ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА, СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ (ИТС 26-2022)

Окончание таблицы 2.49

Основное

Этап процесса

Входной поток

Выходной поток

технологическое

Эмиссии

(подпроцесс)

оборудование

Шихта

Выплавка сплава

Слиток

Тигли,

Взвешенные

феррованадия,

электродуговые

вещества

шлаковый слиток

печи, шлаковые

состава: Al2O3,

чаши,

FeO, Fe2O3, CaO,

изложницы,

SiO2, MgO, MnO,

краны

TiO2, V2O5,

электромагнитное

излучение, тепло,

шум

Слиток

Дробление,

Товарный продукт

Щековые

Взвешенные

феррованадия

классификация и

дробилки,

вещества

упаковка металла

грохота

состава: Al2O3,

FeO, Fe2O3, MnO,

V2O5, шум

Шлаковый

Дробление

Товарный продукт

Копер, щековая

Взвешенные

слиток

дробилка

вещества

состава: : Al2O3,

FeO, Fe2O3, CaO,

SiO2, MgO, MnO,

TiO2, V2O5, шум

2.7.6.2 Материальные потоки, виды

эмиссий, их

образование и

улавливание при производстве ферросплавов

Воздействие производства ферросплавов на окружающую среду по стадиям

технологического процесса представлено в таблице 2.50 [72, 74].

Таблица 2.50 - Воздействие производства ферросплавов на окружающую среду по

стадиям технологического процесса

Основное

Этап

Выходной

Входной поток

технологическое

Эмиссии

процесса

поток

оборудование

Подготовка руды

Фракция

Щековая

Взвешенные вещества

руды

дробилка.

состава*: С, Al2O3,

Шихтовые

Грохот

FeO, Fe2O3, CaO, SiO2,

компоненты для

Подготовка

Фракция угля

Валковые

MgO, MnO, TiO2,MoO2,

плавки

B, Nb; шум, вибрация,

углеродистых

и кокса

дробилки.

ферросплавов

неорганизованные

восстановителей

Грохот

выбросы

256

Продолжение таблицы 2.50

Основное

Этап

Выходной

Входной поток

технологическое

Эмиссии

процесса

поток

оборудование

Подготовка

Фракция

Стружкодробилка

Взвешенные вещества

стальной стружки

стальной

Барабанный

состава*: Al2O3, FeO,

стружки

грохот

Fe2O3, CaO, SiO2, MgO,

MnO, шум,

неорганизованные

выбросы

Фракционирова

Транспортировка

Фракциониро

Ленточные

Взвешенные вещества

нные шихтовые

шихтовых

ванные

конвейера

состава*: С, Al2O3,

компоненты

материалов

шихтовые

FeO, Fe2O3, CaO, SiO2,

плавильный цех

компоненты

MgO, MnO, TiO2,MoO2,

B, Nb; шум, вибрация

Фракционирова

Дозирование

Смешанная

Дозаторы

Взвешенные вещества

нные шихтовые

шихты

шихта

непрерывные или

состава*: С, Al2O3,

компоненты

порционные

FeO, Fe2O3, CaO, SiO2,

MgO, MnO, Cr2O3, CrO3

TiO2,MoO2, B, Nb, CaF2,

шум, вибрация

Смешанная

Загрузка

Загруженная

Труботечки.

Взвешенные вещества

шихта

шихтовых

шихта в

Машина DDS

состава*: С, Al2O3,

материалов в

ферросплав-

FeO, Fe2O3, CaO, SiO2,

ферросплавную

ной печи

MgO, MnO, Cr2O3,

печь

CrO3, TiO2,MoO2, B, Nb,

иное CaF2, шум,

неорганизованные

выбросы

Загруженная

Плавка

Расплав в

Ферросплавная

Взвешенные вещества

шихта в

ферросплава в

печи,

печь

состава*:С, MnO,

ферросплавной

газообразные

Cr2O3, CrO3, SiO2,

печи

продукты

Al2O3, FeO, CaO, MgO,

плавки, СО,

CaF2, TiO2,MoO2, B, Nb;

СО2, жидкий

газовые компоненты

ферросплав,

NOx, СО, СО2, SO2,

жидкий шлак

шум, тепловое

излучение,

электромагнитное

излучение, вибрация,

Печные газы

Сбор и очистка

Очищенные

Газоочистные

Шум, вибрация

печных газов

газы.

установки

Уловленная

пыль

257

Продолжение таблицы 2.50

Основное

Этап

Выходной

Входной поток

технологическое

Эмиссии

процесса

поток

оборудование

Жидкий

Выпуск жидкого

Жидкий

Машина для

Взвешенные вещества

ферросплав и

ферросплава и

ферросплав

открывания и

состава*: С. Al2O3,

жидкий шлак

шлака в ковш и

и шлак в

закрывания леток

FeO, Fe2O3, CaO, SiO2,

шлаковни

разливочном

печей

MgO, MnO, Cr2O3, CrO3

ковше и

CaF2, TiO2,MoO2, B, Nb;

шлаковнях

тепловое излучение,

шум,

неорганизованные

выбросы

Жидкий

Разливка

Слитки

Разливочные

Взвешенные вещества

ферросплав в

ферросплава

машины.

состава*: С, Al2O3,

разливочном

Поддоны

FeO, Fe2O3, CaO, SiO2,

ковше

MgO, MnO, Cr2O3, CrO3

TiO2,MoO2, B, Nb;

тепловое излучение,

шум, вибрация,

неорганизованные

выбросы

Слитки

Первичное

Дробленый

Узел первичного

Взвешенные вещества

ферросплава

дробление

ферросплав

дробления

состава*: С, FeO,

слитков

первичного

Fe2O3, SiO2, MnO,

ферросплава

дробления

Cr2O3, CrO3, TiO2,MoO2,

B, Nb; шум, вибрация

Дробленый

Вторичное

Дробленый

Узел вторичного

Взвешенные вещества

ферросплав

дробление

ферросплав

дробления

состава*: С, FeO,

первичного

ферросплава

вторичного

Fe2O3, SiO2, MnO,

дробления

Cr2O3, CrO3, TiO2,MoO2,

B, Nb; шум, вибрация

Дробленый

Фракционировани

Фракциониро

Узел рассева на

Взвешенные вещества

ферросплав

е ферросплава

ванный

базе

состава*: С, FeO,

вторичного

ферросплав

инерционного

Fe2O3, SiO2, MnO,

дробления

грохота

Cr2O3, CrO3, TiO2,MoO2,

B, Nb; шум, вибрация

Фракционирован

Упаковка

Упакованный

Узел упаковки в

Взвешенные вещества

ный

ферросплава

ферросплав

мягкие

состава*: С, FeO,

ферросплав

в мягких или

контейнеры.

Fe2O3, SiO2, MnO,

сухогрузных

Узел упаковки в

Cr2O3, CrO3, TiO2,MoO2,

контейнерах

сухогрузные

B, Nb; шум

контейнеры

258

Окончание таблицы 2.50

Основное

Этап

Выходной

Входной поток

технологическое

Эмиссии

процесса

поток

оборудование

Упакованный

Отгрузка

Товарный

Мостовой кран,

Взвешенные вещества

ферросплав в

ферросплава

ферросплав

козловой кран.

состава*: С, FeO,

мягких или

Ричтакер

Fe2O3, SiO2, MnO,

сухогрузных

Cr2O3, CrO3, TiO2,MoO2,

контейнерах

B, Nb; шум, вибрация

Жидкие

Охлаждение и

Перерабо-

Оборудование

Взвешенные вещества

ферросплавные

переработка

танные

для переработки

состава*: С, Al2O3,

шлаки

ферросплавных

шлаки,

шлаков

FeO, Fe2O3, CaO, SiO2,

шлаков

металлоконц

MgO, MnO, Cr2O3, CrO3

ентрат

TiO2,MoO2, B, Nb, CaF2;

тепловое излучение,

шум

*Состав взвешенных веществ определяется видом выплавляемого ферросплава и способом его

производства и контролируется выборочно по ведущему компоненту сплава.

2.7.6.3 Факторы воздействия на окружающую среду при производстве

ферросплавов

Производство ферросплавов по всей технологической цепочке сопровождается

воздействием на атмосферу, воздух рабочей зоны цехов, поверхностные и подземные

воды, образованием отходов производства и потребления.

Выбросы в атмосферу

При производстве ферросплавов имеют место выбросы в атмосферу

загрязняющих веществ: взвешенные вещества состава*: MnO, Cr2O3, CrO3, SiO2, Al2O3,

FeO, CaO, MgO, С, CaF2, TiO2, MoO2, B, Nb и т. д.; газовые компоненты - оксиды азота

(NOx), оксиды углерода (СО, СО2), диоксид серы (SO2),а также физические факторы -

тепловое излучение, шум, вибрация, электромагнитное излучение.

*Состав взвешенных веществ определяется видом выплавляемого ферросплава

и способом производства ферросплава и контролируется выборочно по ведущему

компоненту сплава.

Сточные воды

Водоснабжение потребителей технической водой осуществляется по

водооборотным системам:

- система водоснабжения технологических агрегатов плавильного цеха;

- система водоснабжения технологических агрегатов разливки ферросплавов;

- система водоснабжения мокрых газоочисток закрытых и герметизированных

руднотермических печей.

259

Оходы и побочные продукты

В процессе производства ферросплавов образуются отходы и побочные

продукты:

- отсевы угля и кокса;

- отсевы руды;

- пыль шихтовых материалов;

- пыль сухих газоочисток;

- шламы мокрых газоочисток;

- лом стальной;

- отходы от самоспекающихся электродов;

- отходы футеровки ковшей;

- отходы футеровки ферросплавных печей;

Отходы производства преимущественно утилизируются.

Вредные производственные факторы

При производстве ферросплавов производственными факторами являются:

- повышенное напряжение в электрической цепи (свыше 50 В);

- движущиеся машины и механизмы;

- подвижные части производственного оборудования;

- повышенный уровень инфракрасной радиации;

- повышенный уровень шума на рабочем месте;

- повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

- повышенная температура расплавов, поверхности оборудования, материалов;

- расположение рабочего места на значительной высоте относительно

поверхности пола;

- повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны.

Допускаемые санитарными нормами уровни и концентрации вредных факторов:

- предельно допустимая концентрация (ПДК) неорганической пыли - 6 мг/м³;

- уровень производственного шума - 80 дБ;

- ПДК окиси углерода - 20 мг/м³;

- уровень инфракрасного излучения - 140 Вт/м².

2.8 Системы менеджмента

2.8.1 Системы экологического менеджмента

Ожидания общества в отношении устойчивого развития, прозрачности и

подотчетности

развивались

наряду

ужесточением

природоохранного

законодательства, растущим воздействием загрязнений на окружающую среду,

неэффективным использованием ресурсов, неправильным управлением отходами,

климатическими изменениями, деградацией экосистем и потерей биологического

разнообразия.

Указанные проблемы оказывают значительное влияние на бизнес и

распространяются на общество в целом, контрольно-надзорные органы, потребителей,

клиентов, локальные сообщества и другие заинтересованные стороны, которым

необходимы гарантии бизнеса по бережному и ответственному отношению к

260

окружающей среде, а также по отсутствию пагубных последствий деятельности

организации, ее продукции и производственных операций.

Системный подход к решению вопросов экологического менеджмента дает

возможность управлять бизнес-рисками, а также обеспечивать высокий уровень

экологической ответственности [93]

Система экологического менеджмента (СЭМ) представляет собой часть системы

менеджмента организации, используемую для управления экологическими аспектами,

выполнения принятых обязательств и учитывающую риски и возможности [94]. Основой

систем менеджмента организации является цикл PDCA (Plan - планируй, Do - делай,

Check - контролируй, Act - принимай решения), который представляет непрерывный,

повторяющийся процесс, позволяющий организации разработать, внедрить и

поддерживать ее экологическую политику и постоянно совершенствовать систему

экологического менеджмента в целях улучшения показателей экологической

эффективности [230].

В общем случае система менеджмента - это совокупность взаимосвязанных

элементов, используемых для установления политики и целей, а также для достижения

этих целей (рисунок

2.84). СЭМ включает в себя организационную структуру,

деятельность по планированию, распределение ответственности, практики, процедуры,

процессы и ресурсы.

Эффективность

системы

экологического

менеджмента

определяется

следующими условиями [93]:

- управляется не изолированно, а интегрирована в бизнес-процессы организации;

- принимается во внимание при принятии стратегических бизнес-решений;

- согласована с бизнес-целями;

- обеспечивается ресурсами, предоставляемыми своевременно и эффективным

образом;

- приносит реальную пользу для организации;

- постоянно улучшает и обеспечивает долгосрочный успех.

261

Рисунок 2.84 - Модель системы экологического менеджмента [93]

Экологический аспект

- ключевое понятие СЭМ. Экологический аспект

рассматривается как элемент деятельности организации, ее продукции или услуг,

который может взаимодействовать с окружающей средой. Использование этого понятия

существенно облегчает применение подходов предотвращения загрязнения, так как

позволяет идентифицировать и обеспечить контроль экологических аспектов и тем

самым минимизацию негативного воздействия при условии соблюдения

производственных требований. Соотношение «экологические аспекты» и «воздействие

на окружающую среду» можно рассматривать как соотношение «причины и условия» и

«следствие». В контексте НДТ это означает, что контроль причин и условий

воздействия - экологических аспектов - позволяет решать задачи предотвращения

и/или сокращения негативного воздействия организации на окружающую среду,

т. е. обеспечивать ее защиту.

Для предприятий области распространения настоящего справочника НДТ

приоритетные экологические аспекты идентифицируются в результате анализа таких

факторов воздействия на окружающую среду, как (см. раздел 3):

- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

- сбросы загрязняющих веществ в водные объекты и организация водооборотных

циклов;

- образование отходов;

- потребление энергии, сырья и материалов.

