Методика расчета выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий цветной металлургии

Назва: 
Методика расчета выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий цветной металлургии

Download

Утверждена приказом Министра охраны

окружающей среды Республики Казахстан

от «18»  04 2008 года № 100-п.

Методика
расчета выбросов вредных веществ в атмосферу

для предприятий цветной металлургии

1. Общие положения

Методика расчета выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий цветной металлургии (далее  Методика) разработана с целью создания единой методологической основы по определению выбросов загрязняющих веществ при электролитическом производстве алюминия с использованием электролизеров с предварительно обожженными анодами и электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним и боковым токоподводом, а также по определению выбросов глиноземного производства.

Методические указания рекомендуются к применению предприятиями и территориальными управлениями по охране окружающей среды, специализированными организациями, проводящими работы по нормированию выбросов и контролю за соблюдением установленных нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ).

Полученные по настоящей Методике результаты используются в качестве исходных данных при учете и нормировании выбросов на действующих предприятиях и объектах, а также при разработке предпроектной и проектной документации на новое строительство.

2. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу


при электролитическом получении алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами

Расчеты выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при электролитическом производстве алюминия осуществляются расчетным методом с применением, удельных показателей выделения загрязняющих веществ (кг/т). Средний состав компонентов сырья и топлива предоставляется поставщиком товарных продуктов или выполняющей входной анализ сырья заводской лабораторией. Технологические параметры и показатели системы газоочистки задаются проектом. Отдельные необходимые для расчета характеристики определяются экспериментально в результате балансовых испытаний.

2.1. Расчет выбросов цеха электролиза

 

2.1.1. Расчет выбросов фтористых соединений

Общее количество фтористых соединений, отходящих от электролизеров в виде пыли и газа, определяется из баланса фтора как разность между суммарным приходом фтора с криолитом, фтористым алюминием, фторированным глиноземом и фторсолями на пуск электролизеров и суммой расходных статей фтора при транспортировке, с перфторуглеродами при анодных эффектах, снимаемой угольной пеной, если такая операция осуществляется, анодными огарками и избытком электролита;

Расход фтора в виде пыли и газа (РFпг) определяется по следующей обобщенной формуле:

, кг/т Al.                  (2.1.1)

Приход фтористых соединений со свежим криолитом (Fкс) определяется, исходя из количества свежего криолита, поступающего на технологию, и содержания фтористых соединений в свежем криолите:

,                                                                               (2.1.2)

где: Крс – приход свежего криолита, кг/т Al;

ДFкс - массовая доля фтора в свежем криолите, доли ед.

Приход фтористых соединений с фторидом алюминия (Fаф) определяется, исходя из количества поступающего фторида алюминия и содержания в нем фтористых соединений:

 ,                                                                                    (2.1.3)

где: Афт – приход фтористого алюминия, кг/т Al;

ДFфа - массовая доля фтора во фтористом алюминии, доли ед.

Приход фтора с глиноземом (Fгл) определяется, исходя из количества глинозема, направляемого в цех электролиза после сухой очистки, и содержания фтора общего в отработанном (фторированном) глиноземе:

,                                                                                  (2.1.4)

где: ДFвт - массовая доля фтора в отработанном глиноземе, доли ед.;

Al2O3вт – количество отработанного глинозема, кг/т Al.

При транспортировке и раздаче фторсолей неизбежны потери (Fтр), которые обычно по опыту принимаются 5% от прихода свежих и вторичных фторсолей ( , кг/т Al) за время трехминутного анодного эффекта из электролизера выделяется в среднем 0,6 кг фтора в виде CF4 и C2F6.

С учетом среднесуточной производительности электролизеров, частоты и продолжительности анодных эффектов потери фтора в расчете на 1 т алюминия определяются по формуле:

,                                                                                     (2.1.5)

где: Fпф- потери фтора в виде перфторуглеродов, кг/т Al;

0,6 - количество фтора, теряемого в виде перфторуглеродов за время 3-х  минутной вспышки, кг;

Ч - частота анодных эффектов, шт./сутки;

В - средняя продолжительность вспышек, мин.;

М - среднесуточная производительность электролизера, т/сутки.

Количество фтора, теряемого с анодными огарками (Fог), определяется по формуле:

,                                                                                  (2.1.6)

где: Рог – количество извлекаемых анодных огарков, кг/т Al;

ДFог – массовая доля фтора в электролите, доли ед.

Потери фтора со снимаемой угольной пеной (Fуп), кг/т Al, определяются по формуле:

,                                                                                  (2.1.7)

где: Пу  - количество снятой угольной пены, кг/тAl;

ДFуп  - массовая доля фтора в угольной пене, доли ед.

При определении величин Ч, В, Пу, ДFуп  используются усредненные фактические данные корпуса.

Количество фтора, теряемого с избытком электролита (Fэл), определяется по формуле:

  ,                                                                                 (2.1.8)

где:    Иэл – избыток электролита, кг/т Al;

ДFэл – массовая доля фтора в электролите, доли ед.

Количество фтористых соединений, поступающих в систему организованного газоотсоса (Fсг), определяется исходя из количества фтористых соединений, отходящих от электролизеров, и эффективности системы газоотсоса

,                                                                                   (2.1.9)

где: РFпг - расход фтора в виде пыли и газа, кг/т Al;

Эсг – эффективность системы газоотсоса, доли ед.

Количество фтористых соединений, поступающих в атмосферу корпуса (Fк), определяется по формуле:

,                                                                             (2.1.10)

где: РFпг - расход фтора в виде пыли и газа, кг/т Al;

Эсг – эффективность системы газоотсоса, доли ед.

Для определения эффективности системы газоотсоса осуществляется хронометраж технологических операций на представительной группе электролизеров.

Эффективность улавливания фторидов укрытием в каждом периоде рекомендуется принимать в соответствии с данными эффективности системы газоотсоса (Эсг, доли ед.): регламентированная обработка - 0,75 (если автоматизированное питание глинозёмом, которое обеспечивает дозированную частую подачу глинозёма в электролизёр без разгерметизации, то нет необходимости), анодный эффект и его ликвидация - 0,75,  выливка металла и технологические замеры - 0,60, смена анода и технологическая обработка - 0,60, работа с неисправным укрытием - 0,65, простой системы газоотсоса - 0, работа с герметичным укрытием - 0,99:

,  (2.1.11)

где Т12,…Т7 - доли продолжительности каждого состояния электролизеров, доли ед.

Для расчета количества газообразных и твердых фторидов, поступающих в систему газоотсоса и атмосферу корпуса, заводскими службами при анализе газов и пыли определяется   доля  газообразных   фторидов ДFгазсг и ДFгазк и твердых фторидов ДFтвсг и ДFтвк в общем количестве фторидов, поступающих в систему газоотсоса и атмосферу корпуса,  при этом руководствуются соотношениями:

,                                                                                   (2.1.12)

,                                                                                   (2.1.13)

где: ДFгазсг и ДFтвсг – соответственно доли газообразных и твердых фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в систему газоотсоса, доли ед.;

ДFгазк и ДFтвк – соответственно доли газообразных и твердых фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в атмосферу  корпуса, доли ед.

Практика показывает, что средние значения этих величин составляют: ДFгазсг – 0,35; ДFтвсг – 0,65; ДFгазк – 0,35; ДFтвк – 0,65. Указанные величины могут уточняться инструментальными замерами.

Количество газообразных фторидов, поступающих в систему газоотсоса (Fгазг), определяется по формуле:

  ,                                                                                  (2.1.14)

где: Fсг - количество фтористых соединений, поступающих в систему организованного газоотсоса, кг/т Al;

ДFгазсг – количество газообразных фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в систему газоотсоса, доли ед.

Количество твердых фторидов (Fтвг), поступающих в систему газоотсоса, определяется по формуле:

,                                                                                  (2.1.15)

где: Fсг - количество фтористых соединений, поступающих в систему организованного газоотсоса, кг/т Al;

ДFтвсг - количество твердых фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в систему газоотсоса, доли ед.

Количество газообразных фторидов, поступающих в атмосферу корпуса (Fгазк), определяется по формуле:

,                                                                                  (2.1.16)

где: Fк – - количество фтористых соединений, поступающих в атмосферу корпуса, кг/т Al;

ДFгазк – количество газообразных фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в атмосферу корпуса, доли ед.

Количество твердых фторидов, поступающих в атмосферу корпуса (Fтвк), определяется по формуле:

,                                                                                  (2.1.17)

где: Fк  - количество фтористых соединений, поступающих в атмосферу корпуса, кг/т Al;

ДFтвк - количество твердых фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в атмосферу корпуса, доли ед.

Количество газообразных фторидов, отходящих от электролизеров (Fгаз), определяется как сумма газообразных фторидов, поступающих в систему газоотсоса (Fгазг) и в атмосферу корпуса (Fгазк):

.                                                                                   (2.1.18)

Количество твердых фторидов (Fтв), отходящих от электролизеров, определяется, как сумма твердых фторидов, поступающих в систему газоотсоса (Fтвг) и в атмосферу корпуса (Fтвк):

.                                                                                   (2.1.19)

Количество газообразных фторидов, улавливаемых в системе газоочистки (Fгазгоу), определяется исходя из количества газообразных фторидов, поступающих на газоочистку (Fгазг), эффективности улавливания газообразных фторидов системой газоочистки (ЭFгаз):

,                                                                                  (2.1.20)

Эффективность улавливания газообразных фторидов в установке газоочистки определяется инструментально как отношение количества уловленных газообразных фторидов к количеству, поступающему в систему газоотсоса (газоочистки), по формуле:

,                                                                         (2.1.21)

где Fгазгои – количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферу после очистки, кг/т Al. Fгазгои определяется инструментальными способами.

Расчетное количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферу после очистки (Fгазгов), определяется как разность между количеством газообразных фторидов, поступивших на очистку (Fгазг), и их количеством, уловленным в аппаратах очистки (FгазГОУ):

.                                                                                  (2.1.22)

Общее количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферу (Fгазв), определяется, как сумма количества газообразных фторидов, выделяющихся в атмосферу корпуса (Fгазк), и количества газообразных фторидов, неуловленных аппаратами газоочистки (Fгазгов):

.                                                                                   (2.1.23)

Количество твердых фторидов, улавливаемых в системе газоочистки (Fтвгоу), определяется исходя из количества твердых фторидов, поступающих в систему газоотсоса (Fтвг), эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки и КПИ работы аппаратов улавливания пыли:

,                                                                                   (2.1.24)

,                                                                          (2.1.25)

где: Fтвгои – количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферу после очистки, определяемое инструментальными методами, кг/т Al;

ЭFтв – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах  газоочистки, доли ед.

Расчетное количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферу после очистки (Fтвгов), определяется как разность между количеством твердых фторидов, поступивших на очистку (Fтвг), и их количеством, уловленным в аппаратах очистки (Fтвгоу):

.                                                                                  (2.1.26)

Общее количество твердых фторидов, выбрасываемое в атмосферу (Fтвв), определяется, как сумма количества твердых фторидов, поступающих в атмосферу корпуса (Fтвк), и фторидов, неуловленных аппаратами газоочистки (Fтвгов):

,                                                                                   (2.1.27)

где Fтвв - общее количество твердых фторидов, выбрасываемое в атмосферу, кг/т Al.

2.1.2. Расчет выбросов оксида углерода

Количество образующегося под коркой  СО рассчитывается по формуле:

,                                                           (2.1.28)

где: Ксообр - количество образующегося оксида углерода, кг/т Al;

Ран – расход анодов, кг/т Al;

Д - доля углерода, подвергшегося окислению под коркой электролита, доли ед.;

П0 – количество кислорода, окисляющего углерод под коркой, кг/тAl.

.                                                                           (2.1.29)

Количество СО, образующегося над коркой электролита, рассчитывается по формуле:

,                                                                               (2.1.30)

где СОвозд - количество оксида углерода, образующегося при окислении анода кислородом воздуха выше корки электролита, кг/т Al.

В работе электролизеров ОА возможны следующие ситуации:  укрытие закрыто, «огонек» горит – межоперационный режим; укрытие открыто, «огонек» горит – обслуживание анодного хозяйства; укрытие закрыто, «огонек» не горит - обвалы корки, заплеснуто отверстие и т.п.; укрытие открыто, корка разрушена, «огонек» не горит – выполнение различных операций по обслуживанию электролизера.

Количество оксида углерода, поступающего в систему газоотсоса, определяется по схеме:                                   

,                                                        (2.1.31)

где Дсосг - доля оксида углерода, поступающего в систему газоотсоса, от количества оксида углерода, образующегося под коркой электролита ( ), доли ед.

,  (2.1.32)

где  - доля времени горения «огонька», доли ед.

При тщательном соблюдении регламента обслуживания электролизеров доля времени горения огонька при операциях выливки металла, а именно выливка металла и технологические замеры, смена анода и технологическая обработка, работа с неисправным укрытием, простой системы газоотсоса, работа с герметичным укрытием - может быть принята равной 0,985. При регламентированной обработке, анодном эффекте и его ликвидации - «огонек» не горит, таким образом Эог1  и  = 0. При этом формула (2.1.32) примет вид:

,               (2.1.33)

Количество оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса, определяется по схеме:

,                                                 (2.1.34)

где Дсо к - доля оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса, от  количества оксида углерода, образующегося под коркой электролита, доли ед.

,           (2.1.35)

при подстановке значений , Эсг n и  формула (35) примет вид:

,            (2.1.36)

Эффективность улавливания анодных газов укрытием и эффективность дожигания оксида углерода в «огоньках» рекомендуется принимать в соответствии с данными таблицы, а Tn и  по результатам хронометража или оперативной оценки.

Суммарное количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферу, определяется, как сумма количества СО, выделившегося в атмосферу корпуса, и количества СО, поступившего в систему газоотсоса:

,                                                                                (2.1.37)

где  СОв – количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферу, кг/т Al.

 

 

 

 

2.1.3. Расчет выбросов диоксида серы.

Подавляющее (около 96%) количество серы поступает в процесс электролиза с анодным материалом, остальное количество приходится на свежие и вторичные фтористые соли; доля серы, выделяющейся из электролизера в виде диоксида ( ), может быть определена инструментально, ориентировочно эта величина составляет 0,82.

Количество диоксида серы, отходящего от электролизера, рассчитывается по формуле:

,            (2.1.38)

где: SO2 - количество диоксида серы, отходящего от электролизера, кг/т Al;

Ран  - расход анодов (нетто), кг/т Al;

 - массовая доля серы в свежем криолите, доли ед.;

Дsа- массовая доля серы в анодах, доли ед.;

Дsфа - массовая доля серы во фтористом алюминии, доли ед.;

 - доля серы, выделяющейся в виде диоксида, доли ед.;

 - массовая доля серы во фторированном глиноземе, доли ед.

0,5 - массовая доля серы в диоксиде серы, доли ед.

Количество сернистого ангидрида, поступающего в систему газоотсоса (SO2сг), рассчитывается по формуле:

,                                                                                  (2.1.39)

где: SO2 - количество диоксида серы, отходящего от электролизера, кг/т Al;

Эсг – эффективность системы газоотсоса, доли ед.

Количество диоксида серы, улавливаемого в системе газоочистки (SO2 гоу), рассчитывается по формуле:

,                                                                                (2.1.40)

где Эsго - эффективность улавливания диоксида серы в аппаратах газоочистки, доли ед.

Эффективность улавливания диоксида серы в аппаратах газоочистки определяется как отношение количества уловленного диоксида серы к количеству диоксида серы, поступившего в систему газоотсоса (газоочистки), по формуле:

,                                                                      (2.1.41)

где Рsго2и - количество диоксида серы, выбрасываемое в атмосферу после  очистки, кг/т А1. Рsго2и - определяется инструментальными.

Расчетное количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферу после очистки, определяется как разность между количеством диоксида серы, поступившего в систему газоотсоса и количеством, уловленным в аппаратах очистки:

,                                                                               (2.1.42)

где Рsсгв – количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферу после очистки, кг/т А1.

Количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферу корпуса, рассчитывается по формуле:

,                                                                            (2.1.43)

где SO2к - количество диоксида серы, поступающего в атмосферу корпуса, кг/т А1.

  8) общее количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферу, определяется как сумма количества, поступающего в атмосферу корпуса, и в атмосферу после газоочистки:

,                                                                                  (2.1.44)

где SO2в - общее количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферу,  кг/т А1.

Следует учитывать, что содержание серы во фтористых солях приводится в пересчете на сульфат-ион, в котором массовая доля серы составляет 33,3%; при работе сухой газоочистки с использованием рециркуляции диоксид серы не улавливается. В этом случае выброс серы равен:   SO2 в = SO2 к + SO2сг.

2.1.4. Расчет выбросов пыли

Количество пыли, выбрасываемой после газоочистки, определяется по формуле:

,                                                                               (2.1.45)

где: Птр   -  количество пыли, выбрасываемой после очистки, кг/т Al;

Сп - концентрация пыли в очищенных газах, мг/нм3. Для проектируемого завода берётся по гарантийным показателям, обычно это 5 мг/нм3;

Q - объем очищенных газов, нм3Al, рассчитывается, как частное от деления производительности газоочистки корпуса электролиза по газу  нм3/час и часового выпуска металла корпусом электролиза.

Выброс электролизной пыли из фонаря определяется исходя из выброса твердых фторидов из фонаря и их содержания в электролизной пыли (определяется заводскими службами  и приводится в технических отчетах заводов), для проекта может быть принято 14%; в соответствии с этим, количество пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса (выбросы из фонаря), рассчитывается по формуле:

,                                                                                      (2.1.46)

где: Пк- количество пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса, кг/т Al;

Fтвк - - количество твердых фторидов, поступающих в атмосферу корпуса,  кг/тAl;

ДFк - массовая доля фтора в пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса, доли ед.

Общее количество пыли, выбрасываемое в атмосферу, определяется как суммарное количества пыли, поступающей в атмосферу через трубу после газоочистки и в атмосферу корпуса:

.                                                                                 (2.1.47)

2.1.5. Расчет выбросов оксида алюминия

В состав пыли после газоочистки входят: твердые фториды, оксид алюминия (Al2O3) и частицы осыпающегося анода (С). Количество оксида алюминия (Al2O3), выбрасываемого после газоочистки, определяется по формуле:

.                                                                         (2.1.48)

Поскольку после газоочистки содержание углерода (С) в пыли, как правило, мало им можно пренебречь:

.                                                                               (2.1.49)

Количество оксида алюминия (Al2O3), выделяющегося в атмосферу корпуса (выбросы из фонаря) обычно составляет 60% от количества пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса:

.                                                                                   (2.1.50)

Общее количество пыли, выбрасываемое в атмосферу, определяется как суммарное количества пыли, поступающей в атмосферу через трубу после газоочистки и в атмосферу корпуса:

.                                                                           (2.1.51)

2.2.  Расчет выбросов литейного производства

2.2.1. Расчет выбросов оксидов азота

Масса выбросов оксида азота (МN) рассчитывается по концентрации оксида азота в продуктах сгорания топлива (т/год):

,                                                                         (2.2.1)

где: В – расход топлива, нм3/год;

Vсг – объем сухих дымовых газов, нм3/нм3 топлива;

CN – концентрация оксидов азота (в пересчете на NO2) в сухой пробе газа при нормальных условиях и при определенном коэффициенте избытка воздуха α, г/нм3.

При сжигании природного газа в целях сушки ковшей, желобов и т.п. концентрация оксидов азота (в пересчете на NO2) в сухой пробе газа при нормальных условиях и при коэффициенте избытка воздуха α = 1,8 составляет 70 мг/нм3;

Объем сухих дымовых газов рассчитывается по формуле:

,                                                                       (2.2.2)

где: Vг0          – объем дымовых газов при стехиометрическом сжигании 1 нм3 топлива, нм3/ нм3 топлива;

V0 – объем воздуха, необходимый для стехиометрического сжигания 1 нм3 топлива, нм3/ нм3 топлива;

VH0 – объем водяных паров, образующихся при стехиометрическом сжигании 1 нм3 топлива, нм3/ нм3 топлива.

