Настоящие «Методические указания» составлены на основе «Методических указаний по расчету валовых выбросов оксидов серы, азота и углерода от тепловых агрегатов цементного производства» (НПО Стромэкология, НИИПИОСТРОМ, Новороссийск, 1991 г.), а также результатов последних исследований Гипроцемента и предназначены для определения и раздельного расчета выбросов моно- и диоксида азота с отходящими газами при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлив в различных топливопотребляющих агрегатах цементного производства. Разработанные «Методические указания» рекомендуется использовать в отрасли строительных материалов для расчетов выбросов по проектируемым и действующим цементным заводам.

1. ОСНОВНЫЕ ТОПЛИВОПОТРЕБЛЯЮЩИЕ АГРЕГАТЫ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Для производства цемента используются процессы теплохимической обработки сырья. Теплохимическая обработка сырья производится во вращающихся печах по мокрому, сухому или комбинированному способам.

При обжиге сырья во вращающихся печах используются следующие виды топлива - твердое (угольный порошок), жидкое (мазут) и газообразное (природный газ).

В данных методических указаниях рассмотрены следующие группы топливопотребляющих агрегатов, при работе которых в атмосферу выбрасываются газообразные вредные вещества:

- Вращающиеся печи, работающие по мокрому способу производства цемента:

а) печи диаметром < 4 м;

б) печи диаметром > 4 м.

- Вращающиеся печи, работающие по сухому способу производства цемента:

а) печи размером 4,5 × 60 м с запечным циклонным теплообменником без утилизации тепла отходящих газов в сырьевых мельницах;

б) печи размером 7,6/6,4×95 м с запечным циклонным теплообменником с утилизацией тепла отходящих газов в сырьевых мельницах;

в) печи размером 4,5×80 м с запечными циклонным теплообменником и декарбонизатором с утилизацией тепла отходящих газов в сырьевых мельницах.

- Сушильные барабаны различных типоразмеров, мельницы с одновременной сушкой и помолом сырьевых материалов и добавок.

При обжиге клинкера в обжиговых печах сухого и мокрого способов производства, при помоле сырьевых материалов с одновременной сушкой выделяются газообразные вредные вещества: оксиды серы, азота и углерода.

2. ОБРАЗОВАНИЕ ОКСИДОВ АЗОТА

Высокая токсичность оксидов азота, присутствующих в сравнительно больших количествах в отходящих газах агрегатов цементной промышленности, ставит их в один ряд с такими опасными загрязнителями воздушного бассейна, как твердые пылевые частицы и оксиды серы. Существенно, что перевод заводов на экологически более чистые виды топлива (например, с угля на природный газ), устраняющий целый ряд загрязнений, не приводит к снижению выбросов оксидов азота.

Монооксид азота в основном образуется при окислении азота воздухом под воздействием высоких температур в факеле сгорания топлива (термические оксиды), и в меньшей степени - из азотосодержащих органических веществ, находящихся в составе твердых и жидких топлив (топливные оксиды).

Решающее влияние на образование оксидов азота оказывают следующие факторы:

- температура факела;

- коэффициент избытка воздуха;

- температура вторичного воздуха;

- конструкция и положение горелочных устройств;

- вид используемого топлива.

Вследствие кинетических ограничений реакций разложения и дальнейшего окисления монооксида азота, содержание диоксида азота в его смеси с монооксидом непосредственно на выходе из агрегатов мало и не превышает 5-7 об. % от суммы оксидов.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА

Замеры концентрации суммы оксидов азота NO_x в отходящих газах осуществляются непосредственно на выходе из топливопотребляющих агрегатов, как правило, после электрофильтров или других очистных устройств и производится колориметрическим методом. Определение осуществляется с использованием реактива Грисса-Илосвая или фотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой в соответствии с «Методиками измерения концентраций загрязняющих веществ в выбросах предприятий промышленности строительных материалов» (НПО Союзстромэкология, Новороссийск, 1989 г.). При отсутствии возможности непосредственного измерения содержания оксидов азота на действующих заводах, а также для проектируемых и строящихся агрегатов значения концентраций NO_x могут быть приняты в соответствии с приложением 1.

4. РАСЧЕТ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА

Расчет мощности суммарного выброса оксидов азота NO_x в атмосферу производится по формуле:

(4.1)

где V - объем отходящих газов, нм³/час;

- концентрация оксидов азота NO_x в отходящих газах, г/нм³.

Суммарный валовой выброс оксидов азота NO_x равен:

(4.2)

где τ - время работы топливопотребляющего агрегата, ч/год.

В соответствии с указанием НИИ Атмосфера (см. приложение 2) для расчета загрязнения атмосферного воздуха раздельные выбросы диоксида и монооксида М_NO азота в суммарном выбросе следует определять по формулам:

(4.3)

(4.4)

где: 0,8 - массовая степень трансформации оксидов;

μ - молекулярные массы

= 30

= 46

Соответственно раздельные валовые выбросы диоксида и монооксида азота G_NO равны:

(4.5)

(4.6)

5. ТРЕБОВАНИЯ САНИТАРНЫХ НОРМ

Нормативы по концентрации загрязняющих веществ, на выходе в атмосферу в настоящее время отсутствуют.

Оценка соответствия санитарным нормам производится посредством проведения расчета рассеивания и сравнения полученных приземных концентраций с предельнодопустимыми (ПДК для населенных мест), определенными по перечню ПДК Минздрава России [12].