262

В открытых нефинансовых отчетах компаний, предприятия которых реализуют

виды деятельности, отнесенные к областям применения настоящего справочника НДТ,

отмечено, что приоритетное внимание следует уделять улучшению показателей

экологической результативности производственных процессов и учету экологических

требований в инвестиционной политике при реконструкции и развитии производства.

Планирование имеет решающее значение для определения и принятия мер,

необходимых для достижения СЗМ запланированных результатов и адекватного

реагирования:

- на наиболее важные экологические аспекты (т.е. для повышения экологической

эффективности и предотвращения загрязнений);

- соблюдение обязательств в части соответствия требованиям;

- риски и потенциальные возможности, существенные для рассмотрения.

Следует отметить, что с принятием стандартов [95,96] появились системные

инструменты, которые нацелены на повышение результативности системы

экологического менеджмента (менеджмент рисков, оценка зрелости элементов

системы).

В целях определения областей совершенствования СЭМ, планирования

мероприятий, прогноза достижения заявленных результатов целесообразна оценка

уровня зрелости СЭМ и/или ее отдельных элементов с применением матрицы зрелости

(см. таблицу 2.51). Строки в матрице соответствуют элементам СЭМ по [94], а столбцы

матрицы - характеру (уровню) выполнения соответствующих требований стандарта (их

5, низший уровень зрелости 1, высший уровень зрелости 5). Уровни 1 и 5 определены

четко. Уровень 1 характеризует понимание конкретного элемента СЭМ в целом, но не

означает соответствия стандарту. Уровни 2-4 в этой матрице не характеризуют каких-

либо конкретных показателей системы экологического менеджмента, однако

предназначены для облегчения продвижения каждого ее элемента по матрице уровней

зрелости. Уровень 5 отвечает требованиям стандарта [94] к конкретному элементу СЭМ

[96].

Таблица

2.51

- Матрица зрелости системы экологического менеджмента и ее

элементов (пример)

Подпункт

Уровни зрелости системы экологического менеджмента

стандарта*

4.1

Понимание

организации и ее

контекста

4.2

Понимание

потребностей

ожиданий

всех

заинтересованных

сторон

4.3

4.4

5.1

263

Продолжение таблицы 2.51

Подпункт

Уровни зрелости системы экологического менеджмента

стандарта*

5.2 Экологическая

Руководители

Экологическая

Экологи-

политика

высшего

политика

ческая

организации

звена

внедряется и

политика

организации

распростра-

использу-

признают

разработали

завершили

няется во всей

ется в

необходи-

проект

разработку

организации.

качестве

мость в

экологи-

экологической

Политика в

основы

организации

ческой

политики,

области охраны

для

соответству-

политики,

которая

окружающей

определе-

ющей

которая в

учитывает

среды

ния

экологичес-

соответствии

заинтересо-

регистрируется

экологи-

кой политики

с областью

ванность в:

в виде

ческих

применения

- защите

задокументи-

целей

СЭМ

окружающей

рованной

подходит для

среды,

информации

данной

включая

организации

предотвра-

(соответ-

щение

ствует целям

вредных

и контексту

загрязнений;

организации,

- выполнении

включая тип,

обязательств

масштаб и

по

виды

соблюдению

воздействия

экологических

ее

и иных требо-

деятельности,

ваний (обяза-

продукции и

тельства со-

услуг на

ответствия);

окружающую

- непрерыв-

среду)

ном совер-

шенствовании

СЭМ с целью

повышения

экологической

эффектив-

ности

5.3

6.1.1 Действия в

отношении рисков и

возможностей

6.1.2 Экологические

аспекты

….

264

Окончание таблицы 2.51

Подпункт

Уровни зрелости системы экологического менеджмента

стандарта*

9.2

Внутренний

аудит

9.3

Анализ

со

стороны

руководства

….

10.2

Несоответствия и

корректирующие

действия

10.3 Непрерывное

совершенствование

СЭМ

* [130]

Современные системы менеджмента разрабатываются с учетом оценки рисков и

возможностей: первоочередное внимание уделяется экологическим аспектам,

вызывающим наиболее значимое негативное воздействие на окружающую среду,

обусловливающим репутационные риски и проблемы взаимодействия с

природоохранными органами и населением и, напротив, открывающим дополнительные

возможности для развития бизнеса [94, 97]¹⁾.

Организация должна иметь процесс(ы) определения рисков и возможностей,

которые необходимо учесть, при этом организация обладает свободой в выборе

подхода к определению рисков и возможностей. Примеры рисков и возможностей,

которые необходимо учесть, представлены в [93].

Организация может использовать существующие бизнес-процессы для

определения рисков и возможностей. Выбранный подход может предусматривать

простой качественный метод или количественную оценку (например, применение

критериев для матрицы принятия решений) в зависимости от среды, в которой

функционирует организация. Примеры подходов представлены в [93].

Применительно к СЭМ существуют три возможных источника рисков и

возможностей, которые необходимо принимать во внимание для обеспечения

уверенности в том, что система экологического менеджмента может достигнуть

намеченных результатов, предотвратить или уменьшить нежелательные воздействия и

добиться постоянного улучшения:

- экологические аспекты;

- принятые обязательства;

- другие факторы и требования.

¹⁾ Концепция риск-ориентированного подхода подразумевалась и в предыдущих версиях

стандартов, включая, например, выполнение предупреждающих и корректирующих действий.

265

Установленные риски и возможности, которые необходимо учесть, являются

входами для деятельности по планированию, для разработки экологических целей и для

управления соответствующими видами деятельности в целях предотвращения

неблагоприятного экологического воздействия и других нежелательных воздействий.

Последовательное

улучшение

экологической

результативности

предотвращение загрязнения являются ключевыми принципами СЭМ.

Предотвращение загрязнения предполагает использование процессов,

практических методов, подходов, материалов, продукции или энергии для того, чтобы

избежать, уменьшить или контролировать (отдельно или в сочетании) образование,

выброс или сброс любого типа загрязняющих веществ или отходов, чтобы уменьшить

отрицательное воздействие на окружающую среду. Предотвращение загрязнения может

включать уменьшение или устранение источника, изменение процесса, продукции или

услуги, эффективное использование ресурсов, замену материалов и энергии, повторное

использование, восстановление, вторичную переработку, утилизацию и очистку [94].

Таким образом, принцип предотвращения загрязнения полностью соответствует

содержанию термина «наилучшие доступные технологии».

Последовательное улучшение

- периодический процесс совершенствования

системы экологического менеджмента с целью улучшения общей экологической

результативности, согласующийся с экологической политикой организации [97].

«Процесс улучшения, год за годом, измеримых результатов системы

экологического менеджмента, связанных с управлением организацией ее значимыми

экологическими аспектами, основанный на ее экологической политике, целях и задачах,

причем улучшение результатов необязательно должно происходить во всех сферах

деятельности одновременно».

Процесс последовательного улучшения реализуется путём постановки

экологических целей и задач, выделения ресурсов и распределения ответственности

для их достижения и выполнения. При этом с точки зрения наилучших доступных

технологий детализированные требования к результативности должны ставиться с

учётом технологических показателей НДТ. Тем самым, принцип последовательного

улучшения приобретает конкретность, получает численные ориентиры, что

соответствует современным взглядам на требования к системам экологического

менеджмента [97].

В связи с тем, что для постановки и проверки выполнения задач СЭМ необходимо

обеспечить систему оценки (в том числе и по результатам измерений) показателей

результативности, разработка программ экологического менеджмента предполагает и

совершенствование практики производственного экологического мониторинга и

контроля, включая выбор, обоснование и организацию измерений ключевых параметров

[98]. Это тем более важно, что согласно нормативно-правовым актам [99, 100-102]

стационарные источники выбросов и сбросов загрязняющих веществ предприятий 1

категории подлежат оснащению автоматическими средствами измерения и учета

показателей выбросов и/или сбросов загрязняющих веществ, а также техническими

средствами фиксации и передачи информации о показателях выбросов загрязняющих

веществ и/или сбросов загрязняющих веществ в государственный реестр объектов,

оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

В отличие от прошлых версий стандартов, устанавливающих требования к СЭМ,

в [94, 97] значительное внимание уделено таким понятиям, как демонстрация лидерства

266

на всех уровнях, учёт контекста (среды) организации и ожиданий заинтересованных

сторон, а также, как уже отмечено, учёт рисков и возможностей [93, 95].

В порядке учёта контекста (среды) организации необходимо определить внешние

и внутренние факторы, относящиеся к намерениям организации и влияющие на её

способность достигать намеченных результатов. Такие факторы должны включать в

себя особенности экологических условий, воздействия организации на окружающую

среду, а также сложившееся в обществе восприятие вида деятельности или отрасли.

Подчеркнём, что в ряде субъектов Российской Федерации предприятия чёрной

металлургии (в том числе предприятия, производящие чугун и сталь) воспринимаются

как крупнейшие загрязнители, вносящие существенный вклад в загрязнение воздушной

среды и в объемы образования отходов в регионе. Отнесение предприятий чёрной

металлургии к объектам I категории не может не проявиться в формировании новых

ожиданий заинтересованных сторон, в том числе предполагающих, что компании

возьмут на себя новые обязательства. При этом инструменты СЭМ могут быть

использованы для идентификации заинтересованных сторон, их потребностей и

ожиданий, а также для обеспечения доступа к информации о соблюдении требований

наилучших доступных технологий.

Действенность СЭМ обеспечивается путём разработки, внедрения и соблюдения

основных процедур, необходимых для управления экологическими аспектами.

Процедуры определяют последовательность операций и важные факторы этапов

различных видов деятельности. В процедуры могут быть включены рабочие критерии

нормального выполнения этапа, действия в случае отклонения от нормы, или критерии

выбора последующих этапов.

Процедуры позволяют обеспечить:

- взаимодействие подразделений для решения задач, вовлекающих более одного

подразделения;

- функционирование сложных организационных структур (например, матричных);

- точное выполнение всех этапов важных видов деятельности;

- надежный механизм изменения действий (в частности, последовательного

улучшения);

- накопление опыта и передачу его от специалистов новым работникам.

В связи с тем, что значительное негативное воздействие на окружающую среду

нередко вызывается нештатными ситуациями, СЭМ включает требование обеспечения

подготовленности к таким ситуациям и разработки ответных действий. Предприятие

должно установить, внедрить и поддерживать процедуру(ы), необходимую(ые) для

выявления потенциально возможных аварий и нештатных ситуаций, которые могут

оказывать воздействие на окружающую среду, и определения того, как организация

будет на них реагировать. Предприятие должно также реагировать на возникающие

нештатные ситуации и аварии и предотвращать или смягчать связанные с ними

негативные воздействия на окружающую среду. Работоспособность таких процедур

целесообразно периодически проверять на практике.

В контексте наилучших доступных технологий речь не идёт о сертификации

систем экологического менеджмента. Аналогичная позиция представлена в справочнике

Европейского Союза по наилучшим доступным технологиям [103]. В этом документе

сказано, что наилучшей доступной технологией следует считать разработку СЭМ и

следование её принципам. Практический опыт отечественных предприятий

267

свидетельствует о том, что основные преимущества состоят в использовании ключевых

методов СЭМ, в том числе таких, как:

- идентификация экологических аспектов производства (и выделение из их числа

приоритетных аспектов);

- укрепление системы производственного экологического мониторинга и контроля;

- разработка и выполнение программ экологического менеджмента и тем самым

достижение последовательного улучшения результативности там, где это практически

возможно;

- разработка и внедрение процедур, необходимых для обеспечения соответствия

организации требованиям нормативов, установленных на основе технологических

показателей.

Предприятия, реализующие виды деятельности, отнесенные к областям

применения настоящего справочника НДТ, занимаются разработкой, внедрением и

совершенствованием систем экологического менеджмента (СЭМ) со времени

публикации первых международных стандартов (1996-1998 гг.). В настоящее время

действуют стандарты ISO 14001:2015 [97] и ГОСТ Р ИСО 14001-2016 [94], и многие

компании сообщают о получении сертификатов в соответствии с новыми требованиями.

Информация об этом размещена на официальных сайтах компаний.

Затраты и выгоды внедрения систем экологического менеджмента

Затраты на внедрение СЭМ зависят от многих факторов, в том числе от наличия

работоспособной системы менеджмента качества, от уровня подготовки персонала, от

размера предприятия (количества сотрудников), от решения руководства о привлечении

консультационных компаний или о внедрении системы экологического менеджмента

собственными силами. По некоторым оценкам, для крупных организаций затраты на

полномасштабное внедрение СЭМ могут достигать

2-4 млн руб. (не включая

трудозатраты персонала). При этом следует подчеркнуть, что разработка и применение

основных методов СЭМ, как правило, не требуют привлечения сторонних консультантов,

но позволяют получить многие преимущества в сфере управления приоритетными

экологическими аспектами.

Наиболее

значимая

составляющая

экономической

эффективности

природоохранной деятельности, усиливающая внедрение СЭМ, связана с применением

принципа предотвращения загрязнения. Гораздо более эффективно, а нередко -

единственно возможно, снизить негативное воздействие какой-либо деятельности на

окружающую среду за счет влияния на процессы, его вызывающие, - первопричину

воздействия. Процессный подход и методы предотвращения загрязнения стремятся

устранить причину вредного воздействия, оперируя такими методами, как:

- изменение инструментов управления и организации производства;

- вторичное и многократное использование и/или переработка материалов;

- изменение технического оформления производственных процессов;

- изменение технологии (переход на технологию, соответствующую НДТ, более

экологически безопасную и ресурсоэффективную).

