет 3000  на 1 т извести. При содержании 11% выбросы из таких печей составляют 0,3 - 1,26 кг на тонну извести.

Диоксид азота токсичное вещество, класс опасности в воздухе рабочей зоны - 3, ПДК - 2 [19].

Азота диоксид - красно-коричневый газ, едкого запаха, коррозионно активен.

Азота оксид - бесцветный газ, без запаха, в воздухе окисляется до .

Концентрация в воздухе 15  вызывает раздражение глаз, при попадании в легкие соединяется с гемоглобином крови и вызывает отеки легких. Порог запаха - 0,2 . Более 95% оксидов азота попадают в атмосферу с продуктами сгорания топлива. Рекомендованные ВОЗ критерии по :

- 40  - среднегодовая концентрация;

- 200  - для экспозиции за 1 ч.

3.3.3 Диоксид серы

Оксиды серы ( и ) регистрируются как стабильные продукты высокотемпературного горения. Термодинамическое равновесие между ними определяется реакцией:

.

Источниками образования и являются:

- топливо (уголь, мазут, природный газ);

- известняки/доломиты, содержащие серу.

Анализы показали, что основным оксидом серы, образующимся при горении, является . Дальнейшее превращение в может происходить в атмосфере, скорость мала. Эти окислы рассеиваются посредством высоких дымовых труб, впоследствии соединяясь с влагой, содержащейся в воздухе, становятся причиной кислотных дождей:

Сера в топливе

По справочным данным угли, используемые при обжиге, содержат серы:

- низкосернистые - 0,1% - 1,5%;

- среднесернистые - 1,5% - 2,5%;

- сернистые - 2,5% - 4%;

- высокосернистые - > 4%.

Мазуты:

- малосернистые - 0,5% - 1,0%;

- сернистые - 2,0%;

- высокосернистые - 2,0% - 3,5%.

В российских природных газах содержание серы по ГОСТ 5542-2014 - не более 0,036 .

Сера в известняке/доломите

Сера в известняках и доломитах содержится в основном в виде сульфата кальция (). Его содержание в известняках/доломитах, используемых в производстве извести, по месторождениям составляет 0% - 0,2%, в пересчете на 1 т производимой извести - 0% - 0,1%.

Не вся сера, содержащаяся в топливе и в обжигаемом сырье, уносится с отходящими газами. В обжиговых печах происходит абсорбция большей части оксидов серы активной негашеной известью с образованием сульфата кальция.

Вращающиеся печи с запечным теплообменником

Анализ отходящих газов вращающихся печей с запечным теплообменником, работающих на природном газе и использующих известняк с содержанием до 0,07% , показал выбросы оксидов серы 4 - 50 . Исходя из образования в печах такого типа отходящих газов 4000 продукции (при условии равном 11%), удельный выброс составляет 0,016 - 0,2 кг/т извести.

Шахтные пересыпные печи

Для шахтных печей характерен эффективный контакт между газовой средой печи и негашеной известью, что приводит к интенсивной абсорбции оксидов серы (). Образующийся при этом сульфат кальция влияет на время гашения извести. Оно составляет 6 - 20 мин. Такая известь пригодна для производства газосиликата. Анализ отходящих газов печей, использующих твердое топливо с содержанием серы до 1%, показал концентрацию оксидов серы 250 - 400 . В пересчете на 1 т извести выбросы в атмосферу из таких печей составляют 0,75 - 1,2 кг/т.

Длинные вращающиеся печи

В печах такого типа производится низкосернистая известь, большая часть серы топлива и известняка/доломита в восстановительной атмосфере возгоняется и выносится с отходящими газами. При использовании в качестве топлива природного газа выбросы оксидов серы () составляют 15 - 50 . Для печей, использующих сернистый мазут, лежат в пределах 50 - 1500 . Исходя из образования отходящих газов в объеме 5000 извести, удельный выброс составляет 0,25 - 7,5 кг/т.

Выбросы оксидов серы () по типам печей и по виду используемого топлива приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Выбросы оксидов серы () по типам печей и по виду используемого топлива

Тип печи	Единица измерений	Количество оксидов серы на 1 т извести
		Мин.	Макс.
Шахтные на твердом топливе	кг/т	0,709	1,2
Шахтные на природном газе	кг/т	0,25	1,0
Вращающиеся с запечным теплообменником на природном газе	кг/т	0,160	0,2
Длинные вращающиеся на мазуте	кг/т	0,25	7,5

- бесцветный газ с резким запахом. Действует на дыхательную систему и функции легких, вызывает раздражение глаз.

