ГОСТ Р 56828.47-2019 Наилучшие доступные технологии. Производство цемента. Выбор маркерных показателей для выбросов в атмосферу от промышленных источников

        ГОСТ Р 56828.47-2019

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАИЛУЧШИЕ ДОСТУПНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Производство цемента. Выбор маркерных показателей для выбросов в атмосферу от промышленных источников

Best available techniques. Manufacture of cement. Selection of marker indicators for air emissions from industrial sources

ОКС 13.020.01

13.040.01

13.040.40

Дата введения 2019-03-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Некоммерческой организацией "Союз производителей цемента "СОЮЗЦЕМЕНТ" (НО "СОЮЗЦЕМЕНТ") совместно с Федеральным государственным автономным учреждением "Научно-исследовательский институт "Центр экологической промышленной политики" (ФГАУ "НИИ "ЦЭПП")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 113 "Наилучшие доступные технологии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 февраля 2019 г. N 21-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методику выбора маркерных веществ для осуществления производственного экологического контроля выбросов на предприятиях по производству цемента и определяет перечень требований к исходной информации, необходимой для выбора маркерных веществ.

Положения, установленные в настоящем стандарте, целесообразно использовать при актуализации информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям [1].

Настоящий стандарт распространяется на проектируемые и реконструируемые промышленные предприятия по производству цемента, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 17.2.1.04 Охрана природы. Атмосфера. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы

ГОСТ 17.2.3.02 Правила установления допустимых выбросов загрязняющих веществ промышленными предприятиями

ГОСТ 32693 Учет промышленных выбросов в атмосферу. Термины и определения

ГОСТ Р 56828.15 Наилучшие доступные технологии. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 17.2.1.04, ГОСТ 17.2.3.02, ГОСТ 32693 и ГОСТ Р 56828.15, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7 объект, оказывающий негативное воздействие на окружающую среду: Объект капитального строительства и/или другой объект, а также их совокупность, объединенные единым назначением и/или неразрывно связанные физически или технологически, расположенные в пределах одного или нескольких земельных участков и способствующие уменьшению биоразнообразия по причине загрязнения окружающей среды за счет образуемых при функционировании и/или образованных прежде отходов, сбросов, выбросов и других загрязнений.

3.8

3.9

3.10

4 Выбросы в окружающую среду при производстве цемента

Цемент является основным материалом, используемым для строительства и возведения зданий и сооружений. Получают его совместным измельчением портландцементного клинкера и добавок.

Процесс обжига портландцементного клинкера является наиболее важной частью процесса производства цемента, связанного с вопросами окружающей среды, а именно с использованием энергии и выбросами в атмосферу.

В зависимости от используемых процессов производства цементный завод осуществляет выбросы в воздух и в почву (как отходы). В исключительных случаях выбросы могут оказаться и в воде. В дополнение на окружающую среду могут воздействовать шум и неприятные запахи.

Основными выбросами в производстве цемента являются выбросы в атмосферный воздух из печной системы.

Во всех печных системах обжигаемый материал движется противотоком (навстречу) по отношению к топочным газам. Этот противоток влияет на величину выбросов, так как образуется своего рода кипящий слой. Многие компоненты, которые образуются при горении топлива и при превращении сырьевых материалов в клинкер, остаются в газовой фазе до тех пор, пока они не адсорбируются или конденсируются на движущемся материале.

Измерения при осуществлении производственного экологического контроля производятся в отношении маркерных загрязняющих веществ, определяемых для контроля загрязнения окружающей среды в зависимости от применяемых технологических процессов по [2].

Для сравнительной оценки технологий производства портландцемента следует использовать:

- показатели технологической эффективности производства, непосредственно связанные с воздействием на окружающую среду процессы производства (например, удельный расход сырьевых материалов на производство 1 т портландцементного клинкера и цемента, удельный расход топлива на обжиг 1 т портландцементного клинкера, удельный расход энергии на производство 1 т цемента);

- экологические маркеры - вещества или физические явления, возникающие при производстве цемента, эмитируемые в окружающую среду и наносящие ощутимый экологический вред окружающей среде и здоровью человека.

Для выбора экологических маркеров необходимо рассмотреть свойства каждого из загрязняющих веществ и выявить перечень значимых загрязняющих веществ в выбросах при производстве цемента.