Методы предотвращения загрязнения зачастую оказываются весьма

результативными и экономически эффективными. Это относится и к методам,

связанным с изменением технологических решений (требующим значительных затрат),

но в первую очередь - к организационным подходам, связанным с контролем процесса

268

производства, вторичным использованием или переработкой материалов, логистикой

производства и т. п.

Именно эти методы становятся основным инструментом СЭМ по снижению

воздействия на окружающую среду. Подходы предотвращения загрязнения могут

использоваться совместно и одновременно с методами «на конце трубы», дополняя друг

друга для обеспечения максимальной экономической эффективности и экологической

результативности. Более того, СЭМ играет роль той структуры, в которой поиск и

применение подходов предотвращения загрязнения принимает регулярный и

систематический характер, а организационные и управленческие решения реализуются

наиболее успешно.

2.8.2

Системы

энергетического

менеджмента

повышение

энергоэффективности производства

Черная металлургия России занимает первое место по вовлечению вторичных

энергетических ресурсов (ВЭР). На долю черной металлургии приходится около 40 %

тепловых и до 80 % горючих ВЭР, применяемых в промышленности. Потребности

предприятий с полным металлургическим циклом в топливе (без угля для коксования)

только на 30-40 % покрываются за счет его привоза и на 60-70 % - вторичными

энергетическими ресурсами. Распределение ВЭР по основным переделам черной

металлургии и возможное их использование приведено в таблице 2.52.

Таблица 2.52 - Распределение ВЭР по основным переделам черной металлургии

% к общему по отрасли

% к выходу

Коксохимическое

41,7

Доменное

37,0

Мартеновское

14,6

Прокатное

6,7

По отрасли

100

К топливным ВЭР черной металлургии относят коксовый, доменный,

ферросплавный и конвертерный газы.

Готовая продукция переделов черной металлургии (кокс, чугун, сталь, прокат), а

также шлаки доменного и сталеплавильного процесса обладают двумя из указанных

выше особенностей: температура их составляет

1200-1700 °C и доля уносимого

физического тепла в балансе агрегатов от 5 % до 50 %. Потери тепла с готовым

продуктом в черной металлургии составляют [ГДж/т продукции]: с агломератом 0,63, с

коксом (после печи) 1,26, с жидким чугуном 1,05, с жидкой сталью 1,26, с жидким шлаком

0,84, с прокатом 0,5.

Физическое тепло горячих продуктов в общем случае может быть использовано

по одному из следующих вариантов:

- регенерация тепла с его возвратом в данный процесс;

- технологическое использование тепла в последующем процессе;

- энергетическое использование тепла.

Тепло уходящих газов может быть использовано для нагрева шихты, воздуха,

топлива, для получения пара и электроэнергии. Большинство печей оснащено

269

теплоутилизационным оборудованием: рекуператорами, котлами-утилизаторами и

другими установками.

С целью увеличения срока службы отдельные устройства печей подвергаются

принудительному охлаждению. Потери тепла с охлаждением в ряде случаев составляют

10-20 %. Это тепло может быть использовано в системах испарительного охлаждения

(СИО), которыми оборудуют мартеновские, доменные, нагревательные печи. В СИО

вырабатывается насыщенный пар давлением до 4 МПа.

Возможности и практику использования ВЭР следует учитывать как при

идентификации НДТ, так и при установлении технологических показателей.

В целом обеспечение высокой энергоэффективности производства является

одним из критериев отнесения технологических, технических и управленческих решений

к НДТ [135]. Кроме того, системы энергетического менеджмента (их инструменты)

отнесены к наилучшим доступным технологиям в справочнике Европейского союза по

наилучшим доступным технологиям [103]. В этом документе сказано, что наилучшей

доступной технологией следует считать разработку СЭнМ и следование ее принципам.

В 2017 г. выпущен ИТС 48-2017 «Повышение энергетической эффективности при

осуществлении хозяйственной и/или иной деятельности» [104]. Более того, опубликован

ряд стандартов, предписывающих требования к разработке СЭнМ [105-109].

Заявления о последовательном снижении энергопотребления можно найти в

открытой нефинансовой отчетности российских компаний, предприятия которых

реализуют виды деятельности, соответствующие области определения применения

настоящего справочника НДТ; приводятся сведения об использовании энергии

различных источников, об общих энергозатратах в компаниях и их динамике. Сведения

о проектах энергоэффективности и энергоэффективном оборудовании даны в

приложении В.

Такие компании, как ПАО «НЛМК», ПАО «ММК» сообщают о внедрении систем

энергетического менеджмента, подготовке кадров в этой области и активном

использовании

различных

инструментов

повышения

энергоэффективности

производства, о последовательном снижении потребления энергии.

Система энергетического менеджмента: основные положения

Система энергетического менеджмента представляет собой совокупность

взаимосвязанных или взаимодействующих элементов, используемых для установления

энергетической политики и энергетических целей, а также процессов и процедур для

достижения этих целей. Это определение и модель системы (рисунок 2.85), приведены

в действующем ГОСТ Р ИСО 50001-2012

[110]. В контексте СЭнМ следует

рассматривать риски, обусловленные несоблюдением требований к обеспечению

эффективности использования энергии, устанавливаемых на государственном уровне

(в том числе, например, в Стратегии развития черной металлургии), и возможности для

развития бизнеса, открывающиеся при выполнении потенциально поддерживаемых

различными фондами проектов в области повышения энергоэффективности

производства.

270

Рисунок 2.85 - Цикл системы энергетического менеджмента (по [109])

СЭнМ включает в себя организационную структуру, деятельность по

планированию, распределение ответственности, практики, процедуры, процессы и

ресурсы. Как и любая другая система менеджмента (менеджмента качества,

экологического менеджмента, менеджмента безопасности и охраны труда и др.),

система энергетического менеджмента наиболее результативна в том случае, когда она

органично встроена в общую систему менеджмента организации, а приоритет высокой

энергетической эффективности присутствует в процессах принятия решений в

компании. Достижение высоких показателей не зависит от того, является ли система

энергетического менеджмента сертифицированной на соответствие международному

(ISO 50001:2011) [105] или российскому (ГОСТ Р ИСО 50001-2012) [110] стандарту.

Российское законодательство не требует обязательной сертификации систем

энергетического менеджмента. Таким образом, решение о необходимости процедуры

сертификации, хотя и создающей вполне определенную ценность независимой оценки

внедренной системы и дополнительные инструменты ее совершенствования, остается

на усмотрение каждого предприятия. Необходимо принимать во внимание, что любые

методики и стандарты носят рамочный, рекомендательный характер и чем для более

широкого круга организаций они применимы, тем более общие принципы содержат.

Внедрение в конкретной организации всегда требует учета ее специфики.

Наиболее полно преимущества применения инструментов энергоменеджмента

проявляются при внедрении и поддержании функционирования СЭнМ.

В состав СЭнМ входят в той мере, в какой это применимо в конкретных условиях,

следующие элементы:

- обязательства высшего руководства;

271

- разработка и принятие энергетической политики (политики в области

энергоэффективности);

- организация учета и мониторинга, энергетические аудиты, определение базовой

линии энергопотребления, использование методов визуализации и построение

моделей, бенчмаркинг;

- планирование, в том числе выбор значимых энергопотребителей и

энергетический анализ; установление целей и задач, показателей энергетической

результативности (например, показатели удельного потребления энергоресурсов на

единицу выпускаемой продукции, площади помещения, количества сотрудников и т. д.);

определение возможностей для улучшений и формирование плана энергосберегающих

мероприятий (программы энергосбережения) с оценкой их ожидаемой экономической

эффективности по одному или нескольким параметрам (простой или дисконтированный

срок окупаемости, чистый дисконтированный доход, индекс рентабельности и т. д);

- операционный контроль, критические операционные параметры и технические

проверки;

- проектирование;

- закупки;

- внедрение энергосберегающих мероприятий с дальнейшим мониторингом

последовательного повышения энергоэффективности, соблюдения требований

процедур и пр., включая определение полученного энергосберегающего эффекта в

сопоставимых условиях;

- проверки результативности, в том числе внутренние аудиты; оценка со стороны

руководства; подготовка периодической декларации об энергоэффективности;

- обеспечение вовлеченности персонала, в том числе информирование; обучение

и повышение квалификации; создание системы рационализаторских предложений;

создание системы мотивации;

- разработка и соблюдение процедур, в том числе организационная структура;

документирование и ведение записей.

Для предприятий, занимающихся производством чугуна, стали, ферросплавов,

решение о внедрении системы энергетического менеджмента должно приниматься на

основании анализа текущей ситуации и определения приоритетных (реалистичных,

позволяющих добиться значимого эффекта) направлений повышения эффективности

использования энергии. При проведении такого анализа целесообразно использовать

результаты отраслевого бенчмаркинга (в том числе международного), рекомендации

относительно возможностей сокращения затрат энергии на всех этапах производства.

2.8.3 Менеджмент риска

Менеджмент риска следует рассматривать как инструмент, позволяющий

повысить эффективность специальных систем менеджмента (в том числе СЭМ и СЭнМ)

путем повышения надежности (безошибочности) при принятии решений.

Риск есть следствие влияния неопределенности (полное или частичное

отсутствие информации, необходимой для понимания события, его последствий и их

вероятностей) на достижение поставленных целей. Под следствием влияния

неопределенности необходимо понимать отклонение от ожидаемого результата или

события (позитивное и/или негативное) [95].

272

Риск часто характеризуют путем описания возможного события (включая

изменение обстоятельств) и его последствий или их сочетания и соответствующей

вероятности.

Неопределенность в отношении достижения поставленных целей (в том числе в

сфере охраны окружающей среды и энергоэффективности) возникает под действием

внешних и внутренних факторов, с которыми сталкивается организация в процессе

своей деятельности.

Менеджмент риска является частью корпоративного управления организации и

имеет фундаментальное значение для управления на всех уровнях.

Менеджмент риска основан на принципах, структуре и процессе, описанных в [229]

как показано на рисунке 2.86.

Рисунок 2.86 - Принципы, структура и процесс [95]

Соблюдение принципов, подобных другим системам менеджмента, позволит

организации управлять влиянием неопределенности в отношении достижения целей

организации:

- интегрированность.

Интегрированный

менеджмент

риска

является

неотъемлемой частью всей деятельности организации;

- структурированность и комплексность. Структурированный и комплексный

подход к менеджменту риска способствует согласованным и сопоставимым

результатам;

273

- адаптированность. Структура и процесс менеджмента риска настраиваются и

соразмерны внешней и внутренней среде организации, ее целям;

- вовлеченность. Вовлеченность заключается в надлежащем и своевременном

участии причастных сторон, что позволяет учитывать их знания, взгляды и мнения, что

приводит к повышению осведомленности и информативности в рамках менеджмента

риска;

- динамичность. Риски могут возникать, меняться или исчезать по мере изменения

внешней и внутренней среды организации; при этом менеджмент риска предвосхищает,

обнаруживает, признает и реагирует на эти изменения и события соответствующим и

своевременным образом;

- базирование на наилучшей доступной информации. В качестве исходных данных

используются архивные и текущие данные, а также прогнозные ожидания; информация

должна быть актуальной, ясной и доступной для всех причастных сторон;

- учет поведенческих и культурных факторов. Поведение и культура человека

существенно влияют на все аспекты менеджмента риска на каждом уровне и этапе;

- непрерывное улучшение. Менеджмент риска постоянно улучшается благодаря

обучению и накоплению опыта.

Внедрение структуры менеджмента риска включает в себя интеграцию,

проектирование и разработку, внедрение, оценку и улучшение менеджмента риска в

организации (компоненты структуры представлены на рисунке 2.86). Надлежащим

образом спроектированная и внедренная структура менеджмента риска гарантирует, что

процесс менеджмента риска будет являться частью всей деятельности организации,

включая процессы принятия решений. Степень интеграции менеджмента риска в

управление организацией будет определять эффективность менеджмента риска.

Процесс менеджмента риска предполагает систематическое применение политик,

процедур и действий по обмену информацией и консультированию, определению среды,

а также по оценке, обработке риска, мониторингу, пересмотру, документированию

рисков и подготовке отчетности.

Процесс менеджмента риска должен быть неотъемлемой частью управления и

принятия решений и интегрирован в структуру, операционную деятельность и процессы

организации. Он может применяться на стратегическом, операционном, программном

или проектном уровнях.

Оценка риска - это процесс, охватывающий идентификацию риска, анализ риска

и сравнительную оценку риска.

Анализ риска включает подробное рассмотрение неопределенностей, источников

риска, последствий, вероятности, событий, сценариев, методов управления риском и их

эффективности. Анализ риска должен учитывать такие факторы, как:

- вероятность событий и последствий;

- характер и масштабы последствий;

- сложность и взаимосвязь с другими рисками;

- факторы, связанные со временем, волатильность;

- эффективность существующих методов управления риском;

- уровень чувствительности и достоверности.

274

Организация должна указать размер и тип риска, который она может или не может

считать приемлемым по отношению к своим целям. Она также должна определить

критерии для оценки значимости риска и поддержки процессов принятия решений.

Принятие решений базируется на сравнительной оценке риска (сравнение

результатов анализа риска с установленными критериями риска). Возможны следующие

варианты решений:

- не предпринимать никаких мер;

- рассмотреть варианты обработки риска;

- провести дальнейший анализ, чтобы лучше понять риск;

- поддерживать существующие методы управления риском;

- пересмотреть цели.

Выбор варианта обработки риска (нейтрализации, устранения риска)

определяется целями организации, критериями риска, имеющимися ресурсами. В

любом случае решение должно быть взвешенным с учетом потенциальных выгод от

достижения целей и требуемых затрат, усилий или недостатков. В принципиальном

аспекте варианты обработки риска могут включать одно или несколько из следующих:

- избежание риска посредством решения не начинать или не продолжать

деятельность, в результате которой возникает риск;

- принятие или увеличение риска для использования благоприятной возможности;

- устранение источника риска;

- изменение вероятности реализации риска;

- изменение последствий реализации риска;

- разделение риска с другой стороной или сторонами (например, договор

аутсорсинга, страхование);

- осознанное удержание риска путем принятия обоснованного решения.