Окислы серы токсичны и коррозионно активны. Образуют в атмосфере аэрозоль серной кислоты. При вдыхании такого воздуха появляются насморк, кашель, охриплость, першение в горле и своеобразный привкус. Отравление сернистым газом вызывает удушье, расстройство речи, затруднение глотания. составляет 0,5 , - 0,05 , ПДК в рабочей зоне - 10 [19], [20].

Рекомендованные ВОЗ критерии по :

- среднесуточная - 20 ;

- средний уровень экспозиции за 10 мин - 500 .

3.3.4 Оксиды углерода

В процессе обжига известняков и доломитов образуется два оксида углерода: диоксид углерода (углекислый газ) () и оксид углерода (угарный газ) (CO).

Оксид углерода - вещество с остронаправленным механизмом действия, требующее автоматического контроля за его содержанием в воздухе [19].

ПДК оксида углерода в воздухе рабочей зоны - 20 . При длительности работы в атмосфере, содержащей оксид углерода, не более 1 ч предельно допустимая концентрация оксида углерода может быть повышена до 50 , при длительности работы не более 30 мин - до 100 , при длительности работы не более 15 мин - 200 . Повторные работы при условиях повышенного содержания оксида углерода в воздухе рабочей зоны могут проводиться с перерывом не менее, чем в 2 ч [19].

3.3.4.1 Диоксид углерода

Диоксид углерода () - парниковый газ. Содержание его в атмосфере - 0,0393% - 0,0397%. Количество выброшенного в атмосферу диоксида углерода квотируется. в отходящих газах из обжиговых печей бывает двух видов:

- продукт разложения известняка/доломита;

- продукт горения топлива.

Основные химические реакции в производстве извести:

1)

При декарбонизации 1 т известняка образуется 0,56 т CaO и 0,44 т . В пересчете на 1 т извести т .

		184,3		96,3	88

На 0,963 т образуется 0,880 т , соответственно, на 1 т доломитовой извести выбрасывается 0,913 т .

При изменении соотношения : необходимо сделать перерасчет.

2) (полное горение природного газа)

(горение твердого и жидкого топлива).

Количество , выделяющегося при горении топлива, зависит от типа печи и горелочного устройства, от степени обжига материала (чем выше степень обжига, тем больше расход топлива), от полноты сгорания топлива. Выбросы диоксида углерода с учетом вида обжигаемого материала и расхода топлива на разных типах печей приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10 - Выбросы диоксида углерода с учетом вида обжигаемого материала и расхода топлива на разных типах печей

Тип печи	Количество для кальциевой извести, т/т	Количество для доломитовой извести, т/т	Количество горения для кальциевой и доломитовой извести, т/т	Общий выброс , т/т
Шахтные печи	0,785	0,913	0,440 - 0,75	1,22 - 1,66
Длинные вращающиеся печи	0,785	0,913	0,77 - 1,03	1,55 - 1,94
Вращающиеся печи с запечным теплообменником	0,785	0,913	0,73 - 0,95	1,51 - 1,86

3.3.4.2 Оксид углерода

Одним из источников эмиссии CO в атмосферу являются предприятия по производству извести. Оксид углерода в атмосфере окисляется кислородом воздуха до , процесс идет медленно, среднее время пребывания CO в воздухе составляет 6 мес. Измерения оксида углерода в отходящих газах производятся у основания дымовой трубы.

Оксид углерода в процессе горения углеродосодержащих веществ, в основном органического топлива, образуется при неполном горении топлива.

На эффективность горения влияет коэффициент избытка воздуха , который приводится в технологических регламентах печи.

Шахтные печи

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

.

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

Вращающиеся печи

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

Производство гидравлической извести

В европейских справочниках НДТ приводятся данные точечных измерений CO ( - 11%) 4541 - 9555  в производстве гидравлической извести. Это объясняется содержанием органических веществ и более низким содержанием карбонатов кальция и в обжигаемом материале.

Количество CO в отходящих газах контролируется, так как высокие концентрации взрывоопасны. Кроме того, с оксидом углерода теряется определенное количество тепла. Это приводит к повышению расхода топлива.

Удельный выброс CO для разных печей приведен в таблице 3.11.

Таблица 3.11 - Удельный выброс CO для разных видов печей

Тип печи	Единица измерений	Выбросы CO на 1 т извести
		Диапазон	Среднее значение
Шахтные пересыпные печи	кг/т	7,3 - 8,9	8,1
Длинные вращающиеся печи	кг/т	0,3 - 1,8	1,05
Вращающиеся печи с запечным теплообменником	кг/т	0,2 - 1,4	0,8
Шахтные кольцевые печи	кг/т	0,3 - 7,5	3,9

Оксид углерода - бесцветный газ, без запаха и вкуса, способен диффундировать через перегородки, стены, слои почвы. Химически малоактивен, но обладает специфической способностью связываться с гемоглобином крови. Предельно-допустимая концентрация CO - 5 .