Расчет выполняется на основе химического состава топлива по формулам:

,                          (2.2.3)

,                                      (2.2.4)

,                     (2.2.5)

где: СО – содержание оксида углерода в исходном топливе, % об.;

H2S – содержание сероводорода в исходном топливе, % об.;

H – содержание водорода в исходном топливе, % об.;

УВс – количество кислорода, необходимое для полного окисления углеводородов топлива, % об.;

О – содержание кислорода в исходном топливе, % об.;

N – содержание азота в исходном топливе, % об.;

W – влажность исходного топлива, % об.;

Hув – количество влаги, образующейся при полном сжигании углеводородов топлива, % об.;

Сув – количество диоксида углерода, образующегося при полном сжигании углеводородов топлива, % об.

Количество кислорода, необходимое для полного окисления углеводородов топлива, рассчитывается по формуле:

,                                                    (2.2.6)

где: CmHni – содержание i-го углеводорода в исходном топливе, % об.;

m  – число атомов углерода в углеводороде;

n – число атомов водорода в углеводороде;

N – число различных углеводородов в исходном топливе.

Количество влаги, образующееся при полном сжигании углеводородов топлива, рассчитывается по формуле:

  ,                                                                         (2.2.7)

где: CmHni – содержание i-го углеводорода в исходном топливе, % об.;

n – число атомов водорода в углеводороде;

N – число различных углеводородов в исходном топливе.

Количество диоксида углерода, образующееся при полном сжигании углеводородов топлива, рассчитывается по формуле:

,                                                                            (2.2.8)

где: CmHni – содержание i-го углеводорода в исходном топливе, % об.;

m – число атомов углерода в углеводороде;

N – число различных углеводородов в исходном топливе.

2.2.2. Расчет выбросов оксида углерода

Источником образования оксида углерода является горение топлива (в случае неполного сжигания), при этом количество выбросов оксида углерода при сжигании топлива определяется температурой отходящих газов и содержанием в них кислорода (коэффициентом избытка воздуха или полноты сгорания).

Расчет выбросов оксида углерода при сжигании топлива производится по формуле (т/год):

,                                                             (2.2.9)

где: B – расход топлива, т/год;

Ссо – выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/т;

q4 – потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %.

Выход оксида углерода при сжигании топлива определяется по формуле:

,                                                                              (2.2.10)

где: q3 – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %;

Qнр – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной содержанием оксида углерода в продуктах сгорания (для газа R = 0,5);

q3 и q4 - принимаются по эксплуатационным данным или по нормативному методу теплового расчета котельных агрегатов; при сжигании мазута с предельно малым избытком воздуха (α = 1,01-1,05) следует принимать q3 = 0,15 %, при α > 1,05 следует принимать q3 = 0.

2.2.3. Расчет выбросов сернистого ангидрида

Сернистый ангидрид выделяется за счет взаимодействия кислорода с серой, содержащейся в виде сероводорода в топливе, используемом для предварительного подогрева ковшей и формы литейной машины, по реакции:

                                                                         (2.2.11)

с учетом того, что в  системе сухой газоочистки сернистый ангидрид не улавливается, суммарное количество диоксида серы, выбрасываемое в атмосферу, равно количеству SO2, образующемуся при сжигании сжиженного газа.

Определение количества выбросов диоксида серы (т/год) при горении топлива выполняется по балансовой стехиометрической формуле:

                                                               (2.2.12)

где: B – расход топлива, нм3/год;

S – содержание сероводорода в топливе, % об.;

η1 – доля оксидов серы, связываемых летучих золой, доли ед.

Доля оксидов серы, связываемых летучей золой, зависит от зольности топлива и содержания свободной щелочи в летучей золе, ориентировочно значение η1 при факельном сжигании газа принимается равным 0 , таким образом, расчетная формула имеет вид:

                                                                           (2.2.13)

2.2.4. Расчет выбросов хлористого водорода

Расчет удельных выбросов хлористого водорода (МХВ) выполняется по формуле (кг/т):

,             (2.2.14)

где: Дхг – доля хлора в составе хлористого водорода в выбросах печи-миксера, доли ед.;

СClф      – содержание хлора во флюсе, % масс.;

0,6068  – содержание хлора в хлориде натрия, доли ед.;

0,4765  – содержание хлора в хлориде калия, доли ед.

Валовые выбросы хлористого водорода с газами печей-миксеров (ВХВ) рассчитываются по формуле:

,                                                                                        (2.2.15)

где РAl – производительность литейного отделения, т/год.

2.2.5. Расчет выбросов хлорида калия

Удельное количество выбросов хлорида калия (МХК) в виде конденсированных паров и пыли рассчитывается по формуле (кг/т):

,                                             (2.2.16)

где: Дхг       – доля хлора в составе хлористого водорода в выбросах печи-миксера, доли ед.;

Рф – удельный расход флюса, кг/т;

СKClф – содержание хлорида калия во флюсе, % масс.;

СKClш – содержание хлорида калия в шлаке, % масс.;

Вш – удельное количество образующегося шлака, кг/т.

Валовые выбросы хлорида калия с газами печей-миксеров (ВХК) рассчитываются по формуле:

,                                                                                        (2.2.17)

где: РAl – производительность литейного отделения, т/год.

2.2.6. Расчет выбросов хлорида натрия

1) Удельное количество выбросов хлорида натрия (МХН) в виде конденсированных паров и пыли рассчитывается по формуле (кг/т):

,                                           (2.2.18)

где: Дхг – доля хлора в составе хлористого водорода в выбросах печи-миксера, доли ед.;

Рф – удельный расход флюса, кг/т;

СNaClф – содержание хлорида натрия во флюсе, % масс.;

СNaClш   – содержание хлорида натрия в шлаке, % масс.;

В – удельное количество образующегося шлака, кг/т.

Валовые выбросы хлорида натрия с газами печей-миксеров (ВХН) рассчитываются по формуле:

,                                                                                        (2.2.19)

где: РAl – производительность литейного отделения, т/год.

2.2.7. Расчет выбросов газообразных фторидов

Газообразные фториды представляют собой главным образом фтористый водород, образующийся в результате взаимодействия фтористых солей, содержащихся во флюсе, с влагой воздуха.

Расчет удельных выбросов фтористого водорода (МФВ) в пересчете на фтор выполняется по формуле (кг/т):

,                                                      (2.2.20)

где: Рф – удельный расход флюса, кг/т;

СFф – содержание фтора во флюсе, % масс.;

СFш – содержание фтора в шлаке, % масс.;

В – удельное количество образующегося шлака, кг/т;

Дфг – доля газообразных фторидов в выбросах печи-миксера, доли ед.

Валовые выбросы фтористого водорода (в пересчете на фтор) с газами печей-миксеров (ВФВ) рассчитываются по формуле:

,                                                                                       (2.2.21)

где: РAl – производительность литейного отделения, т/год.

2.2.8. Расчет выбросов твердых фторидов

Удельные выбросы твердых фторидов (в пересчете на фтор) из печей-миксеров при литейном производстве (МТФ) рассчитываются по формуле (кг/т):

,                                                (2.2.22)

где: Рф – удельный расход флюса, кг/т;

СFф – содержание фтора во флюсе, % масс.;

СFш – содержание фтора в шлаке, % масс.;

В – удельное количество образующегося шлака, кг/т;

Дфг – доля газообразных фторидов в выбросах печи-миксера, доли ед.

Валовые выбросы твердых фторидов (в пересчете на фтор) с газами печей-миксеров (ВФВ) рассчитываются по формуле:

,                                                                                        (2.2.23)

где: РAl – производительность литейного отделения, т/год.

2.2.9. Расчет выбросов пыли

Неорганическая пыль образуется при выполнении технологической операции чистки ковшей.

Количество пыли (г/с), содержащейся в выбросах в атмосферу (Мтв), в общем случае рассчитывается по формуле:

,                                                                                            (2.2.24)

где: V – объем газов, м3/с;

C– концентрация вещества в газе, г/м3.

Объем газов принимается на основании данных натурных замеров или (при их отсутствии) по мощности дымососов (вентиляторов) и ориентировочной оценке объемов газо-воздушных смесей, поступающих в атмосферу от неорганизованных источников загрязняющих веществ. При отсутствии данных замеров расчетный объем воздуха, образующийся при пылеобразующих работах, определяется исходя из следующих соображений -  на основе визуальной оценки определяются размеры площадки пылевого столба и дается оценка скорости подъема пылевого потока (обычно она составляет 1,5-2 м/с).

Для расчета валовых выбросов выявляются количество источников, действующих одновременно, продолжительность пылевыделений за одну операцию, число операций за определенный промежуток времени, и количество операций.

Количество пыли, выделяемой при чистке ковшей (КпК) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                             (2.2.25)

где: V – объем газов, м3/с;

Cп – концентрация пыли в газе, г/м3;

tпв – средняя продолжительность пылевыделения за одну операцию чистки, ч;

Nк – количество очищаемых ковшей в год, шт./год.

Объем газов, образующихся при чистке ковшей (V):

,                                                                                            (2.2.26)

где: L – длина пылевого облака при чистке ковшей, м;

A – ширина пылевого облака при чистке ковшей, м;

v  – скорость подъема пылевого потока, м/с.

Количество пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса (Рпго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества пыли, выделяемой при чистке ковшей:

,                                                                                         (2.2.27)

где Эок – эффективность системы газоотсоса при чистке ковшей (определяется заводскими службами), доли ед.

Количество пыли, поступающей в атмосферу цеха (Рпац), определяется по формуле:

.                                                                                         (2.2.28)

Количество пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Упго), определяется, исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                                  (2.2.29)

где: Эгот – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки, доли ед.;

Эпок – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли при чистке ковшей, доли ед.

Коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли (Эпок) определяется заводскими службами как отношение числа часов работы аппаратов газоочистки к продолжительности периода работы соответствующего технологического оборудования, за который определяется величина выбросов:

,                                                                                           (2.2.30)

где: Тто –  время работы технологического оборудования, час.;

Тго – время работы аппаратов газоочистки, час.

Количество пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (Впго):

                                                                                          (2.2.31)

Валовые выбросы пыли при чистке ковшей (СВпк) рассчитываются как сумма пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

                                                                                        (2.2.32)

2.3. Расчет выбросов цеха обожженных анодов

2.3.1. Расчет выбросов оксидов азота

Масса выбросов оксида азота (МN) рассчитывается по концентрации оксида азота в продуктах сгорания топлива (т/год):

,                                                                           (2.3.1)

где: В – расход топлива, т/год;

Vсг – объем сухих дымовых газов, м3/т;

CN – концентрация оксидов азота (в пересчете на NO2) в сухой пробе газа при нормальных условиях и при определенном коэффициенте избытка воздуха α, г/м3.

Ниже представлено содержание оксидов азота (в пересчете на NO2) продуктах сгорания (мг/м3) при различных коэффициентах избытка воздуха для сжигания мазута:

коэффициент избытка воздуха (α)

1,05

1,1

1,15

1,2

содержание оксидов азота в продуктах сгорания, мг/м3

180

230

330

390

Объем сухих дымовых газов (Vсг) рассчитывается по формуле:

,                                                                         (2.3.2)

где: Vг0 – объем дымовых газов при стехиометрическом сжигании 1 т топлива, м3/т;

V0 – объем воздуха, необходимый для стехиометрического сжигания 1 т мазута, м3/т;

VH0 – объем водяных паров, образующихся при стехиометрическом сжигании 1 т топлива, м3/т.

Расчет выполняется на основе химического состава топлива по формулам:

,                    (2.3.3)

,                                      (2.3.4)

,             (2.3.5)

где: Ср – содержание углерода в рабочей массе топлива, %;

Sр – содержание серы (органической и колчеданной) в рабочей массе топлива, %;

Hр – содержание водорода в рабочей массе топлива, %;

Ор – содержание кислорода в рабочей массе топлива, %;

Nр – содержание азота в рабочей массе топлива, %;

Wр – влажность рабочей массы топлива, %.

Расход топлива (B) вычисляется по формуле:

,                                                                                      (2.3.6)

где: Моа – годовая производительность печи по обожженным анодам, т/год;

q – удельный расход топлива на обжиг, ГДж/т;

Qн – низшая теплота сгорания топлива, ГДж/т.

2.3.2. Расчет выбросов оксида углерода

Общий выброс в атмосферу CO отходящего от обжиговых печей (ВСсо):

, т/год                                                                         (2.3.7)

где: Всо – количество оксида углерода, образующееся в результате окисления засыпочного кокса и летучих продуктов коксования, т/год;

Ксогт – количество оксида углерода, образующееся при сжигании топлива, т/год.

2.3.3. Расчет выбросов оксида углерода при сжигании топлива

Количество СО определяется температурой отходящих газов и содержанием в них кислорода (коэффициентом избытка воздуха или полноты сгорания).

Расчет выбросов оксида углерода при сжигании топлива (Ксогт) производится по формуле (т/год):

,                                                               (2.3.8)

где: B – расход топлива, т/год;

Ссо – выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/т;

q4 – потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %.

Выход оксида углерода при сжигании топлива (Ссо) определяется по формуле:

,                                                                               (2.3.9)

где: q3 – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %;

Qн – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной содержанием оксида углерода в продуктах сгорания (для мазута R = 0,65);

q3 и q4 - принимаются по эксплуатационным данным или по нормативному методу теплового расчета котельных агрегатов. При сжигании мазута с предельно малым избытком воздуха (α = 1,01-1,05) следует принимать q3 = 0,15 %, при α > 1,05 следует принимать q3 = 0.

2.3.4. Расчет выбросов оксида углерода в результате окисления засыпочного кокса и летучих продуктов коксования

Суммарное количество углерода засыпочного кокса и летучих продуктов коксования, переходящее при неполном сгорании в оксид углерода (Псо):

,                                                                                           (2.3.10)

где: Пс – суммарное количество углерода засыпочного кокса и летучих продуктов коксования, участвующее в окислительных реакциях, т;

k2 – доля углерода, выделяемая в виде оксида углерода, доли ед.

По реакции: 2C + O2 = 2CO - 12 кг углерода при неполном сгорании образуют один кмоль СО, масса которого составляет 28 кг. При неполном сгорании 1 кг углерода образуется 28 : 12 = 2,33 кг СО, отсюда общее количество оксида углерода, отходящего от обжиговых печей в виде газа, определяется из суммарного прихода углерода, с учетом экспериментально определяемой величины доли углерода, выделяющейся в виде оксида (k2), ориентировочно эта величина составляет 0,002.

Количество оксида углерода, образующееся в результате окисления засыпочного кокса и летучих продуктов коксования (Pсо):

,                                                                                 (2.3.11)

Суммарное количество углерода, участвующего в окислительных реакциях (Пс):

,                                                                                         (2.3.12)

где: Псз – количество углерода, содержащееся в окисляемой части засыпочного кокса, т;

Псл – количество углерода, содержащееся в летучих продуктах коксования, подвергшихся окислению, т.

Количество углерода, содержащееся в окисляемой части засыпочного кокса (Псз):

,                                                                                          (2.3.13)

где: Qз – удельный расход засыпочного кокса, кг/т;

Дук – массовая доля углерода в засыпочном коксе, доли ед.

Количество углерода, содержащееся в летучих продуктах коксования, подвергшихся окислению (Псл):

,                                                                (2.3.14)

где: Qл – удельное количество летучих, кг/т;

Дсл – массовая доля углерода в летучих продуктах коксования, доли ед.;

Двпп – доля смолистых и летучих, подвергшихся пиролизу с образованием углерода, доли ед.;

Двпсг – массовая доля сгоревших смолистых и летучих, выделяющихся в процессе обжига, доли ед.

Общее удельное количество летучих, образующееся при обжиге (Qл) определяется из выражения:

,                                                                                         (2.3.15)

где: Qлп – удельное количество летучих, образующееся при коксовании пека, кг/т;

Qлк – удельное количество летучих, образующееся при нагреве кокса, кг/т.

Удельное количество летучих, образующихся при коксовании пека (Qл):

,                                                                                         (2.3.16)

где: Qп – удельное количество пека, кг/т;

Длп – массовая доля летучих в пеке, доли ед.

Удельное количество летучих, образующееся при нагреве кокса (Qлк):

,                                                                                          (2.3.17)

 где: Qк – удельное количество кокса, кг/т;

Длк – массовая доля летучих в коксе, доли ед.

Валовое количество оксида углерода (Всо), образующееся в результате окисления засыпочного кокса и летучих продуктов обжига:

,                                                                             (2.3.18)

где Моа – производительность цеха по обожженным анодам, т/год.

2.3.5. Расчет выбросов сернистого ангидрида

С учетом того, что в  системе сухой газоочистки сернистый ангидрид не улавливается, суммарное количество диоксида серы, выбрасываемое в атмосферу (Пс), равно количеству SO2, образующемуся при обжиге анодов:

,                                                                                 (2.3.19)

где: КSгт – выбросы диоксида серы при горении топлива, т/год;

КSс – выбросы диоксида серы при окислении серы, содержащейся в сырье, т/год;

КSзк – выбросы диоксида серы в результате окисления серы засыпочного кокса, т/год.

2.3.6. Расчет выбросов диоксида серы при сжигании топлива

Определение расхода выбросов диоксида серы при горении топлива  (КSг) выполняется по балансовой стехиометрической формуле:

,                                                                    (2.3.20)

где: B – расход топлива, т/год;

Sр – содержание серы в топливе, % масс.;

η1 – доля оксидов серы, связываемых летучих золой, доли ед.

Доля оксидов серы, связываемых летучей золой, зависит от зольности топлива и содержания свободной щелочи в летучей золе, ориентировочно значение η1 при факельном сжигании мазута принимается равным 0,02; при использовании сухой газоочистки доля диоксида серы, улавливаемого попутно с твердыми частицами, принимается равной нулю.

2.3.7. Расчет выбросов SO2 при окислении серы, содержащейся в сырье

Выбросы SO2 при окислении серы, содержащейся в сырье (КSс) вычисляются по формуле:

,                                                                             (2.3.21)

где: Псс – суммарный приход серы с сырьем, т/год;

Са – суммарное содержание серы в обожженных анодах, т/год;

Дс0 – массовая доля серы, выделяющейся в виде диоксида серы, доли ед.

Суммарный приход серы с сырьем (Псс):

,                                                     (2.3.22)

где: Qк – удельный расход кокса, кг/т;

Дск – массовая доля серы в коксе, доли ед.;

Qк – удельный расход пека, кг/т;

Дск – массовая доля серы в пеке, доли ед.;

Моа – производительность печи по обожженным анодам, т/год.

Суммарное содержание серы в обожженных анодах (Са):

,                                                                                          (2.3.23)

где: Дса – массовая доля серы в обожженном аноде, доли ед.;

Моа – производительность печи по обожженным анодам, т/год.

2.3.8. Выбросы диоксида серы в результате окисления серы засыпочного кокса

Выбросы диоксида серы в результате окисления серы засыпочного кокса (КSзк) рассчитываются по формуле:

,                                                                                           (2.3.24)

где: Qз – удельный расход засыпочного кокса, кг/т;

Дск – массовая доля серы в засыпочном коксе, доли ед.;

Моа – производительность печи по обожженным анодам, т/год.

2.3.9. Расчет выбросов углеродистой пыли

Одним из основных вредных веществ в производстве обожженных анодов является углеродсодержащая пыль, которая образуется при следующих технологических операциях: выгрузка и транспортировка кокса, дробление кокса, анодных огарков и бракованных обожженных анодов, смешение анодной массы, обжиг анодов.

Количество пыли, содержащейся в выбросах в атмосферу (Мтв), в общем случае рассчитывается по формуле (г/с):

,                                                                                             (2.3.25)

где: V – объем дымовых газов, м3/с;

Ci – концентрация вещества в газе, г/м3.

Объем газов принимается на основании данных натурных замеров или (при их отсутствии) по мощности дымососов (вентиляторов), результатам расчета объема продуктов сгорания топлива (с учетом подсоса воздуха по тракту) и ориентировочной оценке объемов газо-воздушных смесей, поступающих в атмосферу от неорганизованных источников загрязняющих веществ. При отсутствии данных замеров расчетный объем воздуха, образующегося при перегрузочных работах, определяется исходя из следующих соображений:

- на основе визуальной оценки определяются размеры площадки пылевого столба и дается оценка скорости подъема пылевого потока (обычно она составляет 1,5-2 м/с);

- для расчета валовых выбросов выявляются количество источников, действующих одновременно, продолжительность пылевыделений за одну операцию, число операций за определенный промежуток времени, и количество операций.