Внедрение менеджмента риска и ее интеграция во все направления деятельности

организации является прерогативой высшего руководства организации.

Лидерство и приверженность руководства принципам менеджмента риска может

быть отражена в обязательствах (аналог политики в СЭМ и СЭнМ), которые могут

включать (но не ограничиваться этим) следующие положения:

- цели организации в отношении менеджмента риска и связи с общими целями и

другими политиками;

- закрепление необходимости интегрировать менеджмент риска в общую культуру

организации;

- интеграцию менеджмента риска в основные виды деятельности и процесс

принятия решений;

- определение полномочий, обязанностей и ответственности;

- обеспечение доступа к необходимым ресурсам;

- создание механизмов решения конфликтных задач;

- измерение показателей эффективности организации и подготовки отчетности по

ним;

- пересмотр и улучшение.

Процедуры менеджмента риска применимы к любой деятельности, включая

процесс принятия решений на всех уровнях управления.

275

2.9 Экономические аспекты внедрения НДТ

В 2020 г. Россия выплавила 73,8 млн т стали, заняв 4 место в мире по объему

производства после Китая, Японии, Индии, при этом в экспорте Россия занимает 7 %

долю (и 3-е место в мире).

В период после 2000 г. в металлургической отрасли активно производились

работы по строительству новых и модернизации существующих объектов и производств

черной металлургии, развитию высокотехнологичных способов выплавки стали, причем

ориентированных на самые современные мировые технологии и стандарты, что можно

с уверенностью отнести к наилучшим доступным технологическим решениям или

наилучшим практикам.

В целом металлургическими компаниями России в период 2000-2020 гг. было

инвестировано в строительство новых производств и модернизацию существующих

~3 трлн. руб. (по последним уточненным данным [111] 4 трлн. руб.).

Эффективность модернизации черной металлургии на этапе с 2000 г. по 2020 г.

можно оценить следующими технико-экономическими показателями:

- износ основных производственных фондов снизился с 53,5 % до 42 %;

- доля мартеновского производства в общем производстве стали сократилась до

менее 2 %;

- доля разливки стали на машинах непрерывного литья заготовок увеличилась до

82 %;

- расход стали на производство одной тонны проката уменьшился на 12, 4 %

(с 1,262 до 1,105 т/т стали).

Практика показывает, что существенного прогресса в обеспечении экологической

безопасности удается достичь при комплексном решении проблем совмещением

модернизации и оснащения средозащитным оборудованием. Вследствие этого

обстоятельства экономические аспекты реализации НДТ должны рассматриваться с

точки зрения потребных совокупных затрат на модернизацию (реконструкцию или

строительство новых агрегатов или установок) действующих металлургических

производств и природоохранное оборудование по той причине, что, как показывает

практика, такой подход в отличие только от действий на «конце трубы» гарантирует не

только более высокую эффективность, но, что немаловажно, и окупаемость проекта (при

условии увеличения производительности обновленных агрегатов).

Вместе с тем ввиду высокой конкуренции в металлургической отрасли как в

национальном, так и мировом масштабе вследствие глобализации производства

экономическая информация имеет статус коммерческой тайны. По этой причине

получить исчерпывающие сведения о затратах на проекты технического

перевооружения (внедрения НДТ) затруднительно или не всегда возможно:

- отдельные компании дают агрегированные сведения о затратах по программе

модернизации в целом (иначе говоря, для совокупности проектов), поэтому невозможно

выделить затраты именно на конкретный объект;

- для некоторых проектов имеются только данные по стоимости оборудования

(без проектирования и строительно-монтажных работ), что делает оценку существенно

заниженной;

276

- в частных случаях приводятся сведения о затратах на средозащитное

оборудование без затрат на технологическое оборудование, которое именно в

комплексе обеспечивает наилучшие показатели в части воздействия на окружающую

среду, ресурсо- и энергосбережения;

- преимущественно информация о стоимости сооружения объекта (технологии) не

приводится.

Для неких предварительных оценок в отношении средозащитного оборудования

имеются определенные стандартные практические подходы: стоимость сооружений

очистки от пыли отходящих в металлургических процессах технологических или

аспирационных газов, отвечающих требованиям НДТ, ориентировочно оценивается

величиной 1000 руб./м³ очищаемого газа. Строительство комплекса очистки воздуха

после охладителей агломерата на базе сухих электрофильтров на объем 1,5 млн м³/ч

обошлось в 1,3 млрд руб.; для модуля очистки аспирационного воздуха литейного двора

доменной печи на базе рукавного фильтра нового поколения на объем очищаемого

воздуха в 600 тыс. м³/ч затраты составили 300 млн руб.

Затраты на оборудование (без стоимости вспомогательного оборудования,

строительно-монтажных и пуско-наладочных работ), применяемого для очистки газов от

пыли в технологиях производства кокса, приведены в таблицах 2.53-2.56.

Таблица 2.53 - Электрофильтры*

Наименование

Технологическиехарактеристики

Стоимость

Электрофильтры

Степень очистки - до 99,8 %.

40-50 млн руб.

(очистка от пыли

Остаточная запыленность газов - 50-

(в ценах 2005 г.)¹⁾

аспирационного воздуха

100 мг/нм³.

75-100 млн руб.

объектов углеподготовки,

Производительность - от 50 000 нм³/ч

(в ценах 2013 г.)²⁾

объектов

€1,1 млн³⁾

транспортирования и

€1,0 млн⁴⁾

рассева кокса, установки

беспылевой выдачи кокса)

Примечания:

¹⁾ Отечественный электрофильтр производительностью от 50 тыс. нм³/ч, температура отходящих

газов - до 300 °C.

²⁾ Отечественный электрофильтр, объем газов -

100 тыс. нм³/ч, температура - до

250 °C,

входнаязапыленность - 15 г/нм³, степень очистки - 90-95 %.

³⁾ Зарубежный электрофильтр, объем газов - 100 тыс. м³/ч, температура - до 190 °C.

⁴⁾ Зарубежный электрофильтр, объем газов - 200 тыс. м³/ч, температура - 170-190 °C.

* Электрофильтры для улавливания пыли до настоящего времени на коксохимических предприятиях

РФ не применяются. Известен лишь один случай успешного применения электрофильтра ЭГБМ1-17-

7,5-4-4 номинальной производительностью по газу около 150 тыс. м³/ч в составе установки беспылевой

выдачи кокса батарей № 5-6.

ПАО «Северсталь».

277

Таблица 2.54 - Циклоны

Наименование

Технологическиехарактеристики

Стоимость

Циклоны

Отечественные циклоны типа ЦН-15,

До 850 тыс. руб.

высокопроизводительные,

СДК-ЦН-33 производительностью до

высокоэффективные

100 тыс. м³/ч

(очистка от пыли аспирационного

воздуха объектов углеподготовки,

объектов транспортирования и

рассева кокса, установки

беспылевой выдачи кокса)

Таблица 2.55 - Рукавные фильтры

Наименование

Технологическиехарактеристики

Стоимость

Рукавный фильтр

Отечественные фильтры с рукавами

0,9-2,5 млн руб.

(очистка от пыли аспирационного

из импортных материалов.

(в ценах 2013 г.)

воздуха объектов углеподготовки,

Объемы газов 5500-12000 м³/ч.

объектов транспортирования и

Максимальная температура

140-

рассева кокса, установки

275 °C.

беспылевой выдачи кокса)

Входная запыленность 30-65 г/м³.

Остаточная запыленность 10 мг/м³

Таблица 2.56 - Пылеуловители в составе установок беспылевой выдачи кокса

(УБВК)

Наименование

Технологическиехарактеристики

Стоимость

Электрофильтр

Объем газов 150 000 нм³/ч.

46 млн руб. (в ценах

Максимальная температура <250 °C.

2013 г.)

Входная запыленность <30 г/м³.

Остаточная запыленность <100 мг/м³

Рукавный фильтр

Объем газов 200 000 нм³/ч.

30 млн руб. (в ценах

Максимальная температура <275 °C.

2013 г.)

Входная запыленность <30 г/м³.

Остаточная запыленность <20 мг/м³

Вообще при ориентировочной оценке капитальных затрат можно

руководствоваться эмпирическими соотношениями, устанавливающими надбавочные

коэффициенты в зависимости от стоимости оборудования: например, стоимость проекта

оснащения агломерационной машины низконапорным уловителем Вентури будет

увеличена сравнительно со стоимостью собственно аппарата на 145 % (90 % на

металлоконструкции и газопроводы, 25 % на монтажное оборудование и 30 % на

строительные работы).

Внедрение сухих систем газоочисток при производстве ферросплавов

оценивается в 150 млн руб. на один модуль. В связи с тем, что в состав отходящих газов

ферросплавных печей входит много различных химических соединений, очистка их

связана с большими затратами. Стоимость системы очистки газов закрытой печи

составляет 10 % от стоимости всей печной установки, для открытой печи стоимость

возрастает до 90 % [121].

278

Сравнительно с природоохранными затраты на технологическое оборудование

более значительны, например, полузакрытая руднотермическая печь в производстве

ферросплавов стоит около 700 млн руб. Еще более существенны затраты на комплексы

технологического оборудования при производстве чугуна, стали - в зависимости от

объема строительства или реконструкции могут достигать величин, исчисляемых в

млрд руб. Например, комплекс современной доменной печи «Россиянка» (вместе с

энергорбъектом для утилизации доменного газа) обошелся в 43 млрд руб.

Современные энергоэффективные технологии в металлургии сопряжены со

значительными затратами: строительство одной машины непрерывного литья заготовок

потребует не менее 7 млрд руб; установка вдувания пылеугольного топлива нуждается

в инвестициях на уровне ниже 7 млрд руб. (таблица 2.57).

Таблица

2.57

- Инвестиционные затраты на проекты в сфере энерго-

ресурсоэффективности

Затраты,

№ п/п*

Мероприятие

Примечание

млн. руб.

Cтроительство

установки

сухого

280,0

На производительность 1,3

тушения кокса (УСТК)

млн т. кокса

Вдувание пылеугольного топлива

~7000

Для объема производства

(ПУТ) в доменные печи (2)

чугуна 7,4 млн т в год

Применение бесконусных засыпных

~ 300,0

$ 5-6 млн на одну доменную

аппаратов для загрузки шихты в

печь

доменную печь

Разливка

стали

на

машинах

~7000

Ориентировочно

непрерывного литья заготовок

(одна машина)

Строительство системы оборотного

985

водоснабжения

блока

очистных

сооружений МНЛЗ и комплекса

внепечной обработки стали МНЛЗ

Строительство

комплекса

по

300

обезвоживанию конвертерных шламов

Комплекс по сбору, хранению и

~7500

Для объема производства

транспортировке конвертерного газа

стали 8 млн т в год

Утилизационная теплоэнерогцентраль

~24500

(под конвертерный газ)

Реконструкция ЭСПЦ с увеличением

~300,0

Ориентировочно,

производительности

зависимости от масштаба

реконструкции

Следует понимать, что представленный материал отражает лишь порядок затрат,

возникающий при внедрении НДТ, но не может служить достоверной оценкой, которая

будет определяться для конкретных экономических условий реализации объекта НДТ на

основе предпроектной и проектной документации, а также в том числе по условиям

кредитования, состоянию валютного рынка, уровню инфляции и т. д.

279

Понимая НДТ как «наилучшую технологию производства продукции…»,

следование концепции модернизации основного производства, а не действиям «на

конце трубы», следует считать предпочтительным путем перехода на НДТ с

одновременным пониманием того, что такой подход потребует серьезных

инвестиционных затрат.

С учетом состояния экономики (и развития ключевых инструментов управления),

динамики ее роста, стратегии развития отрасли действительный (а не формальный)

переход на НДТ потребует определенного временного периода.

Достижение показателей НДТ на основе концепции модернизации вместе с тем

может обеспечить определенные экономические преимущества:

- увеличение производительности агрегатов;

- повышение выхода годной продукции за счет снижения потерь;

- устранение брака (и увеличение тем самым выхода годной продукции);

- сокращение потребления сырья и материалов;

- повышения

энергоэффективности

(снижение

энергопотребления

соответственно операционных затрат);

- снижение природоохранных платежей в связи с уменьшением объема

размещаемых отходов, снижения эмиссий в атмосферный воздух и сбросов в водные

объекты.

280

Раздел 3. Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в

окружающую среду

3.1

Общая характеристика эмиссий металлургического

предприятия

3.1.1 Эмиссии в атмосферу

Металлургическая промышленность (производство чугуна, стали и

ферросплавов) включает следующие мощности:

- агломерационные производства (для окускования мелкодисперсного

железорудного сырья);

- производство металлургического кокса;

- цехи по выплавке чугуна;

- производства по выплавке стали (мартеновским, конвертерным или

электросталеплавильным процессом);

- вспомогательные цехи и производства (по производству ферросплавов,

переработке шлаков, производству электрической энергии, обработке сточных вод

и др.).

Основные металлургические процессы, их взаимосвязи проиллюстрированы

рисунком 3.1.