Рекомендуемые ВОЗ критерии по CO:

- 100  - за 15 мин;

- 60  - за 30 мин;

- 30  - за 1 ч;

- 10  - за 8 ч;

- 7  - за 24 ч.

3.3.5 Полихлорированные дибензодиоксины и дибензофураны ПХДД и ПХДФ

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

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

- углеводородов, катализаторов в сырье;

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

- длительного пребывания в температурном диапазоне;

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

Факторы эмиссии для производства 1 т извести:

- без системы очистного оборудования - 10 мкг ТЭ/т (ТЭ - токсический эквивалент);

- производство извести с использованием системы пылеулавливания - 0,07 мкг ТЭ/т.

По имеющимся данным международных и европейских организаций, проводивших измерения ПХДД/ПХДФ известкового производства, составляет весьма малую долю выбросов. В таблице 3.12 приведены средние значения выбросов для печей стран ЕС.

Таблица 3.12 - Средние значения выбросов ПХДД и ПХДФ для печей стран ЕС

Тип печи	Средние выбросы ПХДД и ПХДФ, нг I-TEQ/	Мониторинг количества печей	Общее количество печей	%
Длинные вращающиеся	0,06	11	25	44
Вращающиеся с запечным теплообменником	0,0698	15	20	75
С параллельным потоком	0,02	45	149	30
Кольцевые шахтные	0,02	40	77	52
Шахтные пересыпные	0,05	25	115	22
Другие типы печей	0,01	1	158	0,6

Российская Федерация 22 мая 2002 г. подписала Стокгольмскую конвенцию по стойким органическим загрязнителям, в число которых входят ПХДД и ПХДФ, 27 июня 2011 г. ратифицировала на основании Федерального закона N 164-ФЗ от 08.12.2003 "Об основах государственного регулирования внешнеторговой деятельности" [25]. Конвенция предусматривает постепенную минимализацию и по мере возможности окончательное прекращение непреднамеренно продуцируемых диоксинов и фуранов.

ПДК для ПХДД и ПХДФ:

- в атмосферном воздухе - 0,5 ;

- в выбросах - 0,1 ;

- в поверхностных водах, местах водозабора - 1 ;

- в почве - 0,33 .

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

3.3.6 Общий углерод

В выбросах в атмосферу известеобжигательных печей содержится аморфный углерод (сажа) - продукт неполного сгорания и термического разложения углеводородов. Образуется так называемый черный углерод при сжигании всех видов топлива: угля, продуктов нефти, природного газа, торфа, дров. Сажа в виде аэрозоли выносится из печи, частично улавливается циклонами. В атмосфере сажа поглощает солнечное излучение, превращая ее в тепловую. В диапазоне температур 700°C - 800°С на границе зоны обжига и зоны подогрева образуется полициклический углеводород бенз(а)пирен (). Сажа способна адсорбировать бенз(а)пирен, в результате чего ее частицы приобретают канцерогенные свойства. Количество выброшенного углерода и бенз(а)пирена зависит от улавливающей способности сухих циклонов.

Наибольшее количество этих продуктов образуется при использовании твердого топлива. Так, при слоевом сжигании угля в шахтных пересыпных печах при нарушении топливного режима, в период загрузки угля, в процессе горения в зоне восстановления происходит выброс продуктов неполного сгорания, в том числе и сажи. Измерения на таких печах показали выбросы углерода 150 - 190  до циклонов и 30 - 110  после циклонов.

При сжигании жидкого топлива в дымовых газах образуются крупнодисперсные липучие частицы сажи, состоящие из углерода. Выброс органического углерода связан и с содержанием органических веществ в карбонатных породах, используемых для получения гидравлической извести. Содержание органического материала в таких породах - 2% - 5%. В таком случае выброс органических веществ происходит непрерывно и составляет по данным европейских производителей гидравлической извести 456 -1668 .

Во вращающихся печах, использующих природный газ, данные показатели находятся в пределах 3 - 10 , причем для длинных вращающихся печей эти значения составляют 100%. Масса выбросов углерода из печей разного типа российских производителей извести приведена в таблице 3.13.

Таблица 3.13 - Масса выбросов углерода из печей разного типа российских производителей извести

Тип печи	Масса выбросов C до циклонов на 1 т извести кг/т		Масса выбросов C после циклонов на 1 т извести кг/т
	Диапазон	Среднее значение	Диапазон	Среднее значение
Шахтные на твердом топливе	0,458 - 0,559	0,508	0,090 - 0,330	0,210
Длинные вращающиеся	0,001 - 0,010	0,006	0,001 - 0,009	0,005
Вращающиеся с запечным теплообменником	0,008 - 0,030	0,019	0,003 - 0,020	0,012

Углерод в соответствии с классификацией ГН 2.1.6.1338-03 относится к 3-му классу опасности. Предельно допустимые концентрации углерода в атмосферном воздухе:

- максимальная разовая - 0,15 ;

- среднесуточная - 0,05 .