Суммарные выбросы углеродистой пыли (СВп) вычисляются по формуле (т/год):

,                                   (2.3.26)

где: СВпв – валовые выбросы углеродистой пыли при выгрузке кокса из вагонов, т/год;

СВпз – валовые выбросы углеродистой пыли при загрузке кокса на ленточный конвейер, т/год;

СВпгк – валовые выбросы углеродистой пыли при загрузке кокса на главный конвейер линии производства «зеленых» анодов, т/год;

СВпза – валовые выбросы углеродистой пыли линии для производства «зеленых» анодов, т/год;

СВпо – валовые выбросы углеродистой пыли из печи обжига анодов, т/год;

СВпч – валовые выбросы углеродистой пыли участка чистки обожженных анодов, т/год;

СВпд – валовые выбросы углеродистой пыли отделения дробления кокса, т/год.

2.3.10. Расчет выбросов углеродистой пыли при выгрузке кокса из вагонов

Количество углеродистой пыли, выделяемой при выгрузке кокса (Кпв) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                                (2.3.27)

где: V – объем дымовых газов, м3/с;

Cп – концентрация углеродистой пыли в газе, г/м3;

tпв – средняя продолжительность пылевыделения за одну операцию выгрузки, ч;

N – количество разгружаемых вагонов прокаленного кокса в год, шт./год.

Объем газов, образующихся при выгрузке прокаленного нефтяного кокса из вагонов (V):

,                                                                                             (2.3.28)

где: L – длина пылевого облака (длина вагона), м;

A – ширина пылевого облака, м;

v  – скорость подъема пылевого потока, м/с.

Количество разгружаемых вагонов (N) рассчитывается исходя из годовой потребности завода в коксе и грузоподъемности вагона:

,                                                                                              (2.3.29)

где: Pк – масса кокса, потребляемая заводом в течение года, т/год;

Gв – грузоподъемности вагона для транспортировки кокса, т;

Количество углеродистой пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса (Рпвго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой при разгрузке пыли:

,                                                                                                                  (2.3.30)

где Эов – эффективность системы газоотсоса при выгрузке прокаленного нефтяного кокса (определяется заводскими службами), доли ед.

Количество углеродистой пыли, поступающей в атмосферу цеха (Рпвац), определяется по формуле:

.                                                                                       (2.3.31)

Количество углеродистой пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Упвго), определяется, исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                            (2.3.32)

где: Эгов – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки при выгрузке прокаленного нефтяного кокса, доли ед.;

Эпов – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли при выгрузке прокаленного нефтяного кокса, доли ед.

Коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли (Эпов) определяется заводскими службами как отношение числа часов работы аппаратов газоочистки к продолжительности периода работы соответствующего технологического оборудования, за который определяется величина выбросов:

,                                                                                    (2.3.33)

где: Тто –  время работы технологического оборудования, час.,

Тго – время работы аппаратов газоочистки, час.

Количество углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (Впвго):

.                                                                                                     (2.3.34)

Валовые выбросы углеродистой пыли при выгрузке кокса (СВпв) рассчитываются как сумма пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

.                                                                                      (2.3.35)

2.3.11. Расчет выбросов углеродистой пыли при загрузке вибропитателями на ленточный конвейер

Количество углеродистой пыли, выделяемой при загрузке прокаленного нефтяного кокса на ленточный конвейер (Кпз) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                                     (2.3.36)

где: Vв – объем отходящих от вибропитателя газов, м3/с;

Cпз – концентрация пыли в газе отходящем от вибропитателей, г/м3;

tв  – суммарное время работы вибропитателей, ч/год.

Суммарное время работы вибропитателей (tв) определяется исходя из количества перерабатываемого кокса и суммарной производительности вибропитателей:

,                                                                                             (2.3.37)

где: Pк – масса кокса, потребляемая цехом обожженных анодов в течение года, т/год;

Gвз – суммарная производительность вибропитателей, перемещающих кокс на ленточный конвейер, т/ч.

Объем газов, образующихся при загрузке прокаленного нефтяного кокса на ленточный конвейер (Vз):

,                                                                                        (2.3.38)

где: Lз – длина пылевого облака от вибропитателя, м;

Aз – ширина пылевого облака от вибропитателя, м;

vз – скорость подъема пылевого потока от вибропитателя, м/с.

Количество углеродистой пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса (Рпзго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой при разгрузке пыли:

,                                                                                         (2.3.39)

где Эоз – эффективность системы газоотсоса вибропитателей ленточного конвейера (определяется заводскими службами), доли ед.

Количество углеродистой пыли, поступающей в атмосферу цеха (Рпзац), определяется по формуле:

.                                                                                                       (2.3.40)

Количество углеродистой пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Упзго), определяется исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                           (2.3.41)

где: Эгоз – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки вибропитателей ленточного конвейера, доли ед.;

Эпоз – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли вибропитателей ленточного конвейера, доли ед.

Количество углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (Впзго):

.                                                                                     (2.3.42)

Валовые выбросы углеродистой пыли при загрузке кокса на ленточный конвейер (СВпз) рассчитываются как сумма количества пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

.                                                                                    (2.3.43)

2.3.11. Расчет выбросов углеродистой пыли при загрузке вибропитателями на ленточный конвейер

Количество углеродистой пыли, выделяемой при загрузке прокаленного нефтяного кокса на ленточный конвейер (Кпз) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                                     (2.3.44)

где: Vв – объем отходящих от вибропитателя газов, м3/с;

Cпз – концентрация пыли в газе отходящем от вибропитателей, г/м3;

tв  – суммарное время работы вибропитателей, ч/год.

Суммарное время работы вибропитателей (tв) определяется исходя из количества перерабатываемого кокса и суммарной производительности вибропитателей:

,                                                                                             (2.3.45)

где: Pк – масса кокса, потребляемая цехом обожженных анодов в течение года, т/год;

Gвз – суммарная производительность вибропитателей, перемещающих кокс на ленточный конвейер, т/ч.

Объем газов, образующихся при загрузке прокаленного нефтяного кокса на ленточный конвейер (Vз):

,                                                                                       (2.3.46)

где: Lз – длина пылевого облака от вибропитателя, м;

Aз – ширина пылевого облака от вибропитателя, м;

vз – скорость подъема пылевого потока от вибропитателя, м/с.

Количество углеродистой пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса (Рпзго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой при разгрузке пыли:

,                                                                                         (2.3.47)

где Эоз – эффективность системы газоотсоса вибропитателей ленточного конвейера (определяется заводскими службами), доли ед.

Количество углеродистой пыли, поступающей в атмосферу цеха (Рпзац), определяется по формуле:

.                                                                                        (2.3.48)

Количество углеродистой пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Упзго), определяется исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                               (2.3.49)

где: Эгоз – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки вибропитателей ленточного конвейера, доли ед.;

Эпоз – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли вибропитателей ленточного конвейера, доли ед.

Количество углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (Впзго):

.                                                                                       (2.3.50)

Валовые выбросы углеродистой пыли при загрузке кокса на ленточный конвейер (СВпз) рассчитываются как сумма количества пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

,                                                                                      (2.3.51)

2.3.12. Выбросы углеродистой пыли при загрузке прокаленного нефтяного кокса вибропитателями на главный конвейер, питающий линию производства «зеленых» анодов

Количество углеродистой пыли, выделяемой при загрузке прокаленного нефтяного кокса на главный конвейер (Кпгк) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                                 (2.3.52)

где: Vгк – объем газов, отходящих от вибропитателей главного конвейера, м3/с;

Cпгк – концентрация пыли в газе отходящем от вибропитателей главного конвейера, г/м3;

tгк – суммарное время работы вибропитателей главного конвейера, ч/год.

Суммарное время работы вибропитателей (tгк) определяется исходя из количества перерабатываемого кокса и суммарной производительности вибропитателей:

,                                                                                           (2.3.53)

где: Pк – масса кокса, потребляемая цехом обожженных анодов в течение года, т/год;

Gвгк – суммарная производительность вибропитателей главного конвейера линии производства «зеленых» анодов, т/ч.

Объем газов, образующихся при загрузке прокаленного нефтяного кокса на главный конвейер (Vгк):

,                                                                                (2.3.54)

где: Lгк – длина пылевого облака от вибропитателя главного конвейера, м;

Aгк – ширина пылевого облака от вибропитателя главного конвейера, м;

vгк – скорость подъема пылевого потока от вибропитателей главного конвейера линии производства «зеленых» анодов, м/с.

Количество углеродистой пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса (Рпгкго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой при загрузке пыли:

,                                                                                      (2.3.55)

где: Эогк – эффективность системы газоотсоса вибропитателей главного конвейера (определяется заводскими службами), доли ед.

Количество углеродистой пыли, поступающей в атмосферу цеха (Рпгкац), определяется по формуле:

.                                                                                    (2.3.56)

Количество углеродистой пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Упгкго), определяется исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                           (2.3.57)

где: Эгогк – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки вибропитателей главного конвейера, доли ед.;

Эпогк – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли вибропитателей главного конвейера, доли ед.

Количество углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (Впгкго):

.                                                                                  (2.3.58)

Валовые выбросы углеродистой пыли при загрузке кокса на главный конвейер линии производства «зеленых» анодов (СВпгк) рассчитываются как сумма количества пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

.                                                                                  (2.3.59)

2.3.13. Расчет выбросов углеродистой пыли отделения дробления кокса

Количество углеродистой пыли, выделяемой отделением дробления кокса (Кпд) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                                    (2.3.60)

где: Vд – объем газов, отходящих от отделения дробления, м3/с;

Cпд – концентрация пыли в газе отходящем от отделения дробления, г/м3;

tд  – суммарное время работы отделения дробления, ч/год.

Количество углеродистой пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса (Рпдго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой отделением дробления пыли:

,                                                                                         (2.3.61)

где Эод           – эффективность системы газоотсоса отделения дробления, доли ед.

Количество углеродистой пыли, поступающей в атмосферу цеха (Рпдац), определяется по формуле:

.                                                                                                       (2.3.62)

Количество углеродистой пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Упдго), определяется исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                          (2.3.63)

где: Эгод – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки отделения дробления, доли ед.;

Эпод – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли отделения дробления, доли ед.

Количество углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (Впдго):

.                                                                                    (2.3.64)

Валовые выбросы углеродистой пыли отделения дробления кокса (СВпд) рассчитываются как сумма количества пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

.                                                                                   (2.3.65)

2.3.14. Расчет выбросов углеродистой пыли линии производства «зеленых» анодов

Количество углеродистой пыли, выделяемой линией производства «зеленых» анодов (Кпза) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                                 (2.3.66)

где: Vза – объем газов, удаляемых с линии производства «зеленых» анодов, м3/с;

Cпза – концентрация пыли в газе отходящем от линии производства «зеленых» анодов, г/м3;

tза – суммарное время работы линии производства «зеленых» анодов, ч/год.

Количество углеродистой пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса (Рпзаго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой линией производства «зеленых» анодов пыли:

,                                                                                      (2.3.67)

где Эоза – эффективность системы газоотсоса линии производства «зеленых» анодов (определяется заводскими службами), доли ед.

Количество углеродистой пыли, поступающей в атмосферу цеха (Рпзаац), определяется по формуле:

.                                                                                                   (2.3.68)

Количество углеродистой пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Упзаго), определяется исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                        (2.3.69)

где: Эгоза – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки линии производства «зеленых» анодов, доли ед.;

Эпоза – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли линии производства «зеленых» анодов, доли ед.

количество углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (Впзаго):

.                                                                                 (2.3.70)

Валовые выбросы углеродистой пыли линии для производства «зеленых» анодов (СВпза) рассчитываются как сумма количества пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

.                                                                                 (2.3.71)

2.3.15. Расчет выбросов углеродистой пыли из печи обжига анодов

Газы, удаляемые из печи обжига анодов, содержат в своем составе углеродистую пыль, представляющую собой часть коксовой засыпки, количество углеродистой пыли, содержащейся в удаляемых из печи обжига анодов газах (Кпоа) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                                (2.3.72)

где: n – количество действующих печей обжига, шт.;

Vоа – объем газов, отходящих от печи обжига анодов (определяется объемом газоотсоса), м3/ч;

Cпоа – концентрация пыли в отходящем газе печи обжига анодов, г/м3;

tоа – суммарное время работы печи обжига, ч/год.

Количество углеродистой пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса (Рпоаго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой при обжиге пыли:

,                                                                                     (2.3.73)

где Эооа – эффективность системы газоотсоса печи обжига анодов, доли ед.

Количество углеродистой пыли, поступающей в атмосферу цеха (Рпоаац), определяется по формуле:

.                                                                                                 (2.3.74)

Количество углеродистой пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Упоаго), определяется исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                        (2.3.75)

где: Эгооа – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки печи обжига анодов, доли ед.;

Эпооа – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли печи обжига анодов, доли ед.

) количество углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (Впоаго):

.                                                                                 (2.3.76)

Валовые выбросы углеродистой пыли с газами печи обжига анодов (СВпо) рассчитываются как сумма количества пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

.                                                                                 (2.3.77)

2.3.16. Расчет выбросов углеродистой пыли участка чистки обожженных анодов

Количество углеродистой пыли, выделяемой участком чистки обожженных анодов (Кпч) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                                    (2.3.78)

где: Vч – объем газов, отходящих от участка чистки обожженных анодов, м3/с;

Cпч – концентрация пыли в газе отходящем от участка чистки обожженных анодов, г/м3;

tгк  – суммарное время работы участка чистки обожженных анодов, ч/год.

Количество углеродистой пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса (Рпчго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой при очистке обожженных анодов пыли:

,                                                                                       (2.3.79)

где Эо – эффективность системы газоотсоса участка чистки обожженных анодов (определяется заводскими службами), доли ед.

Количество углеродистой пыли, поступающей в атмосферу цеха (Рпчац), определяется по формуле:

.                                                                                                    (2.3.80)

Количество углеродистой пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Упчго), определяется исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                         (2.3.81)

где: Эгоч – эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки участка чистки обожженных анодов, доли ед.;

Эпоч – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли участка чистки обожженных анодов, доли ед.

Количество углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (Впчго):

.                                                                                  (2.3.82)

Валовые выбросы углеродистой пыли линии для производства «зеленых» анодов (СВпч) рассчитываются как сумма количества пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества углеродистой пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

.                                                                                   (2.3.83)

2.3.17. Расчет выбросов пентаоксида ванадия

Расчет выбросов оксидов ванадия (МV) в пересчете на пентаксид ванадия (т/год) выполняется по формуле:

,                                                                                  (2.3.84)

где: CV – содержание оксидов ванадия в топливе в пересчете на пентаксид ванадия, г/т;

В – расход топлива, т/т обожженных анодов.

В случае, когда содержание ванадия в мазуте не определяется, для расчета используется эмпирическая формула:

,                                                                                (2.3.85)

где Sр – содержание серы в топливе, % масс.

2.3.18.  Расчет выбросов возгонов каменноугольного пека

Термическая обработка каменноугольного пека, входящего в состав зеленых анодов приводит к образованию кокса, неконденсирующихся газов и значительного количества смолистых веществ (возгонов), представляющих смесь полициклических ароматических углеводородов (ПАУ).

Основные компоненты отходящих газов при обжиге: смолистые вещества, оксид и диоксид углерода, водород, ациклические углеводороды С1 – С3 и ароматические углеводороды ряда бензола (предельные), среди них идентифицированы метан, этилен, ацетилен, этан, пропан, бензол, толуол, ксилолы. В состав смолистых веществ входят ПАУ: флуорен, аценафен, антрацен, пирен, 3,4-бенз-а-пирен, 20-метилхолантрен, 1,2,5,6-дибензантрацен. Пары пека и смол образуются при разгрузке и транспортировке пека, при смешении и формовке анодов, при обжиге анодов.

Суммарная масса летучих компонентов и смол в пеке (В0) вычисляется по формуле:

,                                                                          (2.3.86)

где: Мза – масса зеленого анода, т;

N – количество «зеленых» анодов обжигаемых за год, шт./год;

Спза – массовая доля каменноугольного пека в «зеленых» анодах, доли ед.;

Длп – массовая доля летучих в пеке, доли ед.

Суммарное количество образующихся возгонов каменноугольного пека (Квп) рассчитывается по уравнению:

,                                                                          (2.3.87)

где: Квпрт – количество образующихся возгонов при разгрузке и транспортировке пека, т;

Квпза – количество образующихся возгонов при смешении и формовке «зеленых» анодов, т;

Квпоа – количество образующихся возгонов при обжиге анодов, т.

Количество образующихся возгонов каменноугольного пека при его разгрузке и транспортировке (Квпрт) рассчитываются по уравнению:

,                                                                                      (2.3.88)

где: В0 – суммарная масса летучих компонентов и смол в пеке, т;

Двпрт – доля летучих компонентов и смол, выделяющихся при нагреве пека в процессе его разгрузки и транспортировки, доли ед.

Аналогичным образом, количество образующихся возгонов каменноугольного пека в процессе смешения и формовки «зеленых» анодов (Квпза) рассчитываются по уравнению:

,                                                                                      (2.3.89)

где Двпза – доля летучих компонентов и смол, выделяющихся при нагреве пека в процессе смешения и формовки анодов, доли ед.

Количество образующихся возгонов каменноугольного пека при обжиге анодов (Квпо)  рассчитываются по уравнению:

,                                       (2.3.90)

где: Двпп – доля скоксовавшихся смолистых и летучих, доли ед.;

Двпсг – массовая доля сгоревших смолистых и летучих, доли ед.

Количество возгонов пека, поступающее в систему организованного газоотсоса на каждом из участков (Рвго рт, Рвгоза, Рвгооа) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемых возгонов на этом участке:

,                                                                                  (2.3.91)

,                                                                                    (2.3.92)

,                                                                                    (2.3.93)

где Эорт, Эоза, Эооа – эффективность системы газоотсоса на узле разгрузки и транспортировки пека, на участке смешения и формовки «зеленых» анодов и печи обжига анодов, соответственно, доли ед.

Количество возгонов пека, улавливаемое в системах газоочистки определяется, исходя из эффективности улавливания возгонов пека системой газоочистки на каждом из участков, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания смолистых возгонов и количества возгонов, поступающего на газоочистку:

,                                                                        (2.3.94)

,                                                                         (2.3.95)

,                                                                        (2.3.96)

где: Эгорт, Эгозав, Эгоаов – эффективность улавливания возгонов пека в аппаратах газоочистки узла разгрузки и транспортировки пека, участка смешения и формовки «зеленых» анодов и печи обжига анодов, соответственно, доли ед.;

Эпорт, Эпозав, Эпоаов – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания возгонов пека на каждом из участков, доли ед.

Количество возгонов каменноугольного пека, не уловленное аппаратами газоочистки на каждом из участков при разгрузке и транспортировке пека, при смешении и формовке «зеленых» анодов и при обжиге анодов (Ввгорт, Ввгоза, Ввгооа):

,                                                                               (2.3.97)

,                                                                                 (2.3.98)

,                                                                                (2.3.99)

Валовые выбросы возгонов пека (СВво) рассчитываются как сумма возгонов, не уловленных системой газоотсоса, и возгонов, не уловленных аппаратами газоочистки (т/год):

.                                        (2.3.100)

Валовые выбросы отдельных компонентов ПАУ (Вi) рассчитываются исходя из общего количества возгонов и концентрации этих компонентов в возгонах:

,                                                                                       (2.3.101)

где Сiсм – массовая доля i-го компонента в возгонах, доли ед.

2.3.19. Расчет выбросов газообразных фторидов

Газообразные фториды представляют собой главным образом фтористый водород, образующийся в результате взаимодействия фтористых солей, содержащихся в огарках, используемых в качестве сырья при производстве обожженных анодов, с влагой воздуха, сырья и дымовых газов; фториды попадают в производство обожженных анодов вместе с электролитом огарка; выбрасываются в виде пыли и возможно газов при переработке огарков и при обжиге анодов.