Слева - сырье; справа - продукты производства

Рисунок 3.1 - Основные технологические процессы при производстве

чугуна и стали [112]

281

Вклады различных производств в формирование эмиссий металлургического

предприятия показаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Выбросы в атмосферный воздух в основных производствах черной

металлургии [103]

Доля выбросов в общем объеме, %

Производство

Пыль

СО

SO2

NOx

Агломерационное

31,1

77,8

61,0

26,0

Сталеплавильное

19,7

5,4

0,02

6,5

Огнеупорное и известковое

18,4

0,4

5,4

Доменное

17,3

3,5

0,3

3,0

Энергетическое (ТЭЦ-ПВС)

7,4

36,7

36,6

Коксохимическое

2,0

7,8

1,0

9,1

Прокатное

1,2

0,2

10,5

Ремонтное

1,0

4,9

0,02

1,5

Прочие

1,9

0,2

0,36

1,4

Итого:

100

3.1.2 Водное хозяйство металлургических предприятий

Водное хозяйство металлургических предприятий представляет собой сложную

сетевую структуру [113]. Оно состоит из множества подсистем (на крупных предприятиях

их число может доходить до 60): локальных и общезаводских очистных сооружений и

оборотных циклов (обычно с продувкой из них в промливневую канализацию или

шламонакопитель), прудов разного назначения (пруды-осветлители, пруды-охладители,

аккумулирующие пруды и.др.), технологических трубопроводов, связывающих эти

объекты в единую систему.

Металлургические предприятия полного (интегрированные) и неполного (мини-

заводы) циклов имеют общую (а не по переделам или цехам) систему водоснабжения и

водоотведения, куда могут поступать:

- промышленные сточные воды;

- промливневые сточные воды (объединенный поток промышленных и ливневых

вод;

- смешанные сточные воды (когда в промышленных сточных водах отводится

также хозяйственно-бытовой сток);

- ливневые сточные воды.

В зависимости от истории предприятия, местных условий, особенностей

предприятия возможен тот или иной тип водоотведения. Согласно данным

анкетирования наиболее распространен промливневой тип канализирования.

Ввиду значительных потребностей металлургичесих переделов в воде (на

технологические процессы, охлаждение агрегатов и узлов, обеспечение работы

газоочистных аппаратов) водоснабжение металлургических предприятий организовано

по оборотным схемам.

282

На металлургических предприятиях возможны три схемы водоотведения:

прямоточная (отведение в водный объект после очистки), локальный оборотный цикл

(использование после очистки в собственном производстве с подпиткой свежей

технической водой), замкнутый бессточный водооборот (отсутствие сброса сточных

вод).

При этом, как показывают данные анкетирования, почти половина предприятий

имеет полностью замкнутый (бессточный) водооборотный цикл (сбросы отсутствуют),

примерно у трети предприятий организован замкнутый водооборот с высокой долей

повторного использования воды (95-98 %), часть предприятий имеет сбросы, причем

после предварительной очистки.

Массив данных для загрязняющих веществ, по которым предприятия отрасли

ведут мониторинг (на основании сведений из анкет), представленный среднегодовыми

концентрациями, а также концентрациями, определенными по максимальным точечным

(разовым) пробам, и обобщенный в диапазоны, показан в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Концентрации специфических загрязняющих в сбросах в водные

объекты при производстве чугуна, стали и ферросплавов

Диапазон (величина)

Наименование

Единица

Концентрация по

загрязняющего (маркерного)

Среднегодовая

измерения

максимальным точечным

вещества

концентрация

(разовым) пробам

Сточные воды металлургических предприятий*

Взвешенные вещества

мг/дм³

1,1-30,8

3,0-162,0

Железо общее

мг/дм³

0,0002-1,140

0,12-2,97

Медь

мг/дм³

0,0005-0,0110

0,001-0,130

Марганец

мг/дм³

0,001-0,530

0,006-1,60

Цинк

мг/дм³

0,003-0,370

0,004-1,830

Никель

мг/дм³

0,003-0,100

0,007-0,390

Хром трехвалентный

мг/дм³

0,0006-0,0330

0,005-0,430

Хром шестивалентный

мг/дм³

0,001-0,421

0,002-0,458

Ванадий

мг/дм³

0,008-0,211

0,01-0,39

Свинец

мг/дм³

0,0003-0,0160

0,004-0,028

Бор

мг/дм³

0,5

1,2

Цианид-анион

мг/дм³

0,002-0,010

0,01-0,027

Сульфат-анион

мг/дм³

10-542

10-1000

Хлорид-анион (хлориды)

мг/дм³

7,8-252,0

10,6-300,0

Нитрат-анион

мг/дм³

0,3-58,6

0,8-56,0

Нитрит-анион

мг/дм³

0,03-8,60

0,07-25,70

Аммоний-ион

мг/дм³

0,2-9,9

0,3-24,1

Фосфаты (по фосфору)

мг/дм³

0,005-0,562

0,041-3,7

Нефтепродукты (нефть)

мг/дм³

0,01-2,98

0,05-9,50

Сухой остаток

мг/дм³

50,0-856,8

90,0-1936,0

Примечание. Массив данных обобщает все типы сточных вод (без их типизации) по данным

анкетирования 29 предприятий.

283

Промливневые сточные воды в зависимости от структуры предприятия, вида

выпускаемой продукции отличаются по составу. Для характеристики (типизации)

сточных вод целесообразно выбрать маркерные вещества (как это принято в практике

применения НДТ в европейских странах), отвечающие таким критериям:

- чувствительностью к показателям эффективности очистки сточных вод (ввиду

того, что очистка сточных вод осуществляется преимущественно методом отстаивания

(гравитационным методом) таким показателем служит концентрация взвешенных

веществ);

- «портретным» признаком (для металлургии чугуна, стали, проката черных

металлов таким признаком является содержание железа);

- показателем, определяющим «привнесенное» влияние, в данном случае

применима концентрация нефтепродуктов.

Таким образом, эти три признака и составили базовый сет маркеров для

промливневых сточных вод металлургических предприятий.

Дополнительно к базовому набору при отведении в составе промливневых вод

части хозяйственно-бытового стока целесообразно ввести аммоний-ион. При отведении

промышленных стоков с высоким солесодержанием необходимо контролировать

сульфат-ион.

Если предприятие выпускает продукцию и имеет технологию, где обращается

специфический элемент (например, V, Mn, иное), или в регионе есть проблемы с

концентрацией специфического элемента в поверхностных водоемах и водотоках, в

таких случаях к базовому набору маркеров для контроля добавляется этот конкретный

элемент.

Для ливневых стоков базовый набор маркеров можно сократить, изъяв

«портретную» компоненту, таким образом, вполне достаточен в этом случае набор

маркеров - взвешенные вешества и содержание нефтепродуктов.

Принципиально набор маркерных веществ для контроля не должен превышать 5-

6 наименований.

При санитарно-гигиеническом нормировании требования к составу сбросов

сточных вод при отведении в водный объект определяются условиями водопользования

(в том числе категорией водного объекта). Сведения в отношении требований к составу

сточных вод, отводимых в водный объект, являются существенно более жесткими,

нежели в европейском регулировании, и представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Установленные нормативы водопользования (ПДК, мг/дм³)

В водных объектах

В воде водных объектов

рыбохозяйственного

хозяйственно-питьевого и

Нормируемое вещество

пользования - приказ

культурно-бытового

Минсельхоза России от

водопользования -

13.12.2016 № 552*

СанПиН 1.2.3685-21

Взвешенные вещества

Фон +0,25 (объекты высшей и

Фон +0,75

1-й категории)

Фон +0,75 (объекты 2-й

категории)

Нитраты

Аммоний-ион

0,5

1,5 (по азоту)

284

Окончание таблицы 3.3

В водных объектах

В воде водных объектов

рыбохозяйственного

хозяйственно-питьевого и

Нормируемое вещество

пользования - приказ

культурно-бытового

Минсельхоза России от

водопользования -

13.12.2016 № 552*

СанПиН 1.2.3685-21

БПК5

2,1

2,0 (для хозяйственно-

питьевого

водопользования)

4,0 (для рекреационного

водопользования)

Фосфаты

0,05 (по P) - олиготрофные;

3,5 (полифосфаты)

0,15 (по P) - мезотрофные; 0,2

(по P) - эвтрофные водоемы

Сульфаты

100

500

Хлориды

300

350

Фториды

0,05 (в дополнение к фоновому

1,5

содержанию фторидов, но не

выше

их

суммарного

содержания 0,75 мг/дм³)

Железо общее

0,1

0,3

Марганец

0,01

0,1

Нефтепродукты

0,05

0,3 (для нефти)

* С изменениями от 10.03.2020 г.

Требования, предъявлемые к сточной воде для повторного использования

различаются в зависимости от потребителя, устанавливаются фирмами-изготовителями

оборудования или техническмими условиями собственно предприятия и могут быть

достаточно жесткими: например, для применения в форсунках или для контактного

охлаждения оборудования фирмами-производителями оговаривается общее

содержание нефтепродуктов ≤15 мг/дм³, а взвешенных веществ ≤20 мг/дм³ [114]. В иных

случаях, к примеру, для оборотной воды доменных печей приемлема концентрация

взвеенных веществ в 100 мг/дм³.

Для организации локальных оборотных циклов на металлургическом предприятии

можно предложить, в частности, решения, представленные в [114,

115].

Иннвовационная технология предусматривает вместо традиционных радиальных

отстойников большого диаметра применение компактных высокоэффективных

отстойников-флокуляторов типа «ЭП ОФ» с предварительной обработкой одним или

комбинацией двух реагентов различных технологических диаметров в зависимости от

требуемой производительности цикла (3 м - 20 …35 м³/ч, 10 м - 600…1200 м³/ч, 12 м -

900…1800 м³/ч) и с различной гидравлической нагрузкой. В ряде случаев

предусматривается более сложная система, включающая локальную очистку для

некоторых относительно небольших потоков сточных вод, имеющих специфический

состав (высокое содержание графита, антиокислителей и др.). Обезвоживание всего

получаемого осадка, в том числе при подготовке подпиточной воды, в любом случае

285

проводится без применения реагентов в одну ступень - в аппаратах типа «ОКУД»

(рисунок 3.2 б).

Принципиальная схема отстойников-флокуляторов типа «ЭП ОФ» для

применения в технологических процессах очистки природных и техногенных вод,

показана на рисунке 3.2 а.

I - ввод сточной воды, II - выход очищенной воды, III - выход осадка; 1 - система для

ввода сточной воды, гидравлического перемешивания и регулирования его

параметров, 2 - камера флокуляции (хлопьеобразования, реакции), 3 - камера

тонкослойного отстаивания, 4 - система для сбора и отвода осветленной воды; 5 -

камера для накопления и первичного сгущения осадка, 6 - скребковый механизм с

центральным приводом, 7 - патрубок для отвода осадка

1 - корпус; 2 - осветленная вода; 3 - зона накопления и уплотнения осадка; 4 -

подвод исходного осадка (пульпы); 5 - отвод осветленной воды; 6 - кассетный

фильтр; 7 - вентиль отвода дренажной воды; 8 - классифицированный

уплотненный осадок; 9 - отвод надосадочной воды; 10 - отвод дренажной воды

Рисунок 3.2 - Принципиальная схема отстойника-флокулятора типа «ЭП ОФ»

а) и секции аппарата типа «ОКУД» б) [114, 115]

286

Эффективность очистки оборотной воды с использованием отстойников-

флокуляторов близка к результатам доочистки на осветлительных фильтрах. Наиболее

высокое качество очищенной воды с концентрациями взвешенных веществ 6-8 мг/дм³и

нефтепродуктов

0,1-0,3 мг/дм³ (соответствуют ПДК водных объектов культурно-

бытового назначения) достигнуто при двухреагентном осветлении с удельной

гидравлической нагрузкой q

7 м³/м²*ч промыленно-ливневых сточных вод

металлургических и машиностроительных предприятий [115].

Отстойники-флокуляторы применяются для очистки оборотной воды доменных

печей, МНЛЗ, станов горячей прокатки и термоотделов, промышленных и промышленно-

ливневых сточных вод, для подготовки природных вод в атомной энергетике, в других

отраслях промышленности и коммунальном хозяйстве [116].

3.2 Агломерация

Современные высокопроизводительные доменные печи достигают нужных

характеристик благодаря предшествующей металлургической подготовке шихты,

которая связана с процессом агломерации шихты, т. е. спеканием, либо окомкованием.

Шихта для производства агломерата состоит из смеси пылевидной руды, добавок

(например, известь, оливин), флюса (известняк, доломит, иное), подвергнутых

рециклингу железосодержащих материалов из последующих операций (в том числе

крупная пыль и шламы от очистки доменного газа, прокатная окалина, иное), к которым

добавляют коксовую мелочь для обеспечения теплопотребностей процесса. Схема

материальных потоков агломерационного процесса представлена на рисунке 3.3.

287

Таблица 3.4

- Усредненный расход сырья, кг/т агломерата на производство

агломерата в отрасли (по данным анкетирования)

Расход, кг /т агломерата

Сырьевые

Страны ЕС

По данным

материалы

[103]

анкетирования

в 2017 г.

в 2021 г.

Железная руда, в т.ч. концентрат

813,1

640-1048

492-1034

Отсев на грохочении (внутренний

250,7

Нет св.

86-125

возврат)

Известняк/доломит

131,1

76-203

2,5-254,3

Отсев агломерата из доменного

63,0

цеха

Отходы (возврат с разных

51,8

процессов производства, включая

отходы флюсов)

Другие материалы (окатыши,

31,4

Нет св.

331,0

возврат с других участков, иное)

Добавки

26,4

Нет св.

0,4-30,1

Пыль колошниковая

12,7

Нет св.

5,5-37,1

Известь

10,2

Нет св.

12,8-30,1

Окалина

Нет св.

19,7-37,6

Шламы

Нет св.

10,0-53,0

Коксовая мелочь

Н.св.