В настоящем стандарте не рассматриваются показатели технологической эффективности производства.

4.1 Выбросы пыли

Пыль - это мелкие (менее 0,1 мм) частицы минерального или органического происхождения, взвешенные в воздухе или газе.

Технология производства цемента включает в качестве обязательного процесса тонкое измельчение материалов. Выбросы пыли возникают везде, где потоки газов или воздуха контактируют с тонкоизмельченным неорганическим материалом: в процессе дробления, транспортирования, складирования сырьевых материалов, при помоле и обжиге сырьевой смеси, охлаждении и складировании портландцементного клинкера, помоле, транспортировании и отгрузке цемента, хранении и подготовке твердого топлива или топливных отходов. Основное количество пылегазовой смеси формируется при обжиге цементного клинкера и при тонком его измельчении.

Основным источником организованных выбросов пыли на цементных заводах являются вращающиеся печи, клинкерные холодильники, мельницы сухого помола (цементные, угольные), цементные силосы, установки для тарирования и отгрузки цемента. Неорганизованные выбросы пыли возникают при дроблении, транспортировке, складировании сухих материалов, их подаче в бункеры мельниц, движении автотранспорта по дорогам.

Поскольку основной объем запыленных газов при производстве цемента образуется в процессе обжига клинкера во вращающихся печах, то в качестве маркера рекомендуется использовать прежде всего содержание пыли в выбросах из вращающихся печей, установив для этого соответствующие нормативы, при одновременном принятии мер по минимизации выбросов пыли из других организованных и неорганизованных источников.

Выбросы пыли также могут являться обобщающим маркерным показателем, так как с ними связаны выбросы большинства нелетучих или малолетучих тяжелых металлов и диоксинов.

При обжиге портландцементного клинкера существуют три пути образования оксидов азота - тепловые, быстрые и топливные оксиды азота.

- чрезмерное накопление сульфатов при длительном внутреннем кругообороте летучих соединений серы в печи и/или циклонном теплообменнике.

4.4 Выбросы СО

В дымовых газах клинкерообжигательных печей СО может появиться двумя путями:

- либо в связи с неполным сгоранием технологического топлива при недостаточном количестве кислорода в воздухе или недостаточном количестве воздуха, подаваемого во вращающуюся печь или в декарбонизатор вращающейся печи;

- либо в связи с присутствием различных органических соединений, содержащих углерод, в сырьевых материалах.

Восстановительная среда в печи приводит к ухудшению качества портландцементного клинкера: идет частичное разрушение алюмоферритов кальция, алита, образуются менее активные полиморфные модификации белита.

На современных цементных заводах специальные устройства отключают электрофильтр при превышении порогового значения концентрации СО в отходящих дымовых газах.

Выбросы СО, как правило, увеличиваются при пуске или остановке вращающихся печей, при нестабильном питании печи топливом или при использовании топлива с резко изменяющимися характеристиками или при наличии в сырье углерода или его соединений. При стабильной работе и правильной настройке печного агрегата выбросы СО из печей для обжига клинкера обычно невелики.

При нормировании выбросов СО необходимо учитывать, что их предельное значение должно устанавливаться с учетом сырьевой базы предприятия, применяемой технологии и оборудования.

4.5 Выбросы металлов и их соединений

Металлы и их соединения поступают в печь для обжига клинкера с сырьевыми материалами и с технологическим топливом.

В зависимости от летучести металлов и их соединений все металлы могут быть разделены на четыре класса:

- металлы, которые в чистом виде или в виде соединений с другими элементами представляют собой тугоплавкие, нелетучие вещества. К ним относятся такие металлы, как Ва, Ве, Cr, As, Al, Ni, Ca, Fe, Mn, Cu и Ag. В процессе обжига эти металлы полностью адсорбируются клинкером и выводятся из печи вместе с ним. В отходящих газах они могут присутствовать только в составе пыли, а уровень их эмиссии в атмосферу зависит только от эффективности работы пылеулавливающего оборудования;