3.3.7 Хлористый водород (HCl) и фтористый водород (HF)

Содержание в отходящих газах хлористого водорода и фтористого водорода незначительно ввиду низкого их содержания в обжигаемом материале и топливе. В процессе обжига хлориды и фториды связываются с образовавшейся известью, тем самым снижается содержание активной CaO в готовом продукте.

Точечные и периодические измерения показывают содержание в выбросах в атмосферу из обжиговых печей HCl - 5 - 30 , HF - 0,005 - 1,0 . При этом низкие значения характерны для печей обжигающих чистые известняки, большие - для печей обжигающих доломиты. Это связано с более высоким содержанием HCl и HF в доломитах. Характер распределения уровня выбросов HCl различных печей приведен в таблице 3.14.

Таблица 3.14 - Распределение уровня выбросов HCl в печах разного типа российских производителей извести

Тип печи	Единицы измерения	Распределение уровня выбросов HCl
		< 10	10 - 20	20 - 30	30 - 40
Шахтные пересыпные	%	82	18
Длинные вращающиеся	%	89	8		3
Вращающиеся с запечным теплообменником	%	95	5
Кольцевые шахтные	%	71		29

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

ПДК максимальная разовая для HCl - 0,2 , для HF - 0,02 ; среднесуточная ПДК для HCl - 0,1 , для HF - 0,005 [19], [20].

3.4 Перечень маркерных загрязняющих веществ, характерных для производства извести

В качестве маркерных загрязняющих веществ, характерных для производства извести, следует принять вещества, характеризующие химический состав и запыленность газов на выходе из печи, физико-химические свойства сырья и топлива, работу очистного оборудования, потери при обжиге. Перечень маркерных загрязняющих веществ, характерных для производства извести, представлен в приложении В, перечень технологических показателей - в приложении Д.

3.5 Потери производства извести

В процессе обжига встречным потоком отходящих газов выносятся твердые частички обжигаемого известняка/доломита. Они осаждаются в очистительном оборудовании: крупные - в пылевых камерах, скрубберах, более мелкие - в циклонах, рукавных фильтрах, электрофильтрах. Эти частицы имеют недостаточную степень диссоциации, поэтому считаются отходами производства. Содержание в них активных CaO + MgO - от 3% до 28%. По мере накопления откачиваются в специальный бункер, откуда отгружаются потребителю для раскисления почв, добавки в строительные растворы и смеси, очистки воды в водоемах.

Крупные частицы обжигаемого известняка/доломита из пылевых камер, небольшие количества частично обожженного материала, образовавшегося при пуске печи, используются для отсыпки дорог, укрепления и стабилизации грунтов.

3.6 Использование воды

Вода в производстве извести используется:

- для промывки известняка, содержащего глину и песок;

- для добавления в шихту при мокром способе обжига;

- для охлаждения барабанных холодильников;

- для охлаждения горелок.

На российских предприятиях вода является оборотной, после отстаивания в отстойниках, прошедшая очистку от твердых частиц и охлажденная в градирнях возвращается в технологический процесс. Вода, используемая при мокром способе обжига, не вносит вклад в образование сточных вод, она полностью испаряется на стадии сушки и обжига.

3.7 Шум

Шум создается на всех стадиях производства извести. Источниками шума являются:

- подача известняка/доломита в печь, скиповые устройства;

- работа транспортерных лент;

- работа вращающейся печи и вращающегося холодильника;

- дымососы, вентиляторы, вытяжки;

- дробилки, мельницы, грохота, классификаторы, пневмотранспорт, вибраторы.

Средние значения уровня шума, измеренные на рабочих местах в цехе обжига, приведены в таблице 3.15.

Таблица 3.15 - Средние значения уровня шума, измеренные на рабочих местах в цехе обжига

Рабочее место	Единица измерений	Фактические значения уровня шума	Нормативные значения уровня шума
Обжигальщик извести	дБА	72 - 81	80
Загрузчик известняка	дБА	36 - 41	50
Выгрузчик извести	дБА	70 - 81	80
Транспортировщик извести	дБА	70 - 77	80
Грохотовщик	дБА	68 - 89	80
Дробильщик	дБА	67 - 82	80

3.8 Запах

Выделение запаха в производстве извести связано с качеством используемого материала и топлива. При обжиге битуминозных (черных) известняков или использовании серосодержащего твердого и жидкого топлива выделяются окислы серы () и сероводород (), которые имеют специфичный запах.