24-49

35,9-53,9

ВСЕГО:

1390,4

931-1796

Данные по энергопотреблению на производство агломерата представлены в

таблицах 3.5-3.6. В европейской практике теплопотребление на производство

агломерата (твердые топлива, включая углерод колошниковой пыли и жидкое или

газообразное топливо на отопление горна) составляет порядка

1290-1910 МДж/т

агломерата (в среднем 1344 МДж/т агломерата), что эквивалентно 39-64 кг коксовой

мелочи на тонну агломерата (в среднем 50 кг).

Общая потребность в электрической энергии находится в диапазоне

68-

176 МДж/т агломерата со средним значением 105 МДж/т агломерата. Существует только

небольшое различие в потреблении топлива между низкоосновным агломератом (<1,7

CaO/SiO2) и высокоосновным агломератом (≥1,7 CaO/SiO2) [103].

Приходная часть теплового баланса агломерации обеспечивается коксовой

мелочью (~88 %), остальное поступает от экзотермических реакций и сжигания газа

(коксовый газ, и/или доменный газ, и/или природный газ или смесь доменного и

природного газа) для отопления горна.

Основными расходными статьями теплового баланса процесса агломерации

служат отходящие газы, испарение воды, эндотермические реакции, потери тепла с

агломератом и за счет рассеивания.

289

Таблица 3.5 - Расход энергоресурсов на производство агломерата, МДж/т агломерата

[103]

Расход, МДж/т

Наименование

максимальный

минимальный

средний

Топливо

Твердое топливо (коксовая

1834

1254

1276,6

мелочь, антрацит и др.)

Газ коксовый / доменный /

185

67,0

природный,

Электро-

Эксгаустеры

39,4

энергия

Всего

155

Таблица 3.6 - Удельное потребление ресурсов при агломерации в отрасли (по

данным анкетирования)

Потребление ресурса

Ресурс

По данным анкетирования

в 2017 г.

в 2021 г.

Электроэнергия, кВт*ч/т

23-49

46,8-155,6

Природный газ, м³/т

2,4-6,3

4,7-7,1

Коксовая мелочь, кг/т

23,6-48,9

35,9-53,9

3.2.2 Выбросы в атмосферу

Источники эмиссий в атмосферный воздух при производстве агломерата

объединяются в две большие категории: аспирационные системы, где за счет

дробления, измельчения, выноса, развеивания образуются исключительно пылевые

выбросы, и технологические отходящие газы агломерационных машин, содержащие как

пылевую компоненту, так и химические соединения.

В результате протекания физико-химических процессов в агломерационном слое

за счет фильтрации воздуха формируются выбросы загрязняющих веществ:

- пылевые выбросы, обусловленные механическим выносом из слоя

мелкодисперсной шихты или образованным в процессе разрушения материалов

(разрушения агломерата при сходе с агломашины, при охлаждении, дроблении пирога

агломерата после спекания);

- выбросы оксида углерода, которые ввиду особенностей горения

распределенного твердого топлива в агломерационном слое (вызвано неполнотой

горения) являются технологически оправданными;

- выбросы диоксида серы SO2, зависящие от содержания серы в коксовой мелочи,

которая используется в качестве топлива, а также от состава шихты: в случае если сера

в шихтовых материалах представлена сульфидными компонентами, то 95-97 % ее

прихода с шихтой удаляется в виде сернистого газа; если в составе шихтовых

компонентов сера находится в виде сульфатных соединений, то в отходящий газ

переходит не более 60 % серы, преимущественная часть выбросов SO2 имеет место на

второй трети агломерационной ленты (ближе к разгрузочному концу);

290

- выбросы NOx в результате процессов горения в горелках зажигательного горна,

а также с эмиссией «тепловых» оксидов азота, обусловленных содержанием азота в

коксе и железной руде;

- выбросы тяжелых металлов (цинк (Zn), свинец (Pb) и кадмий (Cd)) в

специфических условиях спекания, если повышается восстановительный потенциал

процесса агломерации или в составе шихты появляются хлориды; однако процессы

возгона тяжелых металлов получают ограниченное развитие вследствие сравнительно

невысоких температур агломерационного процесса, кратковременности пребывания

слоя при этих температурах;

- выбросы органических соединений (например, ПАУ и ПХДД/Ф) в специфических

условиях спекания (наличие веществ, содержащих хлор, в том числе некоторых масел),

поэтому применение дисперсной замасленной прокатной окалины без соответствующей

обработки не рекомендуется.

Объем отходящих газов в зависимости от производительности процесса, условий

спекания, шихтовых компонентов, требований к качеству агломерата находится в

интервале от 1500 до 2500 нм³ на т агломерата.

Величина удельных эмиссий в агломерационном процессе по данным из

европейской практики дана в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Основные эмиссии в агломерационном производстве [103]

Единица

Максимальное

Минимальное

Параметр

измерения

значение

Пыль

559,4

40,7

Тонкодисперсная пыль (<10 мкм)

177,13

66,30

37 000

8783

NOx (по NO2)

1031,2

302,1

SO2

г/т агл.

973,3

219,9

HCl

847,6

1,4

CH4

412,5

35,5

НЛОС*

260,9

1,5

8,2

0,4

5661,2

26,1

1931,3

2,1

Бенз(а)пирен

41,5

0,1

600,5

1,9

ПАУ

591,7

0,2

539,4

3,4

276,7

0,2

мг/т агл.

207,0

0,1

175,6

1,3

158,5

0,6

125,1

3,6

120,5

21,8

86,6

0,5

15,0

0,6

Шлам

г/т агл.

4492,18

472,73

Пыль

3641,29

171,05

291

Выбросы агломерационного производства дают значительный вклад в общие

выбросы от металлургических заводов с полным циклом (см. таблицу 3.1).

Наибольшие эмиссии в агломерационном процессе (см. таблицу 3.8) имеют место

на стадии спекания шихты.

Таблица 3.8 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в агломерационном

производстве [103], г/т продукции

Масса ЗВ в отходящих газах

Технологический этап /

Наименование ЗВ

после очистки

источник выброса

диапазон

среднее

Пыль неорганич.

Подготовка шихты - сухая

< 20 % SiO2

очистка - батарейный циклон,

2,46-68

49,6

фильтр рукавный,

электрофильтр

Пыль неорганич.

Первичное смешивание -

< 20 % SiO2

мокрая очистка - труба

0,6-7,5

4,1

Вентури, каплеуловитель

NO2

Спекание шихты на

179,8-760

409

агломашине - сухая очистка -

30-139

120

батарейные циклоны

10875-21750

14531

SO2

450-5000

4000

Пыль неорганич.

59,9-4736

1367

< 20 % SiO2

MgO

4-62

Fe2O3

139-162

151

Отгрузка агломерата

3,764

(охлаждение, дробление,

SO2

2,521

отсев) - сухая и мокрая

Пыль неорганич.

очистка - циклон, батарейные

58-327

88,7

< 20 % SiO2

циклоны, скруббер,

электрофильтр

MgO

0,5-19

6,3

Fe2O3

4-114,5

39,6

2021 г. в

результате анкетирования предприятий, осуществляющих

производство агломерата, получены данные по выбросам загрязняющих (маркерных)

веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании

данных форм федерального статистического наблюдения № 2-ТП (воздух), а также на

основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих

веществ в атмосферный воздух (таблица 3.9.).

292

Таблица 3.9

- Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

производстве агломерата (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Единица

Форма № 2-ТП

Инвентаризация

подпроцесс

(маркерного)

измерения

(воздух)

выбросов ЗВ

вещества

Прием

сырья,

Азота диоксид

кг/т агломерата

0,06-0,51

0,14-0,31

размораживание,

(0,67 в.к.)**

(0,73 в.к.)**

складирование,

Азота оксид

кг/т агломерата

0,03-0,15

0,05-0,14

усреднение,

Углерода оксид

кг/т агломерата

8,0-15,2

8,0-14,5

подготовка

(14,9 в.к.)**

(15,9 в.к.)**

компонентов

Серы диоксид

кг/т агломерата

0,01-3,50

0,5-1,7

агломерационной

шихты к спеканию

Взвешенные

кг/т агломерата

0,38-0,84

0,4-1,1

(измельчение,

вещества*

(2,10 в.к.)**

(5,97 в.к.)**

смешивание,

грануляция), спекание

шихты на конвейерных

машинах, охлаждение

дробление

агломерата, горячее и

холодное грохочение,

сортировка,

отсев

мелочи и отгрузка

годного агломерата,

установки газо- и

водоочистки

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

** в.к. - агломерация ванадиевого концентрата.

Приоритетными веществами в выбросах при агломерации являются взвешенные

вещества и оксид углерода, однако в зависимости от содержания серы в шихтовых

материалах в отходящих агломерационных газах представлены выбросы диоксида

серы. Меры по снижению выбросов в первую очередь направлены на управление

эмиссиями взвешенных веществ (пыли). Состав агломерационной пыли (взвешенных

веществ) определяется в основном составом спекаемых железорудных материалов и

коксовой мелочи (золы) и изменяется в широком интервале значений, % масс.:

FeO - 9…17; Fe2O3 - 45…60; SiO2 - 5…15; Al2O3 - 0,5…5; CaO - 6…13; MgO - 0,5..5; MnO

- 0,2…0,3; P2O5 - 0,03…0,05; S - 0,5…0,7; C - 4…7.

В российской практике для эвакуации локальных выбросов (дробильных

установок, грохотов, перегрузок сыпучих материалов и др.) применяются вытяжные

зонты или укрытия с последующим отведением запыленного газового потока на

очистной аппарат. Для очистки отходящих технологических газов применяют

батарейные циклоны (таблица 3.10), для очистки аспирационных газов - мокрые или

сухие электрофильтры (таблица 3.11).

293

Таблица 3.10

- Концентрация загрязняющих веществ из батарейных циклонов

агломашин ПАО «Северсталь» [30]

Концентрация, мг/м³

Показатель

АМ № 4-9

АМ № 10-11

Пыль

До 140

До 150

До 6500

До 6600

SO2

До 690

До 790

NO2

До 140

До 30

До 40

Таблица 3.11

- Концентрации загрязняющих веществ на входе и выходе

электрофильтра на Челябинском металлургическом комбинате [30]

Концентрация, вход/выход, мг/нм³

Загрязняющее вещество

средняя

максимальная

Al2O3

24,906/

25,952/

0,901

1,706

Fe2O3

817,067/

851,363/

29,545

55,980

Mn и его соединения

157,634/

164,250/

5,700

10,800

Сажа

1,576/

1,643/

0,057

0,108

Пыль с содержанием SiO2<20 %

87,014/

90,666/

3,146

5,962

Суммарное содержание твердых веществ

1050,890/

1095,000/

38,000

72,000

391,000

667,000

SO2

29,583

35,132

Отходящие за агломашиной технологические газы, а также аспирационные газы с

охладителей агломерата и других участков аспирации после очистки в разнообразных

устройствах (циклонных установках (батарейных циклонах), влажных или сухих

электрофильтрах, высоконапорных скрубберах мокрой очистки или тканевых фильтрах)

отводятся, как правило, через отдельные дымовые трубы.

В европейской практике циклоны и батарейные циклоны автономно для очистки

агломерационных газов не применяют, наиболее часто используют сухие

электрофильтры с 3 и 4 полями.

3.2.3 Сточные воды

Потребление воды на аглофабриках составляет до 5 м³/т агломерата.

Вода используется в технологическом процессе (для увлажения шихты), а также

в системах мокрой газоочистки или мокрого пылеудаления, в том числе при санитарной

обработке помещений и оборудования.

294

Вода также используется для охлаждения конструкций зажигательного горна,

эксгаустеров, вентиляторов, а также для агломашин.

Сточные воды образуются в основном в процессе мокрой пылеочистки, а также

при санитарной обработке помещений и оборудования и содержат взвешенные

вещества в концентрациях до 20 г/л при pH до 12, а также соединения серы (сульфаты

и сульфиды), хлориды, органические соединения (в особых условиях спекания).

Агломерационное производство имеет локальные оборотные циклы, В

технологическом процессе агломерации и системах охлаждения используется только

оборотная вода.

Требования к составу сточной воды в оборотных циклах устанавливаются

предприятием по условиям эксплуатации оборудования.

3.2.4 Отходы и побочные продукты

В процессе агломерации образуются отходы и побочные продукты, обращение с

которыми в отрасли показано в таблице 3.13.

До 90-95 % шламов и пылей образуется при удалении пыли из пылевых мешков

газовых коллекторов и аспирационных систем, аппаратов сухой и мокрой очистки

отходящих газов, при гидравлической уборке помещений и промывке трубопроводов.

Остальные 5-10 % шламов и пылей поступают от других отделений агломерационных

фабрик: вагоноопрокидывателей, рудных складов, корпусов подготовки шихты и т. п.,

где источниками их образования являются главным образом аспирациионные системы,

а также отложения пыли на стенах и оборудовании.

Шламы агломерационных фабрик принадлежат к группе относительно богатых

железом, по основным химическим компонентам они близки к агломерационной шихте

(таблица 3.12).

Таблица 3.12

- Содержание основных элементов в шламах агломерационного

производства, % [117]

Feобщ

Fe2O3

FeO

CaO

SiO2

ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат»

52,53

60,52

12,85

6,32

8,80

ПАО «Северсталь»

47,3-51,3

52,6-56,5

13,6-15,1

7,8-11,8

4,4-4,7

Обычно все твердые отходы производства (пыль из пылеулавливающих

устройств, мелкую фракцию, отсеянную при грохочении) возвращают обратно в

технологический процесс (см. таблицу 3.13).

Ограниченно могут быть использованы в агломерационном процессе шламы и

пыли металлургического предприятия (и агломерационного передела в том числе) с

повышенным содержанием оксида цинка и щелочей из-за возможных осложнений

доменного процесса.