- металлы, которые в виде соединений являются частично летучими: Sb, Cd, Pb, Se, Zn, K и Na. В виде сульфатов или хлоридов эти металлы способны возгоняться в интервале температур 1000-1300°С и конденсироваться при 700-900°С, что приводит к появлению внутренней рециркуляции и их накоплению в нижних ступенях циклонного теплообменника и в зоне твердофазовых реакций. Они также практически полностью выводятся из печи с клинкером, а уровень их эмиссии в атмосферу зависит от эффективности работы пылеулавливающего оборудования;

- в виде металла или в виде соединений Tl обладает высокой летучестью, его конденсация происходит в температурном интервале 450-550°С, т.е. в верхних ступенях циклонного теплообменника, что приводит к накоплению и постепенному росту его концентрации в составе пыли;

- Крайне летучим соединением является Hg, она почти полностью удаляется из печи с отходящими газами, и лишь незначительная ее часть адсорбируется пылью с последующим осаждением в пылеулавливающих установках.

К 1-му классу опасности относятся металлы и их соединения по [4] - Ba, Be, V, Hg, Cd, Ni, Pb, Tl, Te и Se. Среди этих металлов частичной и высокой летучестью обладают Hg, Cd, Tl и Pb.

Поведение и уровень эмиссии отдельных металлов зависит от их летучести, способа ввода в печь, концентрации металла в сырьевых материалах и топливе или топливосодержащих отходах, возникновения явления рециркуляции и аккумулирования металлов и от эффективности осаждения пыли в пылеосадительной системе.

Металлы, внедренные в процесс обжига через сырьевые материалы и топливо, могут испаряться полностью или частично в теплообменнике и/или в печи в зависимости от их летучести, взаимодействия с соединениями, присутствующими в газовой фазе, и конденсироваться на клинкере, подаваемом в холодильник. Металлы из топлива первоначально поступают в дымовые газы, но выбрасываются вместе с ними из печи в очень малом количестве благодаря удерживающей способности печи и теплообменника. Поскольку отношение сырьевых материалов к топливу в клинкере составляет примерно 10:1, то вид и природа сырьевых материалов являются решающим фактором для выбросов металлов.

4.6 Выбросы газообразных HCl и HF

В систему вращающейся печи HCl и HF попадают двумя способами:

- с сырьевыми материалами как примесь или в некоторых случаях как специальная добавка с целью интенсификации процесса клинкерообразования и снижения температуры обжига портландцементного клинкера;

- как компонент использующихся для производства цемента отходов, главным образом топливных.

В процессе обжига HCl и HF взаимодействуют со щелочными компонентами сырьевой смеси (Ca, Na, K и др.) с образованием легкоплавких и летучих соединений. Благодаря своей высокой летучести щелочные HCl и HF возгоняются (испаряются) в горячих зонах печи (декарбонизации, твердофазовых реакций, спекания) и потоком дымовых газов уносятся в более холодные зоны, где при температурах 600-900°С вновь переходят в твердое состояние (конденсируются), оседают на поверхности частиц сырьевой смеси и пыли и вновь направляются в более горячие зоны печи. В результате внутри печи и частично циклонного теплообменника образуется устойчивый кругооборот щелочных соединений Cl и F, что приводит к многократному локальному повышению концентрации этих соединений. Для разрыва циклического кругооборота легколетучих соединений Cl и F в печи используется система байпасирования печных газов.

Так как соединения Cl и F удаляются из печи вместе с пылью, то выбросы этих соединений в значительной мере зависят от эффективности функционирования системы пылеулавливания, особенно в отношении пыли мелкой фракции с размером частиц менее 10 мкм (РМ10).

4.7 Выбросы полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов

В результате протекания различных сложных процессов, зависящих от конструкции печи, условий горения, условий подачи сырьевых материалов в печь и типа эксплуатируемого обеспыливающего оборудования, могут образовываться ПХДД и ПХДФ. Кроме того, присутствие Cl совместно с органическими соединениями потенциально может вызвать образование ПХДД и ПХДФ в любом высокотемпературном процессе. Данные соединения могут образовываться в циклонном теплообменнике или после теплообменника, а также в установках обеспыливания, если в сырьевых материалах присутствуют в достаточном количестве Cl и углеводороды.

Однако образование дибензодиоксинов и дибензофуранов и их последующие выбросы происходят, если одновременно соблюдается пять условий:

- наличие углеводородов;

- наличие HCl;

- наличие соответствующего температурного интервала (между 200 и 450°С с максимумом при 300-325°С);

- длительное время пребывания материала в соответствующем интервале температур.