Количество газообразных фторидов, содержащееся в удаляемых из печи обжига анодов газах (Кфоа) рассчитываются по формуле (т/год):

,                                                                    (2.3.102)

где: Vоа – объем газов, отходящих от печи обжига анодов (определяется объемом газоотсоса), м3/ч;

CHFоа – концентрация газообразных фторидов в отходящем газе печи обжига анодов, г/м3.

Количество газообразных фторидов, поступающее в систему организованного газоотсоса (Рфго) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой при обжиге пыли:

,                                                                                      (2.3.103)

где Эо – эффективность системы газоотсоса, доли ед.

Количество газообразных фторидов, поступающее в атмосферу цеха, определяется по формуле:

,                                                                                     (2.3.104)

Количество газообразных фторидов, улавливаемое в системе газоочистки (Уфго), определяется исходя из эффективности улавливания газообразных веществ системой газоочистки, коэффициента полезного использования аппаратов газоочистки и количества газообразных фторидов, поступающих на газоочистку:

,                                                                             (2.3.105)

где: Эгог – эффективность улавливания газообразных фторидов в аппаратах газоочистки, доли ед.;

Эпог – коэффициент полезного использования аппаратов улавливания газообразных фторидов, доли ед.

Количество газообразных фторидов, не уловленное аппаратами газоочистки (Вфго):

.                                                                                      (2.3.106)

Валовые выбросы газообразных фторидов с газами печи обжига анодов (СВфо) рассчитываются как сумма количества газообразных фторидов, поступающего в атмосферу цеха, и количества газообразных фторидов, неуловленных аппаратами газоочистки (т/год):

.                                                                                    (2.3.107)

2.4. Расчет выбросов анодно-монтажного отделения

2.4.1. Расчет выбросов оксидов азота

Расчет выбросов оксидов азота от индукционных печей (СВN) производится по формуле (т/год):

,                                                                (2.4.1)

где: qN – удельное выделение оксидов азота на тонну чугуна, кг/т;

N – количество заливаемых чугуном обожженных анодов, шт./год;

qч – удельный расход чугуна, кг/т;

а – выход годного при плавке чугуна, доли ед.

Для оценки количества неорганизованных выбросов за счет неплотностей технологического оборудования (в среднем 40 % от организованных выбросов) вводится коэффициент 1,4. Выход годного при плавке чугуна в индукционной печи составляет 0,95-0,99. Удельное выделение оксидов азота при выплавке чугуна в индукционных печах составляет 0,06-0,08 кг/т.

2.4.2. Расчет выбросов оксида углерода

Расчет выбросов в атмосферу оксида углерода, отходящего от индукционных печей (СВсо), производится по формуле (т/год):

,                                                             (2.4.2)

где: q – удельное выделение оксида углерода на тонну чугуна, кг/т;

N – количество заливаемых чугуном обожженных анодов, шт./год;

qч – удельный расход чугуна, кг/т;

а – выход годного при плавке чугуна, доли ед.

Для оценки количества неорганизованных выбросов за счет неплотностей технологического оборудования (в среднем 40 % от организованных) вводится коэффициент 1,4. Удельное выделение оксида углерода при выплавке чугуна в индукционных печах составляет 0,1-0,13 кг/т.

 2.4.3. Расчет выбросов пыли

Расчет выбросов пыли от индукционных печей производится по формуле (т/год):

,                                                             (2.4.3)

где: qп – удельное выделение пыли на тонну чугуна, кг/т;

N – количество заливаемых чугуном обожженных анодов, шт./год;

qч – удельный расход чугуна, кг/т;

а – выход годного при плавке, доли ед.

Для оценки количества неорганизованных выбросов за счет неплотностей технологического оборудования (в среднем 40 % от организованных) вводится коэффициент 1,4. Удельное выделение пыли при плавке чугуна в индукционных печах составляет 0,75-1,5 кг/т.

В остальных случаях суммарные выбросы пыли, образующейся при выполнении технологических операций, вычисляются следующим образом, количество пыли, выделяемой при выполнении i-ой технологической операции (КПi) рассчитывается по формуле (т/год):

,                                                      (2.4.4)

где: Vi – объем газоотсоса при выполнении i-ой технологической операции, м3/ч;

Ci – концентрация пыли в удаляемом воздухе при выполнении i-ой технологической операции, г/м3;

ti  – продолжительность работы системы пылеочистки за одну рабочую смену при выполнении i-ой технологической операции, ч;

nic – количество рабочих смен в сутки, при выполнении i-ой технологической операции, шт.;

niд – количество рабочих дней в неделю, при выполнении i-ой технологической операции, шт.

Количество пыли, поступающей в систему организованного газоотсоса при выполнении i-ой технологической операции (Гi) определяется исходя из эффективности системы газоотсоса и количества выделяемой пыли:

,                                                                                        (2.4.5)

где Эio – эффективность системы газоотсоса при выполнении i-ой технологической операции (определяется заводскими службами), доли ед.

Количество пыли, поступающей в атмосферу цеха при выполнении i-ой технологической операции (Ai), определяется по формуле:

.                                                                                        (2.4.6)

Количество пыли, улавливаемой в системе газоочистки (Уi) при выполнении i-ой технологической операции, определяется, исходя из эффективности улавливания твердых веществ системой пылеочистки, коэффициента полезного использования аппаратов улавливания пыли и количества пыли, поступающей на газоочистку:

,                                                                                    (2.4.7)

где: Эiу – эффективность улавливания пыли в аппаратах пылеочистки при выполнении i-ой технологической операции, доли ед.;

К– коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли при выполнении i-ой технологической операции, доли ед.

Коэффициент полезного использования аппаратов улавливания пыли  (Кi) определяется заводскими службами как отношение числа часов работы аппаратов пылеочистки к продолжительности периода работы соответствующего технологического оборудования, за который определяется величина выбросов:

,                                                                                                         (2.4.8)

где: Тiто –  время работы технологического оборудования при выполнении i-ой технологической операции, час.;

Тiго – время работы аппаратов пылеочистки при выполнении i-ой технологической операции, час.

Количество пыли, не уловленной аппаратами пылеочистки (Вi):

.                                                                                            (2.4.9)

Валовые выбросы пыли при выполнении i-ой технологической операции (СВi) рассчитываются как сумма количества пыли, поступающей в атмосферу цеха, и количества пыли, не уловленной аппаратами газоочистки (т/год):

.                                                                                          (2.4.10)

2.4.4. Выбросы углеродистой пыли

Одним из основных вредных веществ в анодно-монтажном отделении является углеродсодержащая пыль, которая образуется при следующих технологических операциях: разгрузка огарка, очистка огарков, при механическом удалении огарков с анододержателей, при загрузке в бункер, при загрузке на наклонный ленточный конвейер, транспортирующий материал в машины для измельчения огарков, при измельчении огарков.

Выбросы углеродистой пыли при выполнении i-ой технологической операции (СВiу) рассчитываются по формуле:

,                                                                                      (2.4.11)

где: СВi – суммарный выброс пыли, выделяемой при выполнении i -ой технологической операции, т/год;

Ciу – массовая доля углерода в пыли, выделяемой при выполнении i-ой технологической операции, доли ед.

Суммарные выбросы углеродистой пыли анодно-монтажным отделением (Сву) вычисляются по формуле:

  ,                                                                                       (2.4.12)

где n – количество технологических операций в ходе выполнения которых образуется углеродистая пыль.

2.4.5. Выбросы твердых фторидов

Выброс твердых фторидов в атмосферу производится при выполнении следующих технологических операций: разгрузка огарков, поступающих из электролизного цеха, механическая очистка огарков от электролита, дробеструйная очистка огарков, загрузка на конвейер, транспортирующий материал на передаточный пункт,  загрузка в установку для переработки электролита, предварительное измельчение электролита в ударной дробилке, классификация электролита на виброгрохоте, измельчение электролита, загрузка в бункер хранения измельченного электролита.

Выбросы твердых фторидов в атмосферу при выполнении i-ой технологической операции (СВiф) рассчитываются по формуле (в пересчете на фтор):

,                                                                                      (2.4.13)

где: СВi – суммарный выброс пыли, выделяемой при выполнении i-ой технологической операции, т/год;

Ciф – массовая доля фтора в пыли, выделяемой при выполнении i-ой технологической операции, доли ед.

Суммарные выбросы твердых фторидов (СВф) анодно-монтажным отделением вычисляются по формуле (в пересчете на фтор):

,                                                                                     (2.4.14)

где n – количество технологических операций, в ходе выполнения которых образуется фторсодержащая пыль.

2.4.6. Выбросы неорганической пыли

Выброс неорганической пыли в атмосферу производится при выполнении следующих технологических операций: разгрузка огарков, поступающих из электролизного цеха, механическая очистка огарков от электролита, дробеструйная очистка огарков, загрузка на конвейер, транспортирующий материал на передаточный пункт, загрузка в установку для переработки электролита, предварительное измельчение электролита в ударной дробилке, классификация электролита на виброгрохоте, измельчение электролита, загрузка в бункер хранения измельченного электролита, очистка анододержателей и ниппелей, транспортировка и очистка скрапа чугуна, плавка чугуна.

Выбросы неорганической пыли в атмосферу при выполнении i-ой технологической операции (СВiн)рассчитываются по формуле:

,                                                                        (2.4.15)

где: СВi – суммарный выброс пыли, выделяемой при выполнении i-ой технологической операции, т/год;

Ciу – массовая доля углерода в пыли, выделяемой при выполнении i-ой технологической операции, доли ед.

Ciф – массовая доля твердых фторидов (в пересчете на фтор) в пыли, выделяемой при выполнении i-ой технологической операции, доли ед.

Суммарные выбросы неорганической пыли анодно-монтажным отделением (СВн) вычисляются по формуле:

,                                                                                     (2.4.16)

где n – количество технологических операций в ходе выполнения которых образуется неорганическая пыль.

 3. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

при электролитическом получении алюминия в электролизерах с самообжигающимися  анодами

Расчет состава и количества вредных (загрязняющих) веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия, базируется на использовании данных материального баланса сырьевых компонентов, содержащих загрязняющие вещества.

Основой для расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия являются данные организации (цеха, корпуса электролиза) о расходе и химическом составе фторсолей, обожженных анодов, эффективности укрытия, количестве огарков и содержании в них фтора и серы, съеме угольной пены и ее химическом составе, избытке электролита и др.

Под твердыми и газообразными фторидами подразумеваются, соответственно, плохо растворимые неорганические фториды и фтористый водород в пересчете на фтор.

Количество образующегося оксида углерода при известном расходе анодного материала определяется количеством кислорода, взаимодействующего с анодным материалом.

Под количеством оксида углерода, отходящего от электролизеров, подразумевается количество СО после дожигания в «огоньках» или горелках. При расчетах различают: количество оксида углерода, образующегося при горении анода; количество оксида углерода, отходящего от электролизера.
Для расчета коэффициента эффективности улавливания вредных веществ системой организованного отсоса Методика предполагает применение хронометража технологического состояния электролизера.

В соответствии с нормированием расхода сырья и материалов на технологические нужды при электролитическом производстве алюминия принимается, что пусковое сырье расходуется лишь на пропитку футеровки, а потери фторидов в газовую фазу учитываются в том количестве, которое расходуется на технологические нужды и входит в статью «приход фтора (Пф)».

При пуске электролизеров после капитального ремонта все фторсодержащее сырье, предназначенное для этой операции, загружается в электролизер единовременно, а в балансе условно распределяется на весь срок службы электролизера и, соответственно, на все электролизеры корпуса.

Степень улавливания газообразных и твердых веществ в установке газоочистки определяется инструментально в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий как отношение количества уловленных веществ к количеству, поступающему в систему газоочистки:

,                                                                                        (3.1)

где   Эi    - эффективность улавливания вещества, доли ед.;

Kiго   - количество вещества, поступающего на газоочистку, кг/т Al;

Kiгои - инструментально определенное количество вещества, поступающего в атмосферный воздух после газоочистки, кг/т Al.

Коэффициент полезного использования (далее - КПИ) работы газоочистки определяется как отношение числа часов работы газоочистки к продолжительности периода работы соответствующего технологического оборудования, за который определяется величина выбросов:   

,                                                                                                  (3.2)

где Этго - коэффициент полезного использования аппаратов газоочистки, доли ед.;

Тго - время работы газоочистки, час;

Тто - время работы технологического оборудования, час.

Средняя эффективность системы организованного отсоса определяется производственными службами с учетом хронометража за состоянием электролизеров и заданного значения эффективностей в каждом состоянии электролизера.
 

3.1. Расчет выбросов фтористых соединений в атмосферный воздух.

Исходными данными для расчета выбросов фтористых соединений в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия являются:
- приход свежих и вторичных фторсолей в пересчете на фтор (Пф, кг/т Al), в том числе свежего криолита (Пфкс), фтористого алюминия (Пфа), фтористого кальция (Пфк), вторичного криолита (Пфвт), флотационного криолита (Пфкф),  регенерационного криолита (Пфкр) с фторированным глиноземом (Пфгл), принимается по данным организации;

- транспортные потери фтора (Рфт, кг/т Al) принимаются по данным организации, при отсутствии данных принимаются на уровне 5% от прихода свежих и вторичных фторсолей: Рфт=0,05 Пф.

Общее количество фтористых соединений, отходящих от электролизеров в виде пыли и газа, определяется из их общего баланса как разность между суммарным приходом фтора в виде свежего, вторичного, регенерационного и флотационного криолита (при сухой очистке газов - в виде фторированного глинозема), фтористого алюминия и криолита на пуск электролизеров и суммой расходных статей фтора с потерями при транспортировке, с перфторуглеродами при анодных эффектах, снимаемой угольной пеной, если такая операция осуществляется.

Приход фтористых солей на технологические нужды определяется в соответствии с нормированием расхода сырья и материалов на технологические нужды при электролитическом производстве алюминия.

Расход фтора в виде пыли и газа определяется по следующей обобщенной формуле:

.      (3.1.1)

Для корпусов электролиза, оборудованных установками сухой очистки газов, вторичные фторсоли поступают в электролизеры в виде фтористых соединений, улавливаемых глиноземом. Тогда формула (3.1.1) примет вид:

.           (3.1.2)

В формулах (3.1.1) и (3.1.2):

 – расход фтора в виде пыли и газа, кг/т Al;

 – приход свежего криолита в пересчете на фтор, кг/т Al;

 – приход фторида алюминия в пересчете на фтор, кг/т Al;

 – приход фтористого кальция в пересчете на фтор, кг/т Al;

 – приход вторичного криолита (поступающего из внешних источников) в пересчете на фтор, кг/т Al;

 – приход регенерационного криолита в пересчете на фтор, кг/т Al;

 – приход фтора с фторированным глиноземом (при сухой очистке газов), кг/т Al;

 – приход флотационного криолита в пересчете на фтор, кг/т Al;

 – приход криолита в пересчете на фтор на пуск электролизеров, кг/т Al;

 – транспортные потери фтора, кг/т Al;

 – потери фтора в виде перфторуглеродов, кг/т Al;

 – потери фтора со снимаемой угольной пеной, кг/т Al;

 – потери фтора с избытком электролита, кг/т Al;

 – расход фтора на пропитку футеровки, кг/т Al.

Поскольку принимается, что приход фтора на пуск электролизеров соответствует его расходу на пропитку футеровки (т.е. Пфпуск Рффут) эти параметры могут быть исключены из формул (3.1.1) и (3.1.2), а расчет ведется, исходя из средней эксплуатационной величины прихода фторсолей на эксплуатацию без учета их затрат на пуск электролизеров.

Приход фтористых соединений со свежим криолитом определяется, исходя из количества свежего криолита, поступающего на технологию, и содержания фтористых соединений в свежем криолите:

,                                                                                     (3.1.3)

где:  Пкс - приход свежего криолита, кг/т Al;

Дфкс - массовая доля фтора в свежем криолите, доли ед.

Приход фтористых соединений с фторидом алюминия определяется, исходя из количества поступающего фторида алюминия и содержания в нем фтористых соединений:

,                                                                                       (3.1.4)

где:  Па - приход фтористого алюминия, кг/т Al;

Дфа- массовая доля фтора во фтористом алюминии, доли ед.

Приход фтористых соединений с фтористым кальцием определяется, исходя из количества поступающего фтористого кальция и содержания в нем фтористых соединений:

,                                                                                         (3.1.5)

где:  Пк- приход фтористого кальция, кг/т Al;

Дфк  - массовая доля фтора во фтористом кальции, доли ед.

Приход фтористых соединений с вторичным криолитом определяется, исходя из количества вторичного криолита, поступающего в электролизер, и содержания в нем фтористых соединений:

,                                                                                         (3.1.6)

где:  Пвт   - приход вторичного криолита, кг/т Al;

Дфвт - массовая доля фтора во вторичном криолите, доли ед.

Приход фтористых соединений с регенерационным криолитом определяется, исходя из количества регенерационного криолита, возвращаемого в процесс электролиза после очистки, и содержания фтористых соединений в регенерационном криолите:

,                                                                                       (3.1.7)

где:  Пкр -  приход регенерационного криолита, кг/т Al;

Дфкр  - массовая доля фтора в регенерационном криолите, доли ед.

При сухой очистке газов:

Приход фтора с фторированным глиноземом (Пфгл) определяется, исходя из количества глинозема, направляемого в цех электролиза после сухой очистки, и содержания фтора общего в отработанном (фторированном) глиноземе:

,                                                                                        (3.1.8)

где:  Дфгл- массовая доля фтора во фторированном глиноземе, доли ед.;

Пкл - количество фторированного глинозема, кг/т Al.

Приход фтористых соединений с флотационным криолитом определяется, исходя из количества флотационного криолита, направляемого в цех электролиза после флотации снятой угольной пены, и содержания фтористых соединений во флотационном криолите:

,                                                                                     (3.1.9)

где:  Пкф- приход флотационного криолита, кг/т Al;

Дфкф- массовая доля фтора во флотационном криолите, доли ед.

Регенерационный и флотационный криолит в сумме составляют смешанный криолит (Псм).

За время трехминутного анодного эффекта из электролизера выделяется в среднем 0,6 кг фтора в виде CF4 и C2F6. С учетом среднесуточной производительности электролизеров, частоты и продолжительности анодных эффектов потери фтора в расчете на 1 т алюминия определяются по формуле:

,                                                                                  (3.1.10)

где: 0,6 - количество фтора, теряемого в виде перфторуглеродов за время 3-минутной вспышки, кг;

- частота анодных эффектов, шт/сутки;

tв - средняя продолжительность анодных эффектов, мин.;

В - среднесуточная производительность электролизера, т/сутки.

Количество фтора, выделяющееся с ПФУ, при этом составит:

,                                                                                   (3.1.11)

где:  0,86 - коэффициент пересчета выбросов ПФУ на фтор;

Рпфу - выброс перфторуглеродов, кг/т Al.

,                                                                                         (3.1.12)

где:  Рп- количество снятой угольной пены, кг/т Al;

Дфп - массовая доля фтора в угольной пене, доли ед.;

Рфп - потери фтора со снимаемой угольной пеной, кг/т Al, определяются по формуле (3.1.12).

При определении величин , tв, Рп, Дфп используются усредненные фактические данные корпуса электролиза.

При производстве алюминия, особенно при сухой очистке газов может образовываться избыток электролита - избыточное количество электролита, образующегося в электролизере в связи со следующими факторами:

- высокой степенью улавливания и возврата в электролизер фтористых соединений, выделяющихся в процессе электролиза;

- содержанием в глиноземе Na2O, превышающем 0,35%;

- необходимостью подачи в электролизеры фтористого алюминия для нейтрализации Na2O, превышающего 0,35%.

Количество фтора, теряемого с избытком электролита, определяется по формуле:

,                                                                                      (3.1.13)

где:  Рэли - избыток электролита, кг/т Al;

Дфэл - массовая доля фтора в электролите, доли ед.

Расход фтора на пропитку футеровки (Рффут, кг/т Al) определяются по формуле:

,                                     (3.1.14)

где: Дфп, Дфб, Дфц, Дфбр - доля фтора, соответственно, в подовых, бортовых блоках угольной футеровки, цоколе и бровке, доли ед.;

Qп, Qб, Qц, Qбр - соответственно, количество отработанной футеровки в подовых, бортовых блоках, цоколе и бровке, кг/т Al.