295

Таблица 3.13 - Обращение с отходами производства и побочными продуктами,

образующимися при производстве агломерата (по данным анкетирования)

Объем образования, кг/т продукции

Обращение с

По данным

Наименование

По данным

отходами

анкетирования в 2021 г.

отходов

анкетирования в

Форма № 2-ТП

2017 г.

ПНООЛР

(отходы)

Лом и отходы,

Рециклинг -

содержащие

переплавка в

незагрязненные

электропечах;

черные металлы в

0,00523-1000

0,12

использование в

виде изделий, кусков,

качестве твердой

несортированные

металлошихты для

конвертерной плавки

Железосодержащие

Рециклинг - в

отходы мокрой

качестве

очистки

железосодержащей

аспирационного

добавки при

3,3-30,5

3,0-30,5

2,0-7,7

воздуха и гидроуборки

производстве

в смеси при

агломерата;

производстве

размещение

агломерата

Пыль коксовая

Рециклинг - в

газоочистки при

качестве

сортировке кокса

углеродосодержащей

0,01

Нет данных

содержащей добавки

при производстве

агломерата

Отходы известняка,

Нет данных

доломита и мела в

Нет данных

2,1

0,8

виде порошка и пыли

малоопасные

Агломерационный процесс играет ключевую роль на заводах с полным циклом

производства чугуна и стали для утилизации производственных отходов и остатков.

Пыли различных производственных процессов (в том числе колошниковая) и систем

аспирации, отсевы флюсов, коксовой мелочи, шламы агломерационного и доменного

переделов, окалина и др. поступают в агломерационную шихту, обеспечивая таким

образом рециклинг отходов.

3.2.5 Вторичные энергетические ресурсы

Агломерационное производство металлургических предприятий располагает

потенциалом вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) в виде тепла воздуха после

охлаждения агломерата, и отходящих агломерационных газов.

Удельная выработка ВЭР при использовании тепла воздуха, охлаждающего

агломерат, составляет по достигнутым за рубежом данным [30] 460 МДж, а при

использовании отходящих агломерационных газов - примерно 146 Мдж/т агломерата.

296

Системы утилизации тепла с выработкой пара и электроэнергии нашли применение в

Японии и ряде других стан.

Выполненный проект утилизации тепла воздуха охладителей агломерата для

условий Западно-Сибирского металлургического комбината показал, что его внедрение

позволит полностью обеспечить теплоснабжение бытовых помещений и, кроме того,

вырабатывать не менее 5-8 МВт электроэнергии.

3.3 Производство кокса

Одним из важнейших компонентов шихты для выплавки чугуна, имеющий

множество функций, обеспечивающих протекание восстановительной плавки, является

кокс, который производится из специально подобранной угольной шихты.

3.3.1 Потребление ресурсов

Расходы материальных ресурсов в процессе производства кокса и выход

основных и побочных продуктов предствлены в таблице 3.14 и 3.15.

Таблица 3.14 - Расход сырья, материалов

Расход на тонну кокса

Единицы

Наименование

По данным

измерения

ИТС 26-2017

анкетирования в 2021 г.

Угольная шихта (сух.)

т/т

1,2-1,3

Серная кислота

т/т

0,0014-0,0040

Нет данных

Поглотительное масло (свежее)

т/т

0,0014-0,0016

Нет данных

Таблица 3.15 - Выход побочных продуктов при производстве кокса

Единицы

Выход на тонну кокса

Наименование

измерения

Минимальный

Максимальный

Коксовый газ

м³/т

400

450

Каменноугольная смола

т/т

0,04

0,05

Сырой бензол

т/т

0,12

0,14

Каменноугольный пек

т/т

0,01

0,03

Пар (УСТК)

т/т

0,4

0,5

Потребление энергетических ресурсов (по данным анкетирования) показано в

приложении В.

3.3.2 Выбросы в атмосферу

Основными технологическими процессами коксохимического производства,

которые сопровождаются выделением загрязняющих веществ в атмосферу, являются:

- переработка угля в процессе подготовки шихты для коксования;

- коксование (пиролиз) угля в коксовых печах с получением кокса;

- сортировка кокса и отгрузка его потребителям;

297

Рисунок 3.5 - Схема формирования выбросов в атсмосферу при

производстве кокса [118]

Таблица 3.16 - Вклад основных технологических процессов в суммарные выбросы

производства кокса

Доля в общих

Технологический процесс

Загрязняющие вещества

выбросах, %

Прием, транспортировка угля, его хранение,

Взвешенные вещества

1,9-2,5

измельчение и подача в коксовые печи

(Угольная пыль)

Коксование (Организованные выбросы из

Оксиды азота, диоксид серы,

дымовых труб коксовых батарей)

62,5-75,0

оксид углерода, сажа,

бенз(а)пирен

Выдача кокса, его тушение, сортировка

Взвешенные вещества

10,0-12,5

(коксовая пыль)

Охлаждение и очистка коксового газа (от

Оксид углерода, оксиды азота,

6,0-10,0

смолы, аммиака, бензольных

сероводород, аммиак, бензол,

углеводородов, сероводорода)

нафталин, пиридин, фенол

Неорганизованные выбросы от процессов

Взвешенные вещества

загрузки коксовых печей шихтой, газование

(Угольная пыль), оксиды

коксовых дверей, люков и стояков

азота, диоксид серы, оксид

2,5-6,25

углерода, аммиак,

сероводород, водород

цианистый, фенол, бензол,

нафталин, пиридин,

бенз(а)пирен

299

Источниками выбросов при переработке угля и подготовке шихты являются: трубы

аспирационных систем, открытые склады угля, трубы общеобменной вентиляции

производственных помещений.

Производственный процесс получения кокса делится на периодически

выполняемые операции: загрузка угольной шихты в камеры коксования, коксование,

выдача (выгрузка) готового кокса из коксовой печи, тушение кокса и его сортировка.

Во время загрузки угля в коксовые печи из открытых загрузочных люков

происходит выделение парогазовой смеси, содержащей частицы пыли, компоненты

коксового газа и паров смолы. Для предотвращения выбросов печи оснащены

устройствами, обеспечивающими эвакуацию газов загрузки в газосборник коксовой

батареи или в соседнюю печь.

Процесс коксования (пиролиза) осуществляется без доступа воздуха с небольшим

избыточным давлением, что приводит к выделению образующихся газовых продуктов

коксования из камеры через неплотности арматуры герметизации дверей, крышек

загрузочных люков и стояков в атмосферу. Примеры газовыделений приведены на

рисунке

3.6. Уменьшения выбросов от этих источников добиваются, применяя

различные устройства, обеспечивающие высокую герметичность уплотнения.

Выделение в атмосферу газов на верху батареи происходит через неплотности

крышек и компенсаторов (раструбных соединений) стояков и через крышки загрузочных

люков. Крышки загрузочных люков помимо конструктивных решений (конфигурация

«нож по поверхности») дополнительно заливаются уплотняющим раствором. Для

крышек стояков применяется система гидроуплотнения (пневмоуплотнения). Для

раструбных соединений применяется гидроуплотнение с дополнительной укладкой

эластичного шнура.

Рисунок 3.6 - Примеры газовыделений из дверей и люков коксовых печей

300

Для устранения неорганизованных выбросов на коксовой батарее требуется

обеспечение плотности дверей камер коксования. Существуют различные варианты

конструкции уплотняющих устройств дверей. Наиболее эффективной признана дверь с

эластичной подпружиненной уплотняющей рамкой, с пружинными ригельными

затворами. При всех конструктивных улучшениях эффективная плотность дверей

обеспечивается только при систематическом контроле и уходе:

- первичное регулирование прилегания рамок под щуп 0,7 мм;

- механическая очистка рам и дверей от смоляных отложений при каждой выдаче

кокса;

- регулярный (не реже одного раза в год) ремонт и наладка уплотняющих рамок

дверей;

- своевременный ремонт футеровки дверей [119].

Одним из существенных источников неорганизованных выбросов пыли и газов в

атмосферу на коксовой батарее является выдача готового кокса из печей. Для

локализации выбросов от этого источника типовым решением является установка

беспылевой выдачи кокса (УБВК).

Для обогрева коксовых печей используется коксовый, доменный или смесь

коксового и доменного газа. Продукты горения газа через дымовые трубы коксовых

батарей выбрасываются в атмосферу. Дымовые трубы являются наиболее крупными

источниками валовых выбросов в атмосферу на коксохимическом производстве.

Основную часть этих выбросов представляет монооксид углерода, кроме того,

присутствуют оксиды азота, диоксид серы и другие вещества.

Горячий готовый кокс охлаждают либо водой на башнях тушения, либо инертным

газом на установках сухого тушения кокса (УСТК).

При мокром тушении кокса биохимически очищенной или технической водой из

башен с парами воды в атмосферу выбрасываются фенол, аммиак, цианистые

соединения, сероводород и коксовая пыль. Конструкции башен тушения приведены на

рис. 3.7.

301

а - деревянная старого типа; б - цельнометаллическая;

в - железобетонная; г - комбинированная

Рисунок 3.7 - Башни тушения

При тушении кокса водой применяется также комбинированный способ тушения

с подачей воды в тушильный вагон сверху и снизу. Это позволяет применять тушильный

вагон для приёма кокса без перемещения, что упрощает перекрытие вагона зонтом

УБВК [119].

На УСТК кокс охлаждают (тушат) в герметичных камерах, пропуская через слой

кокса инертный газовый теплоноситель. Во время выгрузки кокса из камер имеют место

выбросы коксовой пыли. В процессе тушения образуется избыток газового

теплоносителя, который сбрасывается через специальную трубу (свечу). В этом

выбросе содержится главным образом монооксид углерода и коксовая пыль.

При сортировке и транспортировке кокса мокрого тушения особых проблем с

загрязнением атмосферного воздуха не возникает. Переработка кокса сухого тушения

302

сопровождается интенсивным пылевыделением. Места рассева и перегрузок кокса

оборудуются системами аспирации с очисткой запыленного воздуха.

Источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при охлаждении и

очистке коксового газа являются градирни для охлаждения оборотной воды открытого

цикла конечных газовых холодильников, воздушники емкостного оборудования, а также

другие технологические объекты.

Многообразие типов источников выбросов обусловливает необходимость их

классификации для разработки мероприятий по защите атмосферного воздуха от

загрязнения. Основным критерием классификации источников производства кокса

является характеристика выбросов. Классификация источников выбросов

коксохимического предприятия по [120] приведена на рисунке 3.8.

В состав организованных источников выбросов входят несколько групп,

отличающихся различным уровнем концентраций загрязняющих веществ и объемов

газовоздушной смеси:

- источники вентиляционных выбросов, которые имеют малые концентрации

загрязняющих веществ при больших объемах выбрасываемых газов;

- технологические выбросы с большим содержанием загрязняющих веществ и

малыми объемами газовоздушной смеси (воздушники емкостного оборудования);

- высокие источники нагретых выбросов - дымовые трубы.

С учетом значительной разницы в объемах и концентрациях организованные

вентиляционные выбросы дополнительно подразделяются на выбросы от устройств

естественной вентиляции (фонари, дефлекторы, вытяжные шахты) и принудительной

вентиляции помещений и аспирации оборудования (трубы).

По формальным признакам к организованным выбросам должны быть отнесены

выбросы из башен мокрого тушения кокса и градирен воды оборотного цикла конечного

охлаждения коксового газа. Однако в связи с трудностями измерения расходов

парогазовых потоков при больших размерах устьев (диаметр до 15 м) и малых скоростях

газа, а также с затруднениями при отборе представительных проб для определения

концентраций загрязняющих веществ в выбросах, эти источники классифицируются как

неорганизованные, для которых определение выбросов связано со специальными

методами на основе балансовых оценок.

303

Для производства кокса характерными загрязняющими веществами являются

угольная и коксовая пыли, составляющие дымовых газов (оксид углерода, оксиды азота,

диоксид серы, сажа и др.), а также составляющие коксового газа, выделяющегося из

неорганизованных источников, (аммиак, сероводород, бензольные углеводороды,

фенол, цианистый водород, нафталин, пиридин, сероуглерод, бенз(а)пирен и др.).

Состав угольной пыли на примере углей Кузбасса (интерпретируется по коду 2909

[121] как пыль с содержанием SiO2 менее 20 %) представлен, %: углерод - 75-93; сера -

0,25÷1,0; влажность - 7÷10; зола - 9,0; в золе: SiO2 - 44÷55 (на общую массу -

3,96÷4,95); Al2O3 -

17÷28

(1,53÷2,52); CaO -

1,5÷6,0

(0,135÷0,54); MgO -

2,0÷8,0

(0,18÷0,72); Fe2O3 - 3,0÷15,0 (0,27÷1,35).

Коксовая пыль (интерпретируется по коду 2909 [121] как пыль с содержанием SiO2

менее 20 %) образуется при пересыпках кокса и может иметь повышенную зольность (до

18- 20 %) за счет «угара». В состав коксовой пыли по результатам химического анализа

входят, %: углерод - 82,8; кремний - 2,28; алюминий - 1,48; кальций - 1,30; магний -

0,66; железо общее - 1,55; сера - 0,473.

Характеристики основных загрязняющих веществ, выбрасываемых источниками

коксового производства, представлены в таблице 3.17.

Таблица 3.17 - Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

Код для формы

Класс

№

Наименование вещества

Код*

«2 тп-воздух»

опасности

Диоксид азота

301

ГО

Аммиак

303

ГП

Оксид азота

304

ГО

Цианистый водород

317

ГП

Сажа

328

Диоксид серы

330

ГО

Сероводород

333

ГП

Оксид углерода

337

ГО

Сероуглерод

334

ЛОС

Бензол

602

ЛОС

Ксилол

616

ЛОС

Толуол

621

ЛОС

Бенз(а)пирен

703

Нафталин

708

ЛОС

Фенол

1071

ЛОС

Формальдегид

1325

ГО

Пиридин

2418

ЛОС

Пыль коксовая (пыль неорганическая:

<20 % SiO2)

2909

Пыль угольная (пыль неорганическая:

<20 % SiO2)

2909

305

Удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу на основе отраслевых

показателей приведены в таблице 3.18 [119, 120].