Кроме того, в газовом потоке должен присутствовать молекулярный кислород. С повышением концентрации кислорода скорость реакции образования ПХДД и ПХДФ увеличивается с порядком реакции примерно 0,5.

Поскольку хлорированные дибензодиоксины и дибензофураны могут образоваться вновь при охлаждении в интервале температур от 450 до 200°С, то очень важно отходящие из печной системы газы быстро охладить ниже этих температур.

Образование ПХДД и ПХДФ в теплообменнике невозможно из-за повышения температуры, при которой эти соединения разлагаются. Быстрое разложение ПХДД и ПХДФ происходит при температурах выше 925°С.

5 Общие указания

5.1 В настоящем стандарте приводится руководство по выбору маркерных показателей для выбросов в атмосферу от промышленных источников (вращающейся печи) при производстве цемента при использовании традиционного минерального топлива. При использовании альтернативных видов топлива при получении цементного клинкера выбор маркерных показателей будет иным.

5.2 Выбор маркерных веществ проводится на основании информации об уровнях выбросов загрязняющих веществ, приведенных в материалах оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС).

5.3 Важным требованием к организации выбора маркерных веществ является минимизация расчетов, требующих лишних затрат и усилий как на стадии проведения вычислений, так и на стадии анализа полученных результатов. Рекомендуется избегать нагромождения ненужных расчетных характеристик, затрудняющих анализ результатов и принятие решений. Поэтому необходимо отдельно выявлять те загрязняющие вещества, которые не оказывают заметного влияния на общую экологическую ситуацию.

5.4 Выбор маркерных веществ проводится в соответствии с приложением А.

5.5 Пример выбора маркерных веществ согласно положениям настоящего стандарта приведен в приложении Б.

6 Общие подходы к выбору маркерных веществ

6.1 Выявление перечня значимых загрязняющих веществ в выбросах от конкретной технологии

6.1.1 На основе данных, приведенных в материалах ОВОС [производственный объект, виды выбрасываемых загрязняющих веществ, их количество, предельно допустимые концентрации (ПДК), ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ)], выполняется расчет следующих параметров:

- приведенные массы выброса каждого загрязняющего вещества с учетом его токсичности, которые определяются по формуле

- вклад конкретного загрязняющего вещества в суммарную приведенную массу выброса рассматриваемого производственного объекта по формуле

6.1.2 На основании полученных данных составляется перечень веществ, сумма приведенных масс которых образует более 85% от суммарной приведенной массы общего выброса.

Примечание - Вычисление суммы приведенных масс загрязняющих веществ до величины более 85% от суммарной приведенной массы общего выброса проводят по направлению от вещества с максимальным вкладом в суммарную приведенную массу к веществу с минимальным вкладом. Таким образом отсекаются загрязняющие вещества, имеющие минимальный вклад в общий выброс и составляющие менее 15% от суммарной приведенной массы данного выброса.

6.1.3 При наличии необходимых данных по рассматриваемому производственному объекту проводятся проверка полученных результатов и сравнение с реальными выбросами за последний отчетный год.

6.2 Экспертный выбор маркерных веществ

6.2.1 Из полученного перечня загрязняющих веществ исключаются вещества, не указанные в [4].

6.2.2 Посредством экспертной оценки из рассматриваемого перечня загрязняющих веществ делается выбор маркерных веществ для конкретного способа производства продукции.

6.2.3 Выбор маркерных веществ основывается на следующих принципах:

- загрязняющее вещество характерно для рассматриваемого процесса (вещество является частью сырьевого потока, образуется в результате протекания основных или побочных процессов);

- загрязняющее вещество присутствует в эмиссиях постоянно (или систематически, но с высокой известной частотой);

- загрязняющее вещество присутствует в эмиссиях в значимых количествах;

- доступность и воспроизводимость метода количественного определения данного загрязняющего вещества.

6.2.3.1 Характерность вещества определяется его присутствием в сырье, полупродуктах и/или продуктах технологического процесса. Перечень характерных веществ устанавливается на основе экспертного мнения и знания технологического процесса. При этом используются данные технологического регламента производственного объекта, материалы ОВОС, информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям [1] и другой вспомогательной документации.