Принимается, что потеря фтора с отработанной футеровкой, как и расход фтора на пуск электролизеров после капитального ремонта, составляет 223 кг F на 1 м площади подины.

Количество фтористых соединений, поступающих в систему организованного газоотсоса, определяется, исходя из количества фтористых соединений, отходящих от электролизеров, и эффективности системы газоотсоса, которая определяется производственными службами с учетом эффективности газосборников при различных состояниях электролизера (включая выполнение технологических операций) и продолжительности этих состояний.

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

.                                                                                      (3.1.15)

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:

,                                                                                      (3.1.16)

где: Рфго - количество фторидов, поступающих в систему организованного отсоса, кг/т Al;

Эфгк - эффективность улавливания газов газосборным колоколом, доли ед.;

Эу    - эффективность улавливания газов укрытием, доли ед.

Количество фтористых соединений, поступающих в атмосферу корпуса электролиза, определяется по формулам (3.1.17) и (3.1.18):

- для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом

,                                                                                   (3.1.17)

- для электролизеров с предварительно обожженными анодами и с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом

,                                                                                   (3.1.18)

где Рфак - количество фторидов, поступающих в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Al.

Для определения эффективности системы газоотсоса осуществляется хронометраж технологических операций на представительной группе электролизеров (приложение 1 к настоящей Методике).

Эффективность улавливания фторидов колоколом (укрытием) в каждом состоянии принимается в соответствии с приложением 2 к данной Методике.

Значения эффективности колокола (укрытия), приведенные в приложении 2 к Методике, рекомендуется периодически уточнять путем инструментального определения материальных балансов загрязняющих веществ с использованием методов экоаналитических измерений.

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом расчет ведется по формуле:

,         (3.1.19)

где Т1, Т2, …, Т10 - доли продолжительности каждого состояния электролизеров, доли ед.

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом расчет ведется по формуле:

,                 3.1.20)

где Т1, Т2, …, Т9 - доли продолжительности каждого состояния электролизеров, доли ед.

В связи со сложностью проведения хронометражных наблюдений эффективность колокола (укрытия) может определяться также путем оперативной оценки герметизации электролизеров (приложение 12 к Методике).

В связи с тем, что при оперативной оценке состояния электролизеров в меньшей степени учитывается экспозиция электролизеров при i-том состоянии электролизера, взаимосвязь между величинами эффективности колокола, найденными методом хронометража Эхру методом оперативной оценки и определяется соотношением:

.                                                                                             (3.1.21)

Величина К определяется опытным путем при сопоставлении обоих методов. При отсутствии других данных, К может приниматься равным 0,9.

Для расчета количества газообразных и твердых фторидов, поступающих в систему газоотсоса и в атмосферу корпуса электролиза, производственными службами при анализе газов и пыли определяется доля газообразных фторидов и твердых фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в систему газоотсоса и атмосферу корпуса электролиза. При этом используются следующие соотношения:

,                                                                                      (3.1.22)

,                                                                                     (3.1.23)

где: ,  - соответственно, доля газообразных и твердых фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в систему газоотсоса, доли ед.;

,   - соответственно доля газообразных и твердых фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в атмосферу корпуса, доли ед.

Средние значения этих величин составляют:

- для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

* - 0,6; - 0,4; - 0,4; - 0,6;

- для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:

* - 0,4; - 0,6; - 0,4; - 0,6;

Количество газообразных фторидов, поступающих в систему газоотсоса, определяется по формуле:

,                                                                                     (3.1.24)

где  - количество газообразных фторидов, поступающих в систему газоотсоса, кг/т Al.

Количество твердых фторидов, поступающих в систему газоотсоса, определяется по формуле:

,                                                                                     (3.1.25)

где  - количество твердых фторидов, поступающих в систему газоотсоса, кг/т Al.

Количество газообразных фторидов, поступающих в атмосферу корпуса, определяется по формуле:

,                                                                                    (3.1.26)

где  - количество газообразных фторидов, поступающих в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Al.

Количество твердых фторидов, поступающих в атмосферу корпуса электролиза, определяется по формуле:

,                                                                                     (3.1.27)

где  - количество твердых фторидов, поступающих в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Al.

При расчете количества твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух через аэрационные фонари, может быть учтено оседание их на конструкциях корпуса электролиза (приложение 3 к Методике). Тогда:

,                                                                                   (3.1.28)

где: - количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух через аэрационные фонари, с учетом оседания их на конструкциях корпуса, кг/т Al;

    - количество твердых фторидов, осевших на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Al, рассчитывается в соответствии с рекомендациями по экспериментальному определению количества осаждающейся пыли в приложении 3 к настоящей Методике; при отсутствии экспериментальных данных  принимается равным 0,3 от .

Количество газообразных фторидов, отходящих от электролизеров, определяется как сумма газообразных фторидов, поступающих в систему газоотсоса и в атмосферу корпуса:

,                                                                                          (3.1.29)

где Fгаз - количество газообразных фторидов, отходящих от электролизеров, кг/т Al.

Количество твердых фторидов, отходящих от электролизеров, определяется как сумма твердых фторидов, поступающих в систему газоотсоса и в атмосферу корпуса:

,                                                                                           (3.1.30)

где Fтв - количество твердых фторидов, отходящих от электролизеров, кг/т Al.

     Газоочистные установки могут быть одноступенчатыми (скруббер) и двухступенчатыми (электрофильтр + скруббер) или (сухая + мокрая).


Одноступенчатая очистка. Количество газообразных фторидов, улавливаемых в системе газоочистки, определяется, исходя из количества газообразных фторидов, поступающих на газоочистку, эффективности улавливания газообразных фторидов системой газоочистки и КПИ работы аппаратов улавливания фтористого водорода:

,                                                                            (3.1.31)

где:  - количество газообразных фторидов, уловленных в системе газоочистки, кг/т Al;

Эфгаз   - эффективность улавливания газообразных фторидов системой газоочистки, доли ед.;

Эго - КПИ работы аппаратов газоочистки, доли ед.

Эффективность улавливания газообразных фторидов аппаратами газоочистки определяется как отношение количества уловленных газообразных фторидов к количеству газообразных фторидов, поступающих в систему газоочистки, по формуле:

,                                                                                 (3.1.32)

где  и - инструментально определенное количество газообразных фторидов, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Al.

*      и  определяются инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Расчетное количество газообразных фторидов на выходе из газоочистки определяется как разность между количеством газообразных фторидов, поступивших в систему газоотсоса, и количеством газообразных фторидов, уловленных в аппаратах газоочистки:

,                                                                                    (3.1.33)

где  - расчетное количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al.

Общее количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух, определяется как сумма количества газообразных фторидов, выделяющихся в атмосферу корпуса электролиза, и количества газообразных фторидов, не уловленных аппаратами газоочистки:

,                                                                                     (3.1.34)

где  - общее количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух, кг/т Al.

Количество твердых фторидов, улавливаемых в системе газоочистки, определяется, исходя из количества твердых фторидов, поступающих в систему газоочистки, эффективности улавливания твердых фторидов системой газоочистки и КПИ работы аппаратов газоочистки:

,                                                                              (3.1.35)

,                                                                                  (3.1.36)

где: - количество твердых фторидов, улавливаемых в аппаратах газоочистки, кг/т Al;

  Эфтв - эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах газоочистки, доли ед.;

  *    и - инструментально определенное количество твердых фторидов, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Al.

 и определяются инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Расчетное количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, определяется как разность между количеством твердых фторидов, поступивших на очистку, и количеством твердых фторидов, уловленных в аппаратах очистки:

,                                                                                    (3.1.37)

где  - расчетное количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al.

Общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферу с учетом оседания их на конструкциях корпуса, определяется, как сумма количества твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферу через аэрационные фонари, и твердых фторидов, не уловленных аппаратами газоочистки:   

  ,                                                                                (3.1.38)

где  - общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух, кг/т Al.

Двухступенчатая очистка (электрофильтр + аппарат мокрой очистки). При двухступенчатой системе очистки эффективность улавливания твердых фторидов второй ступенью зависит от эффективности улавливания твердых фторидов первой ступенью. Количество уловленных твердых фторидов рассчитывается по формуле:

,            (3.1.39)

где: - количество твердых фторидов, уловленных в системе двухступенчатой очистки, кг/т Al;

Т1го - время работы обеих ступеней двухступенчатой очистки, час, (режим 1);

Т2го - время работы первой ступени очистки (электрофильтра) при простое второй ступени (скруббера), час, (режим 2);

Т3го- время работы второй ступени очистки (скруббера) при простое первой ступени (электрофильтра), час, (режим 3);

Т4го- время полного простоя газоочистки, час, (режим 4);

 - эффективность улавливания твердых фторидов в электрофильтре, доли ед.;

 - эффективность улавливания твердых фторидов в скруббере при работающем электрофильтре, доли ед.;

    - эффективность улавливания твердых фторидов в скруббере при неработающем электрофильтре, доли ед.

Эффективность улавливания твердых фторидов в каждом аппарате определяется как отношение количества уловленных твердых фторидов к количеству твердых фторидов, поступивших в аппараты газоочистки, по формулам:

,                                                                                     (3.1.40)

,                                                                                   (3.1.41)

,                                                                                  (3.1.42)

где:  - количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после электрофильтра, кг/т Al;

 - количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после скруббера при работающем электрофильтре, кг/т Al;

   - количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после скруббера при неработающем электрофильтре, кг/т Al.

Эффективность улавливания твердых фторидов , , и определяется инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после двухступенчатой очистки, определяется как разность между количеством твердых фторидов, поступивших в аппараты газоочистки, и количеством твердых фторидов, уловленных в аппаратах двухступенчатой очистки:

,                                                                                     (3.1.43)

где - количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферу после двухступенчатой очистки, кг/т Al.

Общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух с учетом оседания их на конструкциях корпуса, определяется как сумма количества твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферу через аэрационные фонари, и количества твердых фторидов, не уловленных аппаратами очистки:

,                                                                                    (3.1.44)

где  - общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух, кг/т Al.

Газообразные фториды в электрофильтре не улавливаются, поэтому расчет выброса  осуществляется по схеме расчета выбросов для одноступенчатой очистки.

Двухступенчатая очистка (сухая + мокрая). Количество газообразных фторидов, улавливаемых в аппаратах сухой газоочистки, определяется, исходя из количества газообразных фторидов, поступающих на газоочистку, эффективности улавливания газообразных фторидов аппаратами сухой газоочистки и КПИ аппаратов сухой газоочистки:

,                                                                          (3.1.45)

где:  - количество газообразных фторидов, уловленных в аппаратах сухой газоочистки, кг/т Al;

 - эффективность улавливания газообразных фторидов аппаратами сухой газоочистки, доли ед.;

Эгос - КПИ аппаратов сухой газоочистки, доли ед.

Эффективность улавливания газообразных фторидов аппаратами сухой газоочистки определяется как отношение количества уловленных газообразных фторидов к их количеству, поступающему в аппараты сухой газоочистки, по формуле:

,                                                                                 (3.1.46)

где  и  - инструментально определенное количество газообразных фторидов, соответственно, на входе и выходе из сухой газоочистки, кг/т Al.

 и  определяются инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Количество твердых фторидов, улавливаемых в аппаратах сухой газоочистки, определяется, исходя из количества твердых фторидов, поступающих на газоочистку, эффективности улавливания твердых фторидов аппаратами сухой газоочистки и КПИ аппаратов сухой газоочистки:

,                                                                           (3.1.47)

где:  - количество твердых фторидов, уловленных в аппаратах сухой газоочистки, кг/т Al;

 - эффективность улавливания твердых фторидов аппаратами сухой газоочистки, доли ед.;

Эффективность улавливания твердых фторидов аппаратами сухой газоочистки определяется как отношение количества уловленных твердых фторидов к количеству твердых фторидов, поступающих в аппараты сухой газоочистки, по формуле:

,                                                                                (3.1.48)

где:  и  - инструментально определенное количество твердых фторидов, соответственно, на входе и выходе из сухой газоочистки, кг/т Al;

 и  определяются инструментальными способами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Расчетное количество газообразных фторидов, поступающих на вторую ступень очистки (мокрую), определяется как разность между количеством газообразных фторидов, поступивших в систему газоотсоса, и количеством газообразных фторидов, уловленных в аппаратах первой ступени очистки:

,                                                                                    (3.1.49)

где  - расчетное количество газообразных фторидов, поступивших на мокрую очистку после сухой очистки, кг/т AI.

Расчетное количество твердых фторидов, поступающих на вторую ступень очистки (мокрую), определяется как разность между количеством твердых фторидов, поступивших в систему газоотсоса, и количеством твердых фторидов, уловленных в аппаратах сухой очистки:

,                                                                                    (3.1.50)

где  - расчетное количество твердых фторидов, поступивших на мокрую очистку после сухой очистки, кг/т Al.

Количество газообразных фторидов, улавливаемых в аппаратах мокрой очистки, определяется, исходя из количества газообразных фторидов, поступающих на мокрую очистку, эффективности улавливания газообразных фторидов аппаратами мокрой очистки и КПИ аппаратов мокрой очистки:

,                                                                        (3.1.51)

где:  - количество газообразных фторидов, уловленных в аппаратах мокрой очистки, кг/т Al;

 - эффективность улавливания газообразных фторидов аппаратами мокрой очистки, доли ед.;

Эгом - КПИ аппаратов мокрой очистки, доли ед.

Эффективность улавливания газообразных фторидов аппаратами мокрой очистки определяется, как отношение количества уловленных газообразных фторидов к количеству газообразных фторидов, поступающих в аппараты мокрой очистки, по формуле:

,                                                                             (3.1.52)

где  и  - инструментально определенное количество газообразных фторидов, соответственно, на входе и выходе из мокрой газоочистки, кг/т Al.

 и  определяются инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Расчетное количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, определяется как разность между количеством газообразных фторидов, поступивших на мокрую газоочистку, и количеством газообразных фторидов, уловленных в аппаратах мокрой очистки:

,                                                                                (3.1.53)

где  - расчетное количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после мокрой очистки, кг/т Al.

Общее количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух, определяется как сумма количества газообразных фторидов, выделяющихся в атмосферу корпуса электролиза, и количества газообразных фторидов, не уловленных аппаратами газоочистки:

,                                                                                  (3.1.54)

где  - общее количество газообразных фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух, кг/т Al.

Аналогично, количество твердых фторидов, улавливаемых в аппаратах мокрой очистки, определяется, исходя из количества твердых фторидов, поступающих на мокрую очистку, эффективности улавливания твердых фторидов аппаратами мокрой очистки и КПИ улавливания пыли аппаратами мокрой очистки:

,                                                                          (3.1.55)

,                                                                              (3.1.56)

где:  - эффективность улавливания твердых фторидов в аппаратах мокрой очистки, доли ед.;

 и - инструментально определенное количество твердых фторидов, соответственно, на входе и выходе из аппаратов мокрой очистки, кг/т Al. Определяются в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, определяется как разность между количеством твердых фторидов, поступивших на мокрую очистку, и количеством твердых фторидов, уловленных в аппаратах мокрой очистки:

,                                                                                 (3.1.57)

где  - количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух после мокрой очистки, кг/т Al.

Общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух с учетом оседания их на конструкциях корпуса электролиза, определяется как сумма количества твердых фторидов, выбрасываемых через аэрационные фонари, и количества твердых фторидов, не уловленных аппаратами газоочистки:

,                                                                                  (3.1.58)

где  - общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух, кг/т Al.

Схематично баланс фтора для двухступенчатой (сухая + мокрая) очистки представлен в приложении 14 к данной Методике.

3.2 Расчет выбросов оксида углерода в атмосферный воздух.

Источником образования оксида углерода является углерод анодной массы, который взаимодействует с кислородом по реакциям:

Al2O3 + 2C = CO2 + СО + 2Al                                                                      (3.2.1)

CO2 + C = 2CO                                                                                           (3.2.2)

Суммарно эти реакции можно выразить уравнением:

.                                           (3.2.3)

Кроме кислорода, содержащегося в глиноземе, в указанных реакциях участвует кислород, содержащийся в других видах сырья (анодной массе, фтористых солях) и кислород воздуха, взаимодействующий с углеродом при разрушении корки как при выполнении различных технологических операций по обслуживанию электролизеров, так и при обвалах корки. Кроме того, некоторое количество анодного материала окисляется кислородом воздуха в зоне, где отсутствует алюминиевая обечайка, но еще нет корки электролита (для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом), а также в зоне, находящейся выше корки электролита и омываемой отсасываемым воздухом.

Количество кислорода, содержащегося в сырье, составляет в среднем 930 кг/т Al (приложение 4). Расход анодной массы (углерода), как и количество образующихся оксидов углерода, зависит от протекания вторичных реакций, в частности, реакции Будуара (3.2.2).

В реальных условиях доля углерода (от расхода анодной массы), подвергающегося окислению в период наличия корки на электролизерах с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом, колеблется от 81 до 87% и в среднем составляет 84%, на электролизерах с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом колеблется от 83 до 87% и в среднем составляет 85%.

Количество образующегося под коркой СО рассчитывается по формуле:

,                                                               (3.2.4)

где:  - количество образующегося оксида углерода, кг/т Al;

Рам - расход анодной массы, кг/т Al;

Д - доля углерода, подвергшегося окислению под колоколом, доли ед.;

Р0 - количество кислорода, окисляющего углерод под колоколом, кг/т Al.

Для корпусов электролиза, оборудованных электролизерами с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом, образующийся в подколокольном пространстве оксид углерода в значительной степени поступает в систему газоотсоса и в горелке окисляется до диоксида углерода. Полнота протекания этого процесса определяется только коэффициентом использования горелок во времени (фактом горения газа в горелках). Остальная часть оксида углерода, количество которой обусловлено неполной эффективностью улавливания газа газосборным колоколом, поступает в атмосферу корпуса электролиза, но и в этом случае примерно половина оксида углерода окисляется до CO2 при горении анодного газа.

В зависимости от величины коэффициента эффективности улавливания анодных газов газосборным колоколом количество кислорода, участвующего в окислении углерода, рассчитывается по формуле (приложение 4 к Методике):

Р0 = 930 + 0,54  (1 - Э )Рам  Д,                                                           (3.2.5)

где 930 - количество кислорода, содержащегося в сырье и участвующего в первичном окислении углерода, кг.

Количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферный воздух через систему газоотсоса, рассчитывается по формуле:

,                                                                  (3.2.6)

где:  - количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферный воздух через систему газоотсоса, кг/т Al;

 - эффективность улавливания анодных газов газосборным колоколом, доли ед.;

Эг      - КПИ горелок во времени, доли ед.;

 - эффективность дожигания оксида углерода, доли ед.

Эффективность улавливания анодных газов (оксида углерода, сернистых соединений и смолистых веществ) газосборным колоколом больше эффективности улавливания фторидов. Анодные газы образуются в зоне, расположенной непосредственно под газосборником, и даже при нарушенной корке электролита существенная часть анодных газов должна поступать в систему газоотсоса, в то время, как фтористые соли при их загрузке на корку длительное время прогреваются, испаряются и гидролизуются. При этом продукты испарения и гидролиза выделяются в атмосферный воздух минуя газосборник. При разрушении корки (обнажении поверхности расплава) продукты испарения и гидролиза электролита выносятся конвективным потоком в атмосферный воздух, также минуя газосборник в большей степени, чем анодные газы.

Эффективность улавливания анодных газов газосборным колоколом определяется производственными службами в соответствии с данными оперативного контроля за состоянием воздушной среды в корпусах электролиза по следующей формуле:

,              (3.2.7)

где:  - эффективность улавливания анодных газов газосборником в период времени , доли ед.;

       принимается в соответствии с приложением 6 к данной Методике.

Эг        принимается в соответствии с данными оперативного контроля за состоянием воздушной среды в корпусах электролиза.

Количество оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса электролиза, определяется по формуле:

,                                                                    (3.2.8)

где:  - количество оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Al;

 - степень дожигания оксида углерода, выделяющегося помимо колокольного газосборника, доли ед.