В табл. 1 приведены значения предельно-допустимых концентраций максимально-разовых для населенных мест.

Код	Наименование вещества	Класс опасности	ПДК_м.р., мг/м³
0301	Азота диоксид	2	0,200
0304	Азота оксид	3	0,400
0330	Сернистый ангидрид	3	0,500
0337	Углерода оксид	4	5,000

литература

1. Федеральный Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» от 13.05.99 г.

2. «Методические указания по расчету валовых выбросов оксидов серы, азота и углерода от топливных агрегатов цементного производства», Новороссийск, НПО «Стромэкология», 1991 г.

3. Типовая инструкция по организации системы контроля выбросов в атмосферу в отраслях промышленности. - Государственных комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды ГГО им. А.И. Воейкова. - Ленинград. - 1986 г.

4. Методики измерения концентраций загрязняющих веществ в выбросах предприятий стройматериалов» НПО «Стромэкология», Новороссийск, 1989 г.

5. В. Дуда. Цемент. Справочное пособие. - М. - Стройиздат. - 1987 г.

6. Б.М. Кривоногов. Повышение эффективности сжигания газа и охрана окружающей среды. - л. - Недра. - 1986 г.

7. И.Я. Сигал. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. - Л. - Недра. - 1986 г.

8. М.Б. Равич. Эффективность использования топлива. - М. - Недра. - 1977.

9. Зелькович Я.Б., Садовников П.Я., Оранк-Каменский Л.Я. Окисление азота при горении. - М. - Недра. - 1974.

10. С. Калверт, Г.И. Ингрунд. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник. т. 2. - М. Металлургия. - 1988.

11. Отчет о научно-исследовательской работе «Определение влияния факторов технологического процесса обжига клинкера на выброс оксидов серы, азота, углерода». Л. - Гипроцемент. - 1990 г.

12. ГН 2.1.6.695-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест», М., Минздрав России, 1998 г.

Приложение 1

Содержание оксидов азота NО_x в дымовых газах топливопотребляющих агрегатов цементной промышленности при нормальных условиях (Т = 20°с, р = 760 мм рт. ст.) и различном содержании кислорода

Тип агрегата	Способ производства	Вид топлива	Содержание NO_x, г/нм³
			Концентрация кислорода, %
			8	9	10	11	12
Вращающаяся печь диаметром < 4 м	мокрый	газ	0,354	0,327	0,3	0,273	0,245
		мазут	0,473	0,436	0,4	0,364	0,327
		уголь	0,708	0,654	0,6	0,546	0,492
Вращающаяся печь диаметром > 4 м	мокрый	газ	0,59	0,545	0,5	0454	0,409
		мазут	0,708	0,654	0,6	0,545	0,492
		уголь	0,885	0,818	0,7	0,682	0,614
Вращающаяся печь с запечным теплообменником без утилизации тепла отходящих газов	сухой	газ	0,472	0,436	0,4	0,364	0,327
		мазут	0,532	0,491	0,45	0,409	0,368
		уголь	0,59	0,545	0,5	0,454	0,409
Вращающаяся печь с запечным циклонным теплообменником с утилизацией тепла отходящих газов	сухой	газ	0,354	0,327	0,3	0,273	0,245
		мазут	0,354	0,327	0,3	0,273	0,245
		уголь	0,472	0,436	0,4	0,364	0,327
Вращающаяся печь с запечным теплообменником и декарбонизатором	сухой	газ	0,236	0,218	0,2	0,182	0,163
Сушильные барабаны, мельницы с одновременной сушкой		газ	0,012	0,011	0,01	0,090	0,080
		мазут	0,035	0,033	0,03	0,027	0,024
		уголь	0,083	0,076	0,07	0,064	0,057

Приложение 2

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора НИИ Атмосфера

_________ док.ф.м.наук И.З. Копп

«___» ___________________1992 г.

ПРОТОКОЛ
совместного совещания представителей НИИ Атмосфера и института Гипроцемент по вопросу согласования коэффициента трансформации оксидов азота для предприятий цементной промышленности

г. Санкт-Петербург 01.09.1992

СЛУШАЛИ сообщения зав. сектором экологических проблем процесса обжига института Гипроцемент к.т.н. Рыжика А.Б. и зав. отделом НИИ Атмосфера к.ф.-м.н. Орлова Н.И.

ПОСТАНОВИЛИ:

1. Согласовать величину коэффициента трансформации оксидов азота К = 0,8 для нагревательных технологических установок цементной промышленности.

2. Для цементного завода «Победа Октября» для осенне-зимнего периода рекомендовать величину К = 0,5.

3. Принять предложение зам. директора НИИ Атмосфера д.ф.-м.н. Коппа И.З. о введении в отрасли коэффициента экологичности технологии К_э.т.NО_x

4. Стороны считают желательным уточнять планирование экспериментов по измерению состава NO_x специалистами НИИ Атмосфера.

От НИИ Атмосфера:

Зав. отделом, к.ф.-м.н. Н.И. Орлов

С.н.с., к.т.н. В.И. Антонов

От Гипроцемента:

Зав. лаб. процесса обжига М.С. Цинципер

Зав. сектором экологических

проблем процессов обжига, к.т.н А.Б. Рыжик