6.2.3.2 Постоянство присутствия загрязняющих веществ в эмиссиях устанавливается на основе данных технологического регламента производственного объекта, проекта нормативов ПДВ и другой вспомогательной документации.

6.2.3.3 Значимость содержания загрязняющих веществ в эмиссиях определяется на основе данных проекта нормативов ПДВ (разрешенный выброс загрязняющих веществ) и информации о реальных выбросах загрязняющих веществ при наличии их документального подтверждения.

6.2.3.4 Доступность метода определения загрязняющего вещества в выбросах устанавливается по наличию методик аналитического контроля по данным раздела "Контроль производства и управление технологическим процессом" технологического регламента производственного объекта. Метод(ы) определения данного вещества должен(ны) быть доступным(и), легко воспроизводимым(и) и соответствовать требованиям Государственной системы обеспечения единства измерений [6].

6.2.4 Если ни одно из веществ из перечня загрязняющих веществ, составленного на основании 6.1.2 и 6.2.1, не удовлетворяет всем четырем принципам, сформулированным в 6.2.3, то составляется новый перечень веществ, которые были отброшены в 6.1.2 и сумма приведенных масс которых образует менее 5% от суммарной приведенной массы общего выброса. Новый перечень веществ проходит последовательный анализ по 6.1.3, 6.2.1-6.2.3.

6.2.5 На основе полученного в ходе экспертной оценки перечня загрязняющих веществ принимается решение о выборе полученных веществ в качестве маркерных.

Приложение А

(обязательное)

Схема выбора маркерных веществ

Рисунок А.1 - Схема выбора маркерных веществ

Приложение Б

(справочное)

Выбор маркерных веществ при производстве цементного клинкера при использовании традиционного минерального топлива

Б.1 На основе информации, приведенной в актуальном проекте нормативов допустимых выбросов, заполняют столбцы с 1 по 5 таблицы Б.1.

Таблица Б.1 - Расчет вклада загрязняющих веществ (ЗВ) в суммарную приведенную массу

Б.2 Выполняют расчет приведенной массы выброса каждого загрязняющего вещества, вошедшего в таблицу Б.1, по формуле (1) и вклада конкретного загрязняющего вещества в суммарную приведенную массу выброса по формуле (2). Полученные результаты вносят в столбцы 5 и 6 таблицы Б.1.

Б.3 На основании заполненной таблицы Б.1 составляется перечень загрязняющих веществ в порядке убывания их вклада в суммарную приведенную массу.

Таблица Б.2 - Перечень загрязняющих веществ в порядке убывания их вклада в суммарную приведенную массу

Б.4 Путем последовательного суммирования, полученного в Б.3 цифрового материала по направлению от веществ с максимальным вкладом в суммарную приведенную массу к веществу с минимальным вкладом, суммирование прекращается тогда, когда получается сумма, большая или равная 85%. Вещества, вошедшие в указанную сумму, формируют перечень загрязняющих веществ по таблице Б.3.

Таблица Б.3 - Перечень загрязняющих веществ, сумма приведенных масс которых составляет более 85% от суммарной массы общего выброса

Б.5 Из полученного перечня загрязняющих веществ исключают вещества, не указанные в [5]. В рассматриваемом примере все вещества входят в перечень [3].

Б.6 Проводят экспертную оценку составленного перечня согласно 6.2.2 и 6.2.3.

Б.6.1 Азот (II) оксид (Азота оксид) - вещество, характерное при производстве цементного клинкера, присутствует в эмиссиях постоянно и в значимых количествах; метод определения азота оксида доступен и воспроизводим.

Б.6.3 Азота диоксид (Азот IV оксид) - вещество, характерное при производстве цементного клинкера, присутствует в эмиссиях постоянно и в значимых количествах; метод определения азота диоксида доступен и воспроизводим.

Б.6.5 Углерод оксид - вещество, характерное при производстве цементного клинкера, присутствует в эмиссиях постоянно и в значимых количествах; метод определения монооксида углерода доступен и воспроизводим.

Б.6.6 Серы диоксид - вещество, характерное при производстве цементного клинкера, присутствует в эмиссиях постоянно; метод определения серы диоксида доступен и воспроизводим.

Библиография