С учетом фактического содержания оксида углерода в воздухе электролизных корпусов  принимается равной 0,5.

Суммарное количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферный воздух, определяется как сумма количества СО, выделившегося в атмосферу корпуса электролиза, и количества СО, поступившего в систему газоотсоса:

,                                                                                      (3.2.9)

где - суммарное количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферный воздух, кг/т Al.

Для корпусов электролиза, оборудованных электролизерами с самообжигающимися анодами с боковым подводом тока, образующийся под коркой оксид углерода окисляется в «огоньке» до диоксида углерода. Полнота протекания этого процесса определяется только временем работы с разрушенной коркой и фактом горения газа в «огоньках».

Что касается доли углерода, которая взаимодействует с кислородом воздуха, то можно принять, что половина углерода окисляется до СО, а половина до СО2. В зависимости от эффективности системы газоотсоса часть выделяющегося оксида углерода поступает в атмосферу корпуса электролиза, а основное количество выбрасывается через дымовые трубы.

Количество образующегося под коркой СО рассчитывается по формуле (приложение 5 к Методике):

,                                                               (3.2.10)

где: - количество образующегося оксида углерода, кг/т Al;

 - расход анодной массы, кг/т Al;

 - доля углерода, подвергшегося окислению под коркой электролита, доли ед.;

 - количество кислорода, окисляющего углерод под коркой, кг/т Al:

Р0 = 930 + 0,08Рам.                                                                                (3.2.11)

Количество СО, образующегося над коркой, рассчитывается по формуле:

,                                                                                   (3.2.12)

где - количество оксида углерода, образующегося при окислении анода кислородом воздуха выше корки электролита, кг/т Al.

 В работе электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом возможны следующие ситуации:

а) укрытие закрыто, «огонек» горит - межоперационный режим;

б) укрытие открыто, «огонек» горит - обслуживание анодного хозяйства;

в) укрытие закрыто, «огонек» не горит - обвалы корки, заплеснуто отверстие и т.п.;

г) укрытие открыто, корка разрушена, «огонек» не горит - выполнение различных операций по обслуживанию электролизера.

Количество оксида углерода, поступающее в систему газоотсоса, определяется по формуле:

,                                                        (3.2.13)

где - доля оксида углерода, поступающего в систему газоотсоса, от количества, образующегося под коркой электролита (), доли ед.

,      (3.2.14)

где:    - доля времени горения огонька, доли ед.;

- доля не окислившегося СО, доли ед.

Количество оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса электролиза, определяется по формуле:

,                                                (3.2.15)

,      3.2.16)

где  - доля оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса электролиза, от количества, образующегося под коркой электролита, доли ед.

Эффективность улавливания газов укрытием () рассчитывается по формуле:

 .                      (3.2.17)

Эффективность системы газоотсоса и эффективность дожигания оксида углерода в "огоньках" рекомендуется принимать в соответствии с приложением 7 к настоящей Методике, а  и  - по результатам хронометража или оперативной оценки.

Суммарное количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферный воздух, определяется как сумма количества СО, выделившегося в атмосферу корпуса эектролиза и количества СО, поступившего в систему газоотсоса:

,                                                                                   (3.2.18)

где  - суммарное количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферный воздух, кг/т Al.

При тщательном соблюдении регламента обслуживания электролизеров доля времени горения «огонька» при операциях выливки металла (приложение 8 к Методике, позиции 3-7), а именно выливка металла и технологические замеры, смена анода и технологическая обработка, работа с неисправным укрытием, простой системы газоотсоса, работа с герметичным укрытием), может быть принята равной 0,985. При операциях 1-2 (регламентированная обработка, анодный эффект и его ликвидация) «огонек» не горит. Таким образом,  и = 0. При этом формула (3.2.19) примет вид:

.              (3.2.19)

   Количество оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса электролиза, определяется по формуле:

,                                                    (3.2.20)

где - доля оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса электролиза, от количества оксида углерода, образующегося под коркой электролита, доли ед.

,     (3.2.21)

где - эффективность улавливания газов укрытием, доли ед.

.       (3.2.22)

При подстановке значений , , формула (3.2.23) примет вид:

.              (3.2.23)

  Эффективность системы газоотсоса и эффективность дожигания оксида углерода в «огоньках» принимается в соответствии с приложением 8 к  Методике, а Tn и  - по результатам хронометража или оперативной оценки.

Суммарное количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферный воздух, определяется как сумма количества СО, выделившегося в атмосферу корпуса электролиза, и количества СО, поступившего в систему газоотсоса:

,                                                                                    (3.2.24)

где  - суммарное количество оксида углерода, выбрасываемого в атмосферный воздух, кг/т Al.

3.3. Расчет выбросов диоксида серы в атмосферный воздух.

Основное количество серы поступает в процесс электролиза с анодным материалом. Остальное количество приходится на свежие и вторичные фтористые соли.

Доля серы, выделяющейся из электролизера в виде диоксида ( ), может быть инструментально определена в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий. Ориентировочно эта величина составляет: для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом - 0,77, для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом – 0,82. Количество диоксида серы, отходящего от электролизера, рассчитывается по формуле:

для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

;     (3.3.1)

для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:

,                                              (3.3.2)

где:  РS – количество диоксида серы, отходящего от электролизера, кг/т Al;

 - массовая доля серы в анодной массе, доли ед.;

 - массовая доля серы в свежем криолите, доли ед.;

 - массовая доля серы во фтористом алюминии, доли ед.;

 - массовая доля серы во фтористом кальции, доли ед.;

 - массовая доля серы в регенерационном криолите, доли ед.;

 - массовая доля серы во флотационном криолите, доли ед.;

 - доля серы, выделяющейся в виде диоксида, доли ед.;

 - массовая доля серы во фторированном глиноземе, доли ед.

0,5 – массовая доля серы в диоксиде серы, доли ед.

Для корпусов электролиза, оборудованных установками сухой очистки газов, сера поступает в электролизер вместе с фторированным глиноземом, который возвращается в процесс электролиза после газоочистки. Тогда формула (3.3.1) для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом примет вид:

.         (3.3.3)

Количество сернистого ангидрида, поступающего в систему газоотсоса, рассчитывается по формулам:

для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

;                                                                                          (3.3.4)

для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:

,                                                                                          (3.3.5)

где  - количество диоксида серы, поступающего в систему газоотсоса, кг/т Al.

Количество диоксида серы, улавливаемого в системе газоочистки, рассчитывается по формуле:

,                                                                                  (3.3.6)

где:  - количество диоксида серы, улавливаемого в системе газоочистки, кг/т Al;

 - эффективность улавливания диоксида серы в аппаратах газоочистки, доли ед.

Эффективность улавливания диоксида серы в аппаратах газоочистки определяется как отношение количества уловленного диоксида серы к количеству диоксида серы, поступившего в систему газоочистки, по формуле:

,                                                                                      (3.3.7)

где  и  - инструментально определенное количество диоксида серы, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Al.

 и  определяются инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, определяется как разность между количеством диоксида серы, поступившего в систему газоотсоса и количеством диоксида серы, уловленного в аппаратах очистки:

,                                                                                        (3.3.8)

где  - количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al.

Количество диоксида серы, поступающего в атмосферу корпуса электролиза, рассчитывается по формулам:

для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

;                                                                                    (3.3.9)

для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:

,                                                                                  (3.3.10)

где  - количество диоксида серы, поступающего в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Al.

Общее количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферный воздух, определяется как сумма количества диоксида серы, поступающего в атмосферу корпуса электролиза, и количества диоксида серы, выбрасываемого в атмосферный воздух после газоочистки:

,                                                                                     (3.3.11)

где  - количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферный воздух, кг/т Al.

Следует учитывать, что содержание серы во фтористых солях приводится в пересчете на сульфат-ион, в котором массовая доля серы составляет 33,3 %.

При работе сухой газоочистки с использованием рециркуляции диоксид серы не улавливается. В этом случае выброс серы равен:

.                                                                                          (3.3.12)

3.4. Расчет выбросов смолистых веществ (в том числе бенз(а)пирена) в атмосферный воздух.

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом в процессе электролиза смолистые вещества, образующиеся при коксовании анодной массы, выделяются в атмосферу корпуса электролиза при перестановке анодных штырей и под колокольный газосборник.

Количество смолистых веществ, выделяющихся под колокольный газосборник (Рсм) приведено в приложении 9 к настоящей Методике.

При применении «сухой» анодной массы возможно сокращение количества смолистых веществ, выделяющихся под колокольный газосборник (Рсм) примерно на 30 % (уточняется экспериментально).

При сокращении расхода анодной массы (в сравнении с 540 кг/т Al) следует учесть пропорциональное сокращение количества смолистых веществ, выделяющихся под колокольный газосборник.

Смолистые вещества различают как: образующиеся в процессе электролиза и отходящие от электролизеров.

Поступающие под колокольный газосборник смолистые вещества удаляются системой колокольного газоотсоса и большей частью сжигаются в горелке. Остальная часть (недожог) поступает в аппараты газоочистки.

Количество смолистых веществ, выделяющихся в зоне под колоколом (для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом), рассчитывается с учетом доли металла, производимого электролизерами разных типов ( ):

,                                                                                  (3.4.1)

где: Рсм - количество смолистых веществ, выделяющихся в зоне под колоколом, кг/т Al;

 - количество смолистых веществ, выделяющихся в зоне под колоколом при производстве i-той доли металла, кг/т Al;

 - доля металла, производимая электролизерами разных типов, доли ед.

Количество смолистых веществ, поступающих в горелку, определяется по формуле:

,                                                                                     (3.4.2)

где  - количество смолистых веществ, поступающих в горелку, кг/т Al.

Количество смолистых веществ, поступающих в атмосферу корпуса электролиза, рассчитывается по формуле: 

,                                                                          (3.4.3)

где:  - количество смолистых веществ, поступающих в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Al;

 - количество смолистых веществ, выделяющихся в атмосферный воздух при перестановке штырей, кг/т Al.

Количество смолистых веществ, выделяющихся в атмосферный воздух при перестановке штырей, может оцениваться из выражения:

,                                             (3.4.4)

где: dл - диаметр лунки (может быть условно принят равным среднему диаметру участка штыря, запеченного в теле анода), дм;

h - средняя по электролизеру высота лунки (высота штыря в запеченной части анода), дм;

q - степень заполнения лунки, доли ед.;

с - содержание пека в анодной массе, загружаемой перед перестановкой штырей, доли ед.;

rжам - плотность жидкой анодной массы, кг/дм3;

k - выход кокса при быстром коксовании пека, доли ед.;

nш - количество переставляемых штырей в расчете на 1 т Al.

Выход кокса при быстром коксовании пека (при коксовании пробок в отверстиях из-под штырей) на электролизерах с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом ввиду высокой скорости нагрева  и обжига пробки составляет 0,5-0,6 (50-60 %) от массы пека.

Степень заполнения лунки в зависимости от свойств анодной массы и техники перестановки штырей может приниматься в диапазоне 0,6 ¸ 1,0.

Количество переставляемых штырей в расчете на 1 т Al определяется как количество штырей, переставляемых в электролизных корпусах за 1 смену (сутки), деленное на выпуск металла за тот же период времени.

Количество смолистых веществ, сгорающих в горелке электролизеров самообжигающимися анодами с верхним токоподводом, определяется эффективностью дожигания смолистых веществ и эффективностью использования горелок во времени по формуле:

,                                                                                   (3.4.5)

где:  - количество смолистых веществ, сгорающих в горелке, кг/ т Al;

 - эффективность дожигания смолистых веществ, доли ед.;

Эг- эффективность использования горелок во времени, доли ед.

Эффективность использования горелок во времени определяется как отношение времени работы горелочных устройств в режиме «горения» ко времени работы электролизера.

Эффективность дожигания смолистых веществ в горелке электролизеров самообжигающимися анодами с верхним токоподводом определяется экспериментально. Косвенная оценка эффективности дожигания смолистых веществ может быть выполнена по ее зависимости от температуры в горелке, измеряемой термопарой (приложение 10 к данной Методике). При этом принимается, что степень дожигания смолистых веществ равна степени дожигания бенз(а)пирена.

Количество смолистых веществ, поступающих на газоочистку, определяется как разность между  и :

,                                                                    (3.4.6)

где  - количество смолистых веществ, поступающих на газоочистку, кг/тAl.

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом количество выделившихся под укрытие смолистых веществ рассчитывается по формуле:

,                                                                                         (3.4.7)

где: Рсм – количество смолистых веществ, выделяющихся через боковые поверхности анода, кг/т Al;

Рам – удельный расход анодной массы, кг/т Al;

Дсм - доля смолистых веществ, выделяющихся через боковые поверхности анода в зависимости от текучести анодной массы и температуры размягчения пека, доли ед.

Доля смолистых веществ (от расхода анодной массы), выделяющихся через боковые грани анода электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом, в зависимости от коэффициента текучести и температуры размягчения пека, определяется в соответствии с приложением 11 к Методике.

Смолистые вещества выделяются выше корки электролита и с отсасываемой газовоздушной смесью поступают в систему газоотсоса. Количество смолистых веществ, поступающих  в  систему газоотсоса, определяется по формуле:

,                                                                                           (3.4.8)

где  - количество смолистых веществ, поступающих в систему газоотсоса, кг/т Al.

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:

,                                                                                    (3.4.9)

где  - количество смолистых веществ, выделяющихся в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Al.

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом и для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом при расчете количества смолистых веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух через аэрационные фонари корпуса, может быть учтено их оседание на конструкциях корпуса электролиза (приложение 3 к настоящей Методике). Тогда для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом

,                                                               (3.4.10)

где:  - количество смолистых веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух через аэрационные фонари с учетом оседания их на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Al;

 - количество смолистых веществ, осевших на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Al, рассчитывается в соответствии с рекомендациями по экспериментальному определению количества осаждающейся пыли в приложении 3, при отсутствии экспериментальных данных  можно принять равным 0,2 от .

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом

,                                                                         (3.4.11)

где:  - количество смолистых веществ, поступающих в атмосферу корпуса электролиза, с учетом оседания их на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Al;

 - количество смолистых веществ, осевших на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Al; рассчитывается в соответствии с приложением 3 к Методике.

Количество смолистых веществ, улавливаемых аппаратами газоочистки, рассчитывается по формуле:

,                                                                                 (3.4.12)

где:  - количество смолистых веществ, улавливаемых аппаратами газоочистки, кг/т Al;

Эго – КПИ аппаратов газоочистки, доли ед.;

 - эффективность улавливания смолистых в аппаратах газоочистки, доли ед.

Эффективность улавливания смолистых веществ аппаратами газоочистки определяется как отношение уловленного количества смолистых веществ к количеству смолистых веществ, поступающих в систему газоочистки, по формуле:

,                                                                                      (3.4.13)

где  и  - количество смолистых веществ, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Al, определяемые в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Расчётное количество смолистых веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, определяется как разность между количеством смолистых веществ, поступивших в систему газоотсоса и количеством смолистых веществ, уловленных в аппаратах очистки:

,                                                                                        (3.4.14)

где  - количество смолистых веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al.

Суммарное количество смолистых веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух с учетом оседания их на конструкциях корпуса электролиза, рассчитывается по формуле:

,                                                                                        (3.4.15)

где  - количество смолистых веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух, кг/т Al.

Бенз(а)пирен входит в состав смолистых веществ. Соответственно, количество бенз(а)пирена, выделяющегося под укрытие электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом, рассчитывается, исходя из количества смолистых веществ, выделяющихся под укрытие, и содержания в них бенз(а)пирена:

,                                                                                       (3.4.16)

где: Рбп - количество бенз(а)пирена, выделяющегося под укрытие, кг/т Al;

 - содержание бенз(а)пирена в смолистых веществах (здесь и далее доля бенз(а)пирена в смолистых веществах определяется экспериментально в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий), доли ед.

Количество бенз(а)пирена, улавливаемого аппаратами газоочистки, рассчитывается по формуле:

,                                                                               (3.4.17)

где:  - количество бенз(а)пирена, улавливаемого аппаратами газоочистки, кг/т Al;

Эго – КПИ аппаратов газоочистки, доли ед.;

 - эффективность улавливания бенз(а)пирена в аппаратах газоочистки, доли ед.

Эффективность улавливания бенз(а)пирена аппаратами газоочистки определяется как отношение уловленного количества бенз(а)пирена к количеству бенз(а)пирена, поступающего в систему газоочистки, по формуле:

,                                                                                    (3.4.18)

где  и  - инструментально определенное количество бенз(а)пирена, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Al.

 и  определяются инструментальными методами в соответствии методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Расчетное количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, рассчитывается как разность между количеством бенз(а)пирена, поступившего в систему газоочистки, и количеством бенз(а)пирена, уловленного в аппаратах газоочистки:

,                                                                                     (3.4.19)

где  - количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al.

Выбросы бенз(а)пирена определяются, исходя из выбросов смолистых веществ и содержания бенз(а)пирена в смолистых веществах, определяемого инструментально в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий:

,                                                                                       (3.4.20)

,                                                                                      (3.4.21)

где:  - количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух через аэрационные фонари с учетом оседания его на конструкциях корпуса электролиза (приложение 3 к данной Методике), кг/т Al;

 - содержание бенз(а)пирена в смолистых веществах, выбрасываемых в атмосферный воздух через аэрационные фонари корпуса электролиза, доли ед.;

 - количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al;

 - содержание бенз(а)пирена в смолистых веществах, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al.

Общее количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух, рассчитывается по формуле:

,                                                                                     (3.4.22)

где  - общее количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух, кг/тAl.

При двухступенчатой очистке расчет ведется по схеме, описанной в подразделе 3.1.

3.5. Расчет выбросов электролизной пыли в атмосферный воздух

В связи с тем, что при сухой очистке газов в очищаемый газ перед реактором и рукавным фильтром подается глинозем в количестве, создающем концентрации пыли во много раз большие, чем концентрация электролизной пыли, выброс пыли после сухой очистки определяется на основании данных по остаточной запыленности газов, определяемой в инструментальными замерами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий. Количество пыли, выбрасываемой после газоочистки, определяется по формуле:

 ,                                                                                           (3.5.1)

где:  - количество пыли, выбрасываемой после очистки, кг/т Al;

Сп – концентрация пыли в очищенных газах, мг/нм3;

Q – объем очищенных газов, нм3Al.

Наиболее приближенные к реальным данные по количеству электролизной пыли, отходящей от электролизеров, получают, исходя из количества твердых фторидов и их усредненного содержания в пыли, которое определяется производственными службами. В соответствии с этим количество электролизной пыли, поступающей на газоочистку, рассчитывается по формуле:

,                                                                                                 (3.5.2)

где:  - количество электролизной пыли, поступающей в систему газоотсоса, кг/т Al;

   - массовая доля фтора в пыли, поступающей в систему газоотсоса, доли ед.

Массовая доля фтора в электролизной пыли определяется инструментальными методами (по анализу проб фонарных газов) в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий. При отсутствии таких данных могут использоваться данные, полученные при анализе проб пыли, отобранных у кабины крановщика.

Количество электролизной пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса электролиза, рассчитывается по формуле:

,                                                                                                 (3.5.3)

где:  - количество электролизной пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Al;

 - массовая доля фтора в пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса электролиза, доли ед.

При расчете количества электролизной пыли, выбрасываемой через аэрационные фонари, может учитываться оседание ее на конструкциях корпуса электролиза (приложение 3 к Методике), тогда:

,                                                                                        (3.5.4)

где:  - количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух через аэрационные фонари с учетом оседания ее на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Al;

 - количество электролизной пыли, осевшей на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Al; рассчитывается в соответствии с приложением 3 к настоящей Методике.

Количество электролизной пыли, улавливаемой аппаратами газоочистки, рассчитывается по формуле:

,                                                                                                (3.5.5)

где  - количество электролизной пыли, уловленной аппаратами газоочистки, кг/т Al.

Количество электролизной пыли, не уловленное в аппаратах газоочистки ( ), определяется инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Эффективность улавливания электролизной пыли в аппаратах газоочистки (за исключением сухой очистки) определяется как отношение уловленного количества пыли к количеству, поступившему в систему газоочистки, по формуле:

,                                                                                      (3.5.6)

где  и  - инструментально определяемое количество электролизной пыли, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Al, определяются инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

При сухой очистке газов на выходе из рукавных фильтров в пыли, наряду с электролизной пылью, содержится глинозем в количестве, соответствующем проскоку его через фильтровальный материал. Поэтому здесь  не отражает количество электролизной пыли на выходе из газоочистки. В связи с этим при сухой очистке эффективность улавливания электролизной пыли в газоочистке принимается равной эффективности улавливания твердых фторидов. Количество общей пыли, выбрасываемой после сухой газоочистки, находят, исходя из инструментально определяемой остаточной запыленности и количества газов.

Расчетное количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух после очистки, определяется как разность между количеством пыли, поступившей в систему газоочистки, и количеством пыли, уловленной в аппаратах газоочистки:

,                                                                                         (3.5.7)

где  - количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al.

Суммарное количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух с учетом оседания ее на конструкциях корпуса электролиза, рассчитывается по формуле:

,                                                                                        (3.5.8)

где  - количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух, кг/т Al.

При двухступенчатой очистке расчет ведется по схеме, описанной в подразделе 3.1.

3.6. Расчет выбросов неорганической пыли в атмосферный воздух.

Выбросы пыли неорганической определяют, исходя из выбросов общей пыли и содержания в ней фторсолей для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним и боковым токоподводом:

,                                                                            (3.6.1)

,                                                                            (3.6.2)

Суммарный выброс пыли неорганической составляет:

,                                                                                   (3.6.3)

где  - общее количество пыли неорганической, выбрасываемой в атмосферный воздух, кг/т Al.

При необходимости из пыли неорганической может быть выделен оксид алюминия.

В этом случае руководствуются методическими рекомендациями НИИ Атмосфера (от 16.08.2000 № 527н/33-07), в соответствии с которыми предлагается дифференцировать промышленный глинозем на основные компоненты:

a-Al2O3 – корунд;

g-Al2О3 – оксид алюминия;

остальные компоненты – пыль неорганическая с содержанием SiO2 < 20%.

Содержание указанных компонентов в выбросах промышленного глинозема может определяться экспериментально, приниматься по паспортным данным или другим материалам, обосновывающим его состав.

Тогда:

,                                                                      (3.6.4)

,                                                                      (3.6.5)

,                                                                       (3.6.6)

,                                                                       (3.6.7)

где:  - количество оксида алюминия, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al;

- количество оксида алюминия, выбрасываемого в атмосферу корпуса электролиза и далее в атмосферный воздух через аэрационные фонари электролизных корпусов, кг/т Al;

- количество корунда, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, кг/т Al;

- количество корунда, выбрасываемого в атмосферу корпуса электролиза и далее в атмосферный воздух через аэрационные фонари электролизных корпусов, кг/т Al;

 - содержание углерода в пыли после газоочистки, доли ед.;

 - содержание углерода в пыли, выделяющейся  атмосферу корпуса электролиза, доли ед.;

К1 - содержание a-Al2O3 в промышленном глиноземе, доли ед.;

К2 - содержание g-Al2О3 в промышленном глиноземе, доли ед.

Таким образом, выполнятся расчет выбросов составляющих компонентов пыли для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним и боковым токоподводом. В этом случае при расчете Рнеорг и Роа учитывается наличие в пыли смолистых веществ.

4. Процессы образования выбросов загрязняющих веществ печными установками глиноземного производства

На заводах по производству глинозема основными источниками выделения и выбросов загрязняющих веществ являются печные установки, предназначенные для спекания глиноземных шихт, кальцинации гидрооксида алюминия, обжига известняка и цементного клинкера. Эти технологические процессы осуществляются в трубчатых вращающихся печах, в которых топливо подается противотоком к обжигаемому материалу. Для обеспечения необходимых физико-химических превращений и получения продуктов требуемого качества максимальная температура нагрева материала составляет 1150-1400 °С (в зависимости о вида обжигаемого сырья), а температура газов - 1400 – 18000 °С. При этом с дымовыми газами печных агрегатов выбрасывается в атмосферу различные газообразные вещества, среди которых наиболее распространены оксиды азота, серы и углерода, и твердые частицы ожигаемого материала - пыль. Существующие печные установки глиноземного производства оснащены двух или трехступенчатой системой очистки газов (циклоны - электрофильтр или циклоны электрофильтр - скруббер), в которой отходящие газы подвергаются обеспыливанию. Специальной очистки от газообразных веществ не производится.

Проведенные расчеты по данным работы газоочистного оборудования, показывают, что коэффициент временной неоднородности (который определяется как отношение годового валового выброса (выделения) к максимальной мощности выброса (выделения)) меньше или равен 1. В связи с этим, учитывая режим работы агрегатов, эффективность систем газоотсоса, их мощность и характер нестационарности процесса, можно говорить в среднем о стационарности выбросов от совокупности источников. Это позволяет сократить и оптимизировать расчеты по установлению нормативов предельно допустимых выбросов для глиноземных предприятий, оборудованных однотипными газоочистными установками.

В соответствии с требованиями, предъявляемым к расчетным методикам ниже приводятся краткие сведения, позволяющие представить процессы, учитываемые в настоящей методике.

4.1. Оксиды серы.

Оксидами   серы,   которые   регистрируются   как   стабильные   продукты высокотемпературного горения серосодержащего топлива, являются диоксид SO2 и триоксид серы SO3. Термодинамическое равновесие между ними определяется реакцией:

 

Термодинамический и кинетический анализы показывают, что основным оксидом серы, образующимся при горении, является SO2. Дальнейшее превращение SO2 в SO3 может происходить в атмосфере,  но скорость этой реакции очень мала. Так, степень конверсии SO2 в SO3 при сжигании сернистого мазута в котлоагрегатах не превышает 3-7 %.

Сжигание мазута сопровождается переходом в топочные газы практически всей содержащийся в нем серы, при сжигании угля часть серы (5-20%) связывается с летучей золой.

При обжиге серосодержащих материалов (спекание глиноземных шихт,
обжиге клинкера) в окислительной атмосфере может происходить разложение некоторых материалов (пирит, гипс, фосфогипс) с образованием диоксида серы, поступающего в газовую фазу. В ходе технологического процесса обжига осуществляется переход серы из газовой фазы в обжигаемый материал за счет абсорбции
SO2 в SO3 влагой шихты, в низкотемпературных зонах печи, взаимодействия: с летучими  компонентами шихты в газовой фазе, с СаО, СаСО3, Na2CO3 и другими компонентами в результате поглощения оксидов серы материалом и пылью с образованием сульфатов калия, натрия, кальция. Сульфаты щелочных металлов устойчивы и не диссоциируют при температурах, достигаемых во вращающихся печах. Пыль, обогащенная соединениями серы, выносится из печей, улавливается в системе газоочистки и возвращается в процесс. Количество сернистых соединений, улавливаемых в процессе обжига, зависит от вида обжигаемого материала, его влажности и способа подачи в печь, содержания щелочей в жидкой фазе шихты, количества щелочных возгонов, образующихся в ходе термообработки.

При использовании мокрой газоочистки отходящих газах в скрубберах или мокрых электрофильтрах происходит абсорбция сернистых соединений подшламовой водой, поступающей затем в производственный цикл.

Все изложенное выше свидетельствует об отличии процессов, сопровождающих попадание SO2 в отходящие газы мечей спекания и обжига от процессов, происходящих в других топливо потребляющих агрегатах.

Натурными замерами выявлено, что при нормальном технологическом процессе обжига цементного клинкера, оксиды серы в дымовых газах практически отсутствуют даже при работе на мазуте с содержанием серы до 2% вследствие поглощения их сырьевыми материалами и пылью.

4.2. Оксиды азота.

Образование оксидов азота происходит в процессе сжигания любого вида топлива. Количество их в продуктах сгорания зависит как от условий сжигания топлива, так и от содержания азота в соответствии его органической массы. Главным поставщиком оксидов азота при сжигании жидкого и газообразного топлива является азот воздуха ("воздушные" NOх). При сжигании твердого топлива оксиды азота образуются преимущественно из азота топлива ("топливные" NOх).

Основными факторами, определяющими условия генерации оксидов азота являются температура в зоне горения, концентрация газов - реагентов и время реакции.

Образование оксидов азота изучалось многими исследователями применительно к сжиганию различных видов топлива в теплоэнергетических установках. Экспериментально подтверждена и изучена взаимосвязь между количеством избыточного кислорода в зоне горения и количеством генерируемых оксидов азота. Установлено, что в процессе горения топлива в основном образуется монооксид азота – NO, который пересчитывается в диоксид азота NO2 и записывается как NOх.

Образование "воздушных" оксидов азота в факеле протекает в зоне наиболее высоких температур (выше 1800 оC) и заканчивается практически одновременно с завершением процесса горения [6]. Образование "топливных" NOх происходит при более низких температурах (1000 – 1500 оС) и слабо зависит от температуры процесса.

В реальных условиях горения концентрация   NOх в дымовых газах зависит от условий смесеобразования, воспламенения и выгорания топлива, а также теплоотдачи от факела к нагреваемым поверхностям, определяющих температурный режим процесса. Исследованиями показано, что величина, NOх генерируемого из воздуха, определяется рядом тепловых и конструктивных параметров топочного устройства, в том числе: тепловой регулировкой сечения - Q/t, типом и единичной производительностью горелки, количеством воздуха, подаваемого организовано через горелку  и его температурой ТВ, неорганизованный подсос воздуха имеет второстепенное значение.

Существующие технические способы уменьшения образования NOх  основаны на снижении температуры факела и времени пребывания продуктов в зоне высоких температур. К ним относятся оптимизация процесса теплоотдачи, увеличение поверхности факела с целью интенсификации охлаждения пламени; организация ступенчатого или нестехиометрического сжигания с подачей через горелку части воздуха, а остального количества в топочный подъем для дожигания несгоревших компонентов; рециркуляция продуктов сгорания к корню факела; ввод в топочный объем балластных веществ, приводящих к эндотермическим реакциям.

Для   условий   сжигания   топлива   во вращающихся   печах   спекания
глиноземного производства характерны организация длинофакельного горения ввиду необходимости обеспечить: определенное время пребывания обжигаемого материала в зоне высоких температур (1150 – 1300оС); небольшое количество воздуха, организованно подаваемого через горелку ( 0,3); подача в зону горения значительного количества технологической пыли. Все это обуславливает относительно высокие температуры горения (по сравнению с развиваемыми в теплоэнергетических агрегатах) и уменьшения образования
NOх.

Сжигание топлива во вращающихся печах кальцинации, особенно с холодильниками КС, производится в коротком факеле при подаче через горелку большего количества воздуха ( =0,6=0,8) запыленностью 30-50 г/м3.

Достигаемые при этом температуры, а, следовательно, и содержание оксидов азота выше, чем в печах спекания.

4.3. Оксид углерода.

Образуется при горении углеродосодержащих веществ, в основном, органических топлив при неполном горении углерода 2С+О2=2СО и в больших количествах получается по реакции СО2+ С = 2СО.

На эффективность горения топлива и, следовательно, на образование оксида углерода влияет много факторов, главным из которых является количество избыточного воздуха. При подаче воздуха в количестве, меньше оптимального, топлив сгорает не полностью, увеличивается выход загрязняющих веществ (СО, С).

При полном сгорании топлива в дымовых газах концентрация оксида углерода незначительна.

Организация процесса сжигания топлива во вращающихся печах обеспечивает полноту сгорания его за счет оптимизации условий подготовки и подачи топлива, смешения его с воздухом, обеспечения необходимого избытка воздуха. Технологическими инструкциями и режимными картами работы печных агрегатов регламентируется содержание кислорода в отходящих газах за обрезом печи не ниже 2%, что соответствует избытку воздуха 1,1.

Натурные измерения, проводимые во вращающихся печах свидетельствуют, что при нормальном технологическом режиме работы топливопотребляющих агрегатов на жидком и газообразном топливе, содержание оксида углерода в дымовых газах не превышает 100 мг/м3.

5.   Метод  расчета   газовых   выбросов  загрязняющих   веществ   в атмосферу печными установками глиноземного производства

5. 1. Оксиды серы

Количество оксидов серы в пересчете на т/год, г/с, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами печных установок за единицу времени, вычисляется по формуле:

,                (5.1)

где:  -расход натурального топлива за рассматриваемый период, т/год; г/с, технический отчет завода;

 - содержание серы в топливе, на рабочую массу, (в пиритных огарках), %, справочные величины;

 - расход пиритных огарков (при обжиге цементного клинкера в случае добавления в шихту пиритных огарков), т/год; г/с, технический отчет завода;

 - доля оксидов серы, связанных с обжигаемым материалом в печном агрегате;

 - доля оксидов серы, улавливаемых в системе газоочистки;

 - доля оксидов серы, улавливаемых в процессе карбонизации (при использовании печных газов для разложения алюминатных растворов методом карбонизации) доли ед., данные инструментальных замеров;

0,02 - коэффициент пересчета серы в диоксид серы.

Доля оксидов серы, связываемых с обжигаемым материалом в печном агрегате -  зависит, как указано ранее, от вида материала, его влажности, способа подачи в печь, содержания щелочей.

Ниже приведены величины доли оксидов серы, связываемых с обжигаемым материалом, полученные в результате обработки данных, при различных технологических операциях для однотипных печных установок [8, 11, 12].

Вращающиеся печи спекания нефелиновых шихт, подаваемых наливом

0,85

Вращающиеся печи спекания бокситовых и шламовых шихт, подаваемых распылом

0,90

Вращающиеся печи кальцинации

0

Вращающиеся печи обжига клинкера

0,70

При обжиге известняка

0,35

Из литературных данных известно, что доля оксидов серы. улавливаемых в системе сухой газоочистки практически равна нулю: в мокрых пылеуловителях (скрубберы, мокрые электрофильтры) при щелочности орошающей воды 100-200 мг.экв/дм3 -0,6 - 0,8 ().

Доля оксидов серы () улавливаемых при карбонизации алюминатных растворов, определяется отношением количества (объема) сухих отходящих газов, направляемых на карбонизацию (Укарб) к общему количеству (объему) сухих газов, выходящих из печей спекания (Уобщ) без учета подсосов по газовому тракту, за рассматриваемый период  (тыс.нм3/год; нм3/с);

                                                                                           

Количество газов, направляемых на карбонизацию, определяется по формуле

,                                                                               (5.2)

где:  - количество    диоксида    углерода    необходимое    для карбонизации щелочи по стехиометрии, кг/т глинозема;

Мгл - количество глинозема, производимого за рассматриваемый период, т/год; кг/с, технический отчет завода;

 - содержание     диоксида     углерода     в     сухом     газе, выходящем   из   печи (сухой   шихте),   %;   по   данным инструментального анализа;

1.97 - удельный вес диоксида углерода при нормальных условиях.

Общий объем сухих отходящих газов – Уобщ определяется суммированием количества сухих газообразных продуктов сгорания топлива ( Успг) и количества углекислого газа, выделяющегося из шихты в процессе ее спекания ( ).

Объем сухих продуктов сгорания топлива рассчитывается известными методами по формуле:

,                          (5.3)

где:  - объем воздуха теоретически необходимый для сгорания топлива,  нм3/кг; нм33,  рассчитывается  по  составу топлива;

КР - количество рабочей массы топлива, %;

,      

где:  - содержание    углерода    в    топливе, %, справочная величина;

SP - приведенная сернистость, содержание серы на 1000 ккал низшей теплоты сгорания топлива, %, справочная величина;

 - избытка   воздуха,    приближенно   подсчитываемый   по кислородной формуле;

,

где  - содержание кислорода в сухом, выходящем из печи газе, %, по данным инструментального газового анализа;

0,0187; 0,79; 0,21; 0,375; 21 – коэффициенты необходимые для проведения расчетов.

Объем диоксида углерода, выделяющегося из шихты рассчитывается по
формуле:

,                                                                                      (5.4)

где  - количество сухой шихты, переработанной за рассматриваемый период, т/год, кг/с, технический отчет завода.

5.2. Оксиды азота.

Количество оксидов азота в пересчете на диоксид азота (т/год, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами печных установок за рассматриваемый период, вычисляется по формуле:

,                                                        (5.5)

где:  -расход условного топлива за рассматриваемый период, т/год; г/с, технический отчет завода;

К1 - учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива;

К2 - учитывающий конструкцию горелок;

К3 - учитывающий зависимость выхода оксидов азота от средней температуры воздуха, идущего на горение;

К4 - учитывающий расход воздуха, проходящего через горелку.

Выход оксидов азота - т - определяется по формуле, полученной в результате анализа основных закономерностей образования оксидов азота по данным и натурных замеров для каждого конкретного предприятия:

,                                                                                               (5.6)

где:  - фактическая тепловая мощность печи, МВТ, справочная величина;

 - номинальная тепловая мощность печи, МВТ, справочная величина;

4,0 - расчетное количество выходи оксидов азота, г/т у.т.

 ;                                                                                   (5.7)

,                                                                                            (5.8)

где:  - теплота сгорания натурального топлива, кДж/кг; кДж/м, справочная величина;

 - внутренний диаметр печи в зоне горения, м.

Коэффициент , зависит от вида печного агрегата и имеет значение [13]:

Для вращающихся печей спекания с подачей пыли в зону горения

2,8 – 3,0

Для вращающихся печей спекания без подачи пыли в зону горения

2,4-2,6

Для вращающихся печей кальцинации

1,4 - 1,6

Для вращающихся печей обжига клинкера

2,6-2,8

Значения коэффициента К1 согласно [13] принимается равными:

- при сжигании жидкого и газообразного топлива с коэффициентом избытка воздуха:

   >1,05                 1,0 (мазут)                     0,9 (газ);

   <1,05                 0,9 (мазут)                     0,8 (газ);

- при сжигании твердого топлива  ,

где  0,176 и 0,47 - коэффициенты для расчета.

Значения коэффициента К2 принимается [8, 13]:

-  для вихревых горелок              1,0;

-  для прямоточных горелок      0,85;

-  для тангенциальных горелок   0,80.

Определение значения коэффициента К3 производится по обобщенной на основании [7, 9] формуле:

,                                                                            (5.9)

где: ТВ - температура воздуха, поступающего на горение топлива, оС, данные замеров;

0,002 - коэффициент расчета выхода;

315    - температура ведения процесса.

Значение К4 принимается согласно [13]:

-  для печей спекания и обжига               0,4 – 0,6;

-  для печей кальцинации                0,7 – 0,8.

Для некоторых предприятий необходимо ввести коэффициент   К5 -учитывающий условия приготовления и сжигания топлива, и ввод восстановителя в шихту, величина К5 может составлять от 1 до 4.

Доля диоксида азота в суммарных выбросах оксидов азота определяется на основании натурных замеров для каждого конкретного предприятия.

Пример расчета газовых выбросов печными установками спекания глиноземного производства приведен в приложении 13.

На глиноземных заводах практически отсутствуют возможности возникновения аварийных выбросов.

Валовые выбросы при внеплановой остановке вытяжной вентиляции возможны, но при этом предусмотрен 50-ти или 100% ее резерв. Все плановые остановки на капитальный ремонт и планово-предупредительные ремонты заложены в методику расчета выбросов загрязняющих веществ с учетом в отчетности.

                                                                                                             Приложение 1

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

 

Проведение хронометража технологического состояния

 электролизеров

Цель проведения хронометража - определение эффективности системы организованного газоотсоса.

Хронометраж периодически проводится на ограниченном количестве однотипных электролизеров, технологическое состояние которых отвечает среднему по подразделению. Так как хронометраж должен охватить все технологические режимы и операции по обслуживанию ванн, то он осуществляется в период времени не менее суток. Для обследования выбираются несколько групп электролизеров. При этом электролизеры внутри каждой группы должны быть однотипными, работать с близкими технологическими параметрами и технико-экономическими показателями с равным уровнем обслуживания и сходным состоянием укрытия.

Хронометраж проводится отдельно для групп однотипных электролизеров.

Хронометраж проводится не реже одного раза в год.

Периодичность хронометража, количество контролируемых групп электролизеров, количество электролизеров в каждой группе определяются в зависимости от технологического состояния электролизеров.

Эффективность укрытий определяется:

внутри группы - как среднеарифметическое значение эффективностей по отдельным электролизерам;

среди групп - как средневзвешенное, учитывающее долю представленных в группе электролизеров от общего количества электролизеров в обследуемом подразделении.

Пример. Проведения хронометража технологического состояния электролизеров

В корпусе электролиза действуют 90 электролизеров. Для хронометража выбраны 4 группы электролизеров:

1 группа состоит из 3 электролизеров, характеризующих работу 10 % ванн, работающих в расстроенном технологическом режиме (9 шт.);

2 группа состоит из 2 электролизеров, характеризующих работу 5,56 % ванн, работающих в пусковом режиме (5 шт.);

3 группа состоит из 5 электролизеров, характеризующих работу 80 % ванн, работающих в нормальном технологическом режиме (72 шт.);

4 группа состоит из 2 электролизеров, характеризующих работу 4,44 % ванн, работающих в режиме подготовки к отключению на капремонт (4 шт.).

Эффективность укрытий отдельных электролизеров по первой группе составила: ,  и .

Средняя эффективность укрытий первой группы составляет:

Эффективность укрытий отдельных электролизеров по второй группе составила:  и .

Средняя эффективность укрытий второй группы составляет:

Эффективность укрытий отдельных электролизеров по третьей группе составила: , , ,  и .

Средняя эффективность укрытий третьей группы составляет:

Эффективность укрытий отдельных электролизеров по четвертой группе составила:  и .

Средняя эффективность укрытий четвертой группы составляет:

Средняя эффективность по корпусу будет равна:

При проведении хронометража оценивается период работы электролизеров при состояниях, указанных в таблицах П2.1, П2.2 и П2.3.

Доля продолжительности каждого состояния определяется как:

,

где:  tn – продолжительность n-го состояния за период времени t, мин.;

t  – общее время хронометражного наблюдения за электролизерами, мин.

Сумма долей продолжительности каждого периода в общем времени работы электролизера .

Эффективность системы газоотсоса в каждом состоянии рекомендуется принимать в соответствии с данными таблицы П2.1.

При внедрении систем автоматизированного питания глиноземом исключается операция «Регламентированная обработка» (таблица П2.1, позиция 1). Эффективность улавливания фторидов газосборным колоколом при герметичном газосборнике (позиция 10) при повышении технологической дисциплины и уровня эксплуатации может достигать 0,96.

Расчет ведется по формуле:

Таблица П2.1

Рекомендуемые значения эффективности улавливания фторидов и анодных газов газосборным колоколом

№ п/п

Состояние электролизеров

Эффективность улавливания, , доли ед.

фторидов

анодных газов

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Регламентированная обработка

Анодный эффект и его ликвидация

Выливка металла, технологические замеры

Технологическая обработка

Работа с неисправным и ремонтируемым газосборником

Утечки газа через неплотности («дымки»)

Обвалы корки («огоньки»)

Ремонт пояса подвески колокола

Простой системы газоотсоса

Работа с герметичным газосборником

0,35

0,35

0,60

0,35

0,60

0,43

0,43

0,10

0,00

0,92

0,60

0,80

0,85

0,50

0,60

0,85

0,85

0,10

0,00

0,98

Таблица П2.2

Эффективность системы газоотсоса при различных состояниях электролизеров

№ п/п

Состояние электролизеров

Эффективность укрытий, Эуn, доли ед.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Регламентированная обработка

Анодный эффект и его ликвидация

Выливка металла, технологические замеры

Технологическая обработка

Обслуживание анодного хозяйства

Загрузка анодной массы

Работа с неисправным укрытием

Простой системы газоотсоса

Работа с герметичным укрытием

0,8

0,8

0,9

0,8

0,8

0,9

0,85

0,00

0,97

Расчет ведется по формуле:

Таблица П2.3

Эффективность системы газоотсоса при различных состояниях электролизера с предварительно обожженными анодами

№ п/п

Состояние электролизера

Эффективность укрытий, , доли ед.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Регламентированная обработка

Анодный эффект и его ликвидация

Выливка металла и технологические замеры

Смена анода и технологическая обработка

Работа с неисправным укрытием

Простой системы газоотсоса

Работа с герметичным укрытием

0,75

0,75

0,60

0,60

0,65

0,00

0,98

.

Кроме того, в каждом состоянии оценивается время горения газа в «огоньке».


                                                                                                                                                       Приложение 2

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Рекомендуемые значения эффективности улавливания

фторидов укрытием

Состояние электролизеров

Электролизеры с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом

Электролизеры с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом

Электролизеры с предварительно обожженными анодами

Эффективность улавливания, доли ед.

Эффективность системы газоотсоса, доли ед.

Эффективность укрытия, доли ед.

Регламентированная обработка

Анодный эффект и его ликвидация

Выливка металла, технологические замеры

Работа с неисправным и ремонтируемым газосборником (укрытием)

Утечки газа через неплотности («дымки»)

Обвалы корки («огоньки»)

Ремонт пояса подвески колокола

Простой системы газоотсоса

Работа с герметичным газосборником (укрытием)

Обслуживание анодного хозяйства

Загрузка анодной массы

0,35

0,35

0,60

0,60

0,43

0,43

0,10

0,00

0,92

0,8

0,8

0,9

0,85

0,00

0,97

0,8

0,9

0,75

0,75

0,60

0,65

0,00

0,98

Для цехов, оборудованных электролизерами с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом, при внедрении систем автоматизированного питания глиноземом исключается операция «Регламентированная обработка» (позиция 1).


                                                                                                                                                      Приложение 3

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Учет оседания пыли и ее составляющих на конструкциях

электролизного корпуса при расчете выбросов через

аэрационные фонари

При расчете количества пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса электролиза ( ), и ее составляющих (смолистых веществ - , фтора - , бенз(а)пирена - ) может быть учтено оседание их на конструкциях корпуса электролиза:

,

где:  - количество пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Al;

 - количество пыли, осевшей на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Al.

Аналогично можно определить количество составляющих пыли - , , .

Для уточнения количества осаждающейся пыли целесообразно проводить его экспериментальное определение в конкретных условиях организации.

С этой целью рекомендуется:

выбрать представительный участок электролизного корпуса, отстоящий не менее, чем на 50 м от торца корпуса и на такое же расстояние от соединительного коридора;

изготовить пылесборники в виде поддонов из листового алюминия шириной 0,5 м и длиной 1 м с отбортовками высотой 5 см для размещения на горизонтальных поверхностях; для размещения на вертикальных поверхностях пылесборник должен иметь такие отбортовки с трех сторон (с верхней и с двух боковых), а снизу отбортовка выполняется в виде сборного желоба;

развесить пылесборники на стенах выбранного участка корпуса ориентировочно на середине высоты от напольных решеток до горловины аэрационного фонаря - не менее 5 шт. на каждой стене на расстоянии 10 м друг от друга;

разместить не менее 10 пылесборников горизонтально на фермах в горловине аэрационного фонаря таким образом, чтобы на каждой ферме располагалось по 2 пылесборника - каждый на расстоянии от края горловины, равном около 0,25 ширины горловины аэрационного фонаря;

расположить пылесборники горизонтально на крыше аэрационного фонаря между фрамугами и ветровыми щитами не менее, чем по 5 шт. на каждой стороне корпуса электролиза на расстоянии 10 м друг от друга; эти пылесборники необходимо располагать под навесами во избежание попадания в них атмосферных осадков.

Пылесборники размещают указанным выше образом сроком на 2 - 4 недели (срок тщательно регистрируется). Через две недели осуществляют контрольную проверку. Если в пылесборниках обнаруживают значимое количество пыли, их снимают, если пыли мало, оставляют еще на такой же срок. Из снятых пылесборников пыль количественно переносят в емкости, взвешивают, квартуют и отбирают представительные пробы для анализа на твердые фториды, смолистые вещества и бенз(а)пирен.

Найденное количество определяемого компонента пересчитывают на площадь стен и строительных конструкций корпуса и учитывают при расчете выбросов по формуле:

,

где:  - количество пыли, осажденной на пылесборниках за период времени t, кг;

Sсб - площадь пылесборников, м2;

Sконстр - площадь поверхности осаждения стен и строительных конструкций электролизного корпуса, м2;

 - выпуск алюминия исследуемым корпусом электролиза за период времени t, сут.

                                                                                                                                                      Приложение 4

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Расчет количества образующегося оксида углерода и количества кислорода, участвующего в реакции окисления углерода на электролизерах с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом

В соответствии с уравнением (3.2.3), если за x принять объемную долю оксида углерода при сумме долей СО2 + СО = 1,

 1,5 О2   +   С  =  СО + СО2

----------------------------------------------------------------

1,5 32 кг     кг     кг

930 кг

 

, кг

 

, кг

Можно составить пропорцию:

1,5 32/930 = / , или 48/930 = / .

Откуда следует:

.

В свою очередь из пропорции:

1,5 32/930 = / , или 48/930 = /

следует: = 4,67 ( - 0,375 Ро).

При  = 0,84: =  - 1,75 Ро.

Аналогично: = 2,75о – 1,33 ).

Соответственно, объем первичного образующегося оксида углерода:

4,67 ( - 0,375 Ро) = 3,75 ( - 0,375 Ро), нм3Al.

Масса кислорода воздуха, взаимодействующая с образованием оксида углерода:

.

Суммарное количество кислорода, реагирующего с углеродом в подколокольном пространстве, составит:

, кг/т Al.

Объем первично образующегося диоксида углерода:

2,75 ( Ро -1,33 ) = 1,4 ( Ро -1,33 ), нм3Al.

Суммарный нормальный объем первично образующегося анодного газа:

 нм3Al.

При температуре электролита 962 oС физический объем анодного газа:

.

При эффективности газосборного колокола  в атмосферу корпуса электролиза выделится  м3 анодного газа. Освобождающийся объем заполняется воздухом, который нагревается до 500 0С. В этом случае физический объем воздуха оказывается в 2,6 раза больше, чем натуральный.

Нормальный объем воздуха:

.

Объем содержащегося в воздухе кислорода:

.

Масса кислорода воздуха, поступающего под колокольный газосборник:

.

При неблагоприятных условиях горения коэффициент избытка воздуха принимается равным 1,7.


                                                                                                                                                      Приложение 5

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Расчет количества кислорода воздуха, окисляющего углерод под коркой электролита, и количества оксида углерода, образующегося над коркой на электролизерах с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом

Из баланса анодного материала следует, что 9,4 % углерода окисляется воздухом.

Принимается, что половина этого количества взаимодействует под коркой электролита, и, в свою очередь, половина углерода под коркой окисляется до СО. Количество кислорода, окисляющего углерод до СО под коркой, составит:

 = 0,0235 1,333 .

Количество кислорода, окисляющего углерод до СО2, составит:

 = 0,0235 2,667 .

Суммарное количество кислорода, реагирующего с углеродом под коркой электролита, составит:

0,0235 1,333 + 0,0235 2,667  = 0,0235 4 = 0,094 .

Всего количество кислорода, реагирующего под коркой, составляет:

Ро = 930 + 0,094 .

Количество оксида углерода, образующегося при взаимодействии кислорода воздуха с углеродом над коркой, составляет:

0,0235 = 0,055 .

                                                                                                                                                     Приложение 6

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Рекомендуемые значения эффективности улавливания анодных газов газосборным колоколом

Состояние электролизеров

Эффективность улавливания анодных газов ( ), доли ед.

Регламентированная обработка

Анодный эффект и его ликвидация

Выливка металла, технологические замеры

Технологическая обработка

0,60

0,80

0,85

0,50

Работа с неисправным и ремонтируемым газосборником

Утечки газа через неплотности («дымки»)

Обвалы корки («огоньки»)

Ремонт пояса подвески колокола

Простой системы газоотсоса

Работа с герметичным газосборником

0,60

0,85

0,85

0,10

0,00

0,98

Итого:

При внедрении систем автоматизированного питания глиноземом исключается операция «Регламентированная обработка» (позиция 1 таблицы).

                                                                                                            Приложение 7

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Эффективность системы газоотсоса и эффективность дожигания оксида углерода в «огоньках» при различных состояниях электролизера

Состояние

электролизера

Доля продолжительности каждого состояния, доли ед., Тn

Доля времени горения «огонька», , доли ед.

Эффективность системы газоотсоса , , доли ед.

Доля неокислившегося СО, , доли ед.

Регламентированная обработка

Т1

0,80

0,50

Анодный эффект и его ликвидация

Т2

0,80

0,50

Выливка металла и технологические замеры

Т3

0,90

1,00

Технологическая обработка

Т4

0,80

0,50

Обслуживание анодного хозяйства

Т5

0,80

1,00

Загрузка   анодной массы

Т6

0,90

1,00

Работа с  герметичным укрытием

Т7

0,97

1,00

Работа с неисправным укрытием

Т8

0,85

0,65(КАЗ)

1,00

Простой системы газоотсоса

Т9

0,00

1,00

Итого:

1,00

 

 


                                                                                                            Приложение 8

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Эффективность системы газоотсоса и эффективность дожигания оксида углерода в «огоньках» при различных состояниях электролизера

Состояние

электролизера

Доля продолжительности каждого состояния, Tn, доли ед.

Доля времени горения «огонька», , доли ед.

Эффективность системы газоотсоса, , доли ед.

Доля неокислившегося СО, , доли ед.

Регламентированная обработка

Т1

0,75

0,50

Анодный эффект и его ликвидация

Т2

0,75

0,50

Выливка металла и технологические замеры

Т3

0,60

1,00

Смена анода и технологическая обработка

Т4

0,60

0,50

Работа с неисправным укрытием

Т5

0,65

1,00

Простой системы газоотсоса

Т6

0,00

1,00

Работа с герметичным укрытием

Т7

0,98

1,00

                                                                                                                                                       Приложение 9

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Количество смолистых веществ, выделяющихся под колокольный газосборник, для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом

Тип электролизера

, кг/т Al

Для рядовой анодной массы:

 

С-2

9

С-3

11

С-8Б

12,2

С-8БМ

11,2

Для технологии «полусухого» анода:

 

С-2

5,4

С-3

6,6

С-8Б

7,32

С-8БМ

6,72


                                                                                                                                                  Приложение 10

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Зависимость коэффициента эффективности дожигания смолистых веществ, в том числе бенз(а)пирена, от температуры в горелке электролизеров с самообжигающимися анодами с

верхним токоподводом

h, %

t, оC


 Приложение 11

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Зависимость количества смолистых веществ, выделяющихся через боковые грани анода (в долях от расхода анодной массы), от коэффициента текучести анодной массы при использовании пека с температурой размягчения

1 - £ 65С;  2 – 67-76С;  3 – 85-90С;  4 - >90С

                    Дсм 102

 Кт

                                                                                                         Приложение 12

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

 

Оперативная оценка герметизации электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом

Каждый электролизер осматривается от стены и со среднего прохода корпуса электролиза. При этом фиксируются технологические операции, вызвавшие разгерметизацию электролизеров, факторы состояния электролизеров специальными кодами в соответствии с контролируемыми показателями (таблица П14.1). На одном электролизере фиксируется одно наихудшее нарушение с точки зрения загрязнения атмосферного воздуха соединениями (анодными газами).

Таблица П14.1

Степень разгерметизации электролизеров в различных состояниях

Состояние электролизеров

Индекс состояния (N)

Степень разгерметизации электролизера, доли ед.

Регламентированная обработка

1”

0,65

Анодный эффект и его ликвидация

2”

0,65

Выливка металла, технологические замеры

3”

0,40

Технологическая обработка

4”

0,65

Работа с неисправным и ремонтируемым газосборником (укрытием)

5”

0,40

Утечки газа через неплотности («дымки»)

6”

0,57

Обвалы корки («огоньки»)

7”

0,57

Ремонт пояса подвески колокола

8”

0,90

Простой системы газоотсоса

9”

1,00

Работа с герметичным газосборником (укрытием)

10”

0,08

На основании полученных результатов производится расчет показателей герметичности (КПД колокола).

Общий процент негерметичных электролизеров определяется как

,

где В – количество электролизеров (без учета пусковых ванн).

КПД колокола:

.

                                                                                                                                                    Приложение 13

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

Пример расчета газовых выбросов печными установками спекания глиноземного производства

Расчет выполнен применительно к переделу спекания нефелиновых шихт  глиноземного комбината для условного выпуска гли­нозема 900 тыс.т в год.

В качестве исходных данных, взят условный технический отчет завода по расходу и составу сырья и промпродуктов. В связи с отсутствием характеристики жидкого топлива принято, что в печах спекания сжигается мазут с теплотворной способностью  = 39900 кДж/кг и содержанием: углерода СР = 86,2, %; водорода НР = 10,5 %; серы SР = 0,6 %; кислорода OР= 0,4 %; азота NP = 0,3 %.

Количество производимого глинозема Мгл составляет 900000 т/год, количество диоксида углерода QCO2 необходимое для карбонизации щелочи – 585 кг/т глинозема. Содержание диоксида углерода ССО2 в сухом газе, выходящем из печи равно 0,65 %.

1. Количество выбрасываемого диоксида серы (т/год) рассчи­тывается по формуле (5.1).

1.1. Расход натурального топлива

, т/год

где: 1413,4 – удельный расход условного топлива на спекание, кг у.т./т глинозема; технических отчет завода;

0,74 - коэффициент пересчета условного топлива в нату­ральное; справочная величина.

1.2. Объем газов, направляемых на карбонизацию рассчитывается
по формуле (5.2):

, нм3/год.

1.3. Определение общего объема сухих отходящих газов

Объем сухих продуктов сгорания топлива определяется по формуле (5.3)

, нм3/кг,

где:  , %;

, нм3/кг;

.

Т. о. окончательно , нм3/кг.

1.4. Объем СО2, выделяющегося из шихты рассчитывается по формуле  (5.4):

, нм3/кг,

где:  11,26 109 –  количество переработанной сухой шихты, кг/год;

 25,6          –   содержание СО2 в сухой шихте, %.

, нм3/кг,

тогда , т/г.

2. Количество выбрасываемых оксидов азота (т/год) рассчитываются пл формуле (5.5):

.

2.1. Выход окислов азота:

, г/т у.т.,

где: , МВт;

, МВт;

3,27 – расход натурального топлива в печи , г/сек;

4,5   – внутренний диаметр печи в зоне горения (по футеровке);

Vраб  – время работы печи, часов.

2.2. Определение коэффициентов:

 > 1.05               K1 = 1,0 (мазут);

Горелка тангенциальная К2 = 0,8;

;

390 оС - температура воздуха ТВ, поступающего на горение топлива.

Печи спекания  К4 = 0,45.

Тогда:

, т/год,

где: , т у.т./т глинозема.

                                                                                                        Приложение 14

к Методике расчета выбросов

 вредных  веществ в атмосферу от

 предприятий цветной металлургии

 

Схема расчёта выбросов фтора корпусами электролиза 

при сухой очистке газов

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом: Пффксфафкфглфкффпуск.

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом: Пффксфафкфглфкффпуск.

Баланс фтора, кг /т Al

С фтористым

алюминием

Пфа

 

 

                                                                                                              

 

Рфак

Fгазак

Fтвак

В фонарь

 

Со свежим

криолитом

Пфкс

 

С фтористым

кальцием

Пфк

 

На пуск

электролизера

Пфпуск

 

Хвост флотации на

шламовое поле

 

На шламовые поля или

переработку

 

На пропитку

футировки

Рффут

 

Транспортные потери Рфт

 

С перфторуглеродами Рфпфу

 

Флотация

пены

 

С угольной

пеной

Рфп

 

С избытком электролита

Рфэл

 

криолитом

 

С флотационным

 

Электролизер

 

Рфпг

Fгапг

Fтвпг

 

Рфго

Fгазго

Fтвго

 

глиноземом Пфгл

 

 

В газоочистку

 

и газами

 

F с пылью

 

Fгазгом

Fтвгом

 

Улов Fтвгом1

          Fгазгом1

Мокрая очистка

 

Улов Fтвгос

          Fгазгос

Сухая очистка

 

Fат

Fгазат

Fтват

 

Рфгом2

Fгазгом2

Fтвгом2

 

В трубу

 

                            

 

Download