Величины удельных выбросов в атмосферу от источников коксохимических

предприятий России корреспондируются с отраслевыми удельными показателями

выбросов стран Европейского союза, приведенными в [103] (см. таблицу 3.19).

Таблица 3.18 - Величины отраслевых удельных выбросов загрязняющих веществ в

атмосферу от источников производства кокса

Удельные

Концентрация

Загрязняющее

Технология

выбросы,

ЗВ на выходе,

Примечание

вещество

г/т кокса

мг/м³

Подготовка шихты

оксид углерода

3-100

200-600

маркер

Гаражи

диоксид азота

1-60

размораживания угля

оксид азота

0,1-5,2

диоксид серы

15-150

Подготовка шихты

угольная пыль

200-700

20-50

маркер

Коксование

пыль (сажа)

100-350

80-200

маркер

оксид углерода

900-5500

500-5000

диоксид азота

260-800

200-700

Дымовые трубы

оксид азота

40-700

коксовых батарей⁴⁾

диоксид серы

500-1500

Зависит от

120-1300

содержания

серы в шихте

угольная пыль

15-40

маркер

оксид углерода

4,6-30

маркер

диоксид азота

4,6-30

оксид азота

5-10

диоксид серы

2,5-10

Загрузка коксовых

батарей

сероводород

1,5-5,5

с применением гидро-

аммиак

0,5-6,0

(паро-) инжекции⁵⁾

цианистый водород

0,3-1,0

(неорганизованный)

бензол

1,5-8,5

фенолы

0,1-0,4

пиридин

0,01-0,3

нафталин

2,5-5,0

бенз(а)пирен

0,002-0,015

оксид углерода

5-100

маркер

Двери, люки, стояки

диоксид азота

0,1-1,0

коксовых батарей

оксид азота

0,01-0,9

(неорганизованный)

диоксид серы

2-18

сероводород

0,8-5

306

Продолжение таблицы 3.18

Удельные

Концентрация

Загрязняющее

Технология

выбросы,

ЗВ на выходе,

Примечание

вещество

г/т кокса

мг/м³

аммиак

1,5-40

цианистый водород

0,03-7

бензол

0,2-35

фенолы

0,02-2,7

пиридин

0,01-3

нафталин

1-25

бенз(а)пирен

0,005-0,25

коксовая пыль

300-750

маркер

оксид углерода

10-100

маркер

диоксид азота

1-40,0

оксид азота

0,1-3,5

диоксид серы

10-50

сероводород

2-10

Выдача кокса⁶⁾

аммиак

1-30

(неорганизованный)

цианистый водород

1-8

бензол

0,5-13

фенолы

0,5-2,5

пиридин

1-2,1

бенз(а)пирен

0,003-0,05

нафталин

2-25

коксовая пыль

50-350

Тушение

сероводород

5-40

кокса биохимически

аммиак

10-50

очищенной водой⁷⁾

цианистый водород

0,6-2,0

(башня тушения,

фенолы

1-5

неорганизованный)

оксид углерода

38-1000

Сортировка кокса

пыль (90 % очистки)

13,0

10-30

маркер

мокрого тушения

Сортировка кокса

пыль (90 % очистки)

780

20-150

маркер

сухого тушения

диоксид серы

0,05

оксид углерода

4600

100000-150000

маркер

Сухое тушение

сероводород

0,9

кокса

цианистый водород

0,1

(свечи УСТК)⁸⁾

аммиак

1,4

фенолы

0,2

пыль

Разгрузка УСТК

пыль

730

50-120

маркер

(вентсистемы)⁸⁾

диоксид серы

2,5

307

Продолжение таблицы 3.18

Удельные

Концентрация

Загрязняющее

Технология

выбросы,

ЗВ на выходе,

Примечание

вещество

г/т кокса

мг/м³

оксид углерода

1250

1000-4000

маркер

сероводород

0,8

цианистый водород

0,4

аммиак

2,0

фенолы

0,5

Охлаждение и очистка коксового газа

аммиак

80-150

сероводород

10-15

Конденсация паров из

цианистый водород

20-35

коксового газа.

фенол

2,5-5,0

Технологическое

бензол

120-150

оборудование

толуол

10-15

(воздушники)⁸⁾

ксилол

2-5

нафталин

2-5

оксид углерода

1-6

маркер

Перекачка коксового

газа

сероводород

5-12

Машинный зал

аммиак

3-6

(вентсистемы,

бензол

5-10

дефлекторы)⁸⁾

нафталин

1,0-2,5

Перекачка жидкостей

аммиак

4-6

Вентсистемы

бензол

0,1-0,5

помещений отделения

нафталин

конденсации

0,5-1,0

(насосные)⁸⁾

азота диоксид

0,5-35,0

азота оксид

0,1-5,5

Очистка коксового

углерода оксид

0,2-2,0

маркер

газа от аммиака

сероводород

0,5-1,2

с сушилкой

цианистый водород

10-20

сульфата аммония⁸⁾

аммония сульфат

15-25

100-300

серная кислота

0,01-0,03

азота диоксид

5- 85

100-250

азота оксид

1- 55

20-80

Уничтожение аммиака

круговым

углерода оксид

4-100

150-280

маркер

фосфатным способом

серы диоксид

3-25

80-160

(КФС) Дымовая труба

аммиак

0,3-1,0

реактора установки

сероводород

0,05-0,10

цианистый водород

0,01-0,05

308

Продолжение таблицы 3.18

Удельные

Концентрация

Загрязняющее

Технология

выбросы,

ЗВ на выходе,

Примечание

вещество

г/т кокса

мг/м³

сероводород

1,5-2,5

Очистка коксового

фенол

0,01-0,05

газа от бензола

Технологическое

цианистый водород

1,0-2,5

оборудование

бензол

15-25

бензольно-

толуол

2-5

скрубберного

ксилол

0,5-1,0

отделения

нафталин

0,1-0,3

(воздушники)⁸⁾

сероуглерод

0,5-1,0

сероводород

0,1-0,5

аммиак

10-15

Вентсистемы и

бензол

25-35

дефлекторы

помещений

толуол

2-5

бензольно-

ксилол

0,5-1,0

скрубберного

нафталин

0,5-1,0

отделения⁸⁾

цианистый водород

0,15-0,30

фенол

0,05-0,1

сероводород

30-50

аммиак

20-35

Конечное охлаждение

цианистый водород

150-250

коксового газа

бензол

50-150

Градирня цикла КГХ

фенол

5-10

нафталин

10-70

Биохимическая очистка

аммиак

1,0-2,0

сточных вод

фенолы

0,14-3,0

(отстойники, флотаторы,

цианистый водород

0,2-0,5

усреднители,

роданиды

0-3

маркер

аэротенки)⁹⁾

Примечания.

1 Величины удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по углекоксовому блоку, процессам

очистки коксового газа и установке биохимической очистки сточных вод рассчитаны в граммах выброса

на тонну валового кокса 6 % влажности.

2 Величины удельных выбросов относятся к источникам выбросов без учета атмосфероохранных

мероприятий за исключением специально оговоренных случаев. В частности, выбросы из воздушников

емкостного оборудования могут объединяться с помощью коллекторных систем, соединенных с

газопроводом коксового газа, и утилизироваться путем сжигания совместно с коксовым газом. Величины

удельных выбросов из этих источников имеют широкий интервал значений, бóльшие из которых

относятся к случаям отсутствия коллекторных систем.

3 Для источников, величины выбросов которых сильно зависят от состава шихты, состояния источников

эмиссии и уровня обслуживания, удельные выбросы даны в интервалах значений.

4 Содержание диоксида серы рассчитывается по известному содержанию сероводорода в сжигаемом газе,

содержание оксида углерода, оксидов азота и сажи определяется по результатам прямых измерений.

5 Выбросы сероводорода, аммиака, цианистого водорода и фенола при тушении кокса определяются

балансовым методом с использованием результатов анализа конденсата пара.

309

Таблица 3.19 - Удельные величины выбросов загрязняющих веществ разных заводов

в странах ЕС [103]

Выброс загрязняющего вещества, г/т кокса

Процесс

Твердые

СО

SO2

H2S

NH3

NOx

0,3-0,45

2,1-3,9

0,0009-0,9

<0,03

Загрузка

0,03-1,05

0,006-7,2

0,09

1,2

0,15-3,0

0,015-0,15

0,0018

0,009-0,15

0,003-0,045

Двери

0,03-0,6

0,15-0,9

0,015-0,09

0,0009

0,009-0,03

0,003-0,015

Люки

0,09

0,0003-0,6

0,0009-1,5

<0,0009

Стояки

0,0018-0,09

<0,021

40,5-60

0,6-3,6

0,6-2,4

<0,6

Выдача

>21

0,09

>13,5

9-15

6,6

0,45

Тушение

1,5

30-141

5,1-8,1

0,3-0,9

Рассев

0,6*

*) - при мокром тушении.

2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих

производство кокса, получены данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ

в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных

форм федерального статистического наблюдения

№ 2-ТП (воздух), а также на

основании данных инвентаризации стационарных источников выбросов загрязняющих

веществ в атмосферный воздух (таблица 3.20.).

310

Таблица 3.20

- Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

производстве кокса (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Единица

Форма № 2-ТП

Инвентаризация

подпроцесс

(маркерного)

измерения

(воздух)

выбросов ЗВ

вещества

Подготовка

углей

Азота диоксид

кг/т кокса

0,21-0,88

0,26-1,51

коксованию

Азота оксид

кг/т кокса

0,02-0,18

0,04-0,39

(размораживание,

Углерода оксид

кг/т кокса

0,1-5,3

0,6-11,9

погрузочно-разгрузочные

Серы диоксид

кг/т кокса

0,24-0,99

0,25-5,5

работы,

складирование,

Взвешенные

кг/т кокса

0,25-0,85

0,28-1,08

дробление,

дозировка,

вещества*

транспортирование),

технологические процессы

производства кокса (загрузка

камер коксования угольной

шихтой, трамбование шихты,

нагрев угольной шихты в

коксовых печах, отвод и

охлаждения

прямого

коксового газа из камер

коксования, выдача готового

кокса из печей, тушение

кокса, сортировка кокса на

фракции,

транспорти-

рование

отгрузка

потребителям),

очистка

коксового

газа,

биохимическая

очистка

сточных вод

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

3.3.3 Сточные воды

В технологии КХП используется большое количество воды. Источниками сточных

вод, образующихся при производстве кокса, служат:

- влага шихты, подаваемой на коксование (шихта 7-9 %-ной влажности);

- пирогенетическая влага шихты, подаваемой на коксование (2,5 % по массе

шихты);

- свежая техническая вода, используемая в технологических процессах;

- конденсаты пара, применяемого в технологических процессах;

- влага атмосферных осадков с огражденных площадок расположения

химоборудования.

Типы сточных вод, формирующихся при производстве кокса:

- фенольные - за счёт влаги шихты, пирогенетической влаги и конденсата пара,

выделяются в процессах коксования шихты и переработки продуктов коксования;

311

- шламовые - в процессах мокрой очистки газа и воздуха аспирационных и

вентиляционных систем;

- производственные стоки, к которым относятся продувочные воды чистых и

грязных оборотных циклов (при выведении из оборотных циклов части оборотной воды

с целью уменьшения концентрации загрязнений в оборотной воде за счёт подачи в цикл

свежей воды (подпитки)), а также сточные воды химводоподготовки, продувочные воды

котлов и др.;

- ливневые и поливомоечные воды - за счёт сбора и отведения с территории

ливневых, талых и поливомоечных вод.

Химзагрязненные (фенольные) сточные воды подаются на установку

биохимической очистки сточных вод (БХУ) следующими потоками:

- избыточные надсмольные воды отделения конденсации;

- продувочные воды цикла конечного охлаждения коксового газа.

Объемы водоотведения на БХУ для некоторых коксохимических предприятий

России приведены в таблице 3.21, характеристика сточных вод представленав

таблице 3.22.

Таблица 3.21 - Удельные объемы водоотведения на БХУ для некоторых предприятий

России по производству кокса, м³/т кокса

Предприятие

Водоотведение на БХУ

«Алтай-кокс»

0,52

ЗСМК

0,61

ПАО «Кокс», г. Кемерово

0,30

КХП ММК

0,44

МКГЗ, г. Видное

0,50

КХП «Уральская Сталь»

0,46

КХП «Северсталь»

0,62

КХП НЛМК

0,36

«Мечел-кокс»

0,36

КХП НТМК

0,97

Таблица 3.22 - Характеристика качественного и количественного состава сточных вод

производства кокса РФ

Единица

Состав сточных вод

Аспект/ингредиент

измерения

на входе в БХУ

на выходе с БХУ

Общий сток КХП

м³/ч

65-300

7-9,5

6,5-8,5

БПК5

мгО2/дм³

1000-2000

10-20

ХПК

мг/дм³

1500-4500

180-350

Взвешенные вещества

30-100

100-200

ТОС

700-1100

Фенол

мг/дм³

300-1000

0,02-0,1

Роданид (тиоцианат)

180-650

0-3

Азот (по Кьельдалю)

250-800

1-10

312

Окончание таблицы 3.22

Единица

Состав сточных вод

Аспект/ингредиент

измерения

на входе в БХУ

на выходе с БХУ

Аммонийный азот

180-800

1-30

Нитритный азот

Отс.

0,5-3

Нитратный азот

Отс.

5-35

Масла и смолы

50-150

2-6

Цианиды летучие

5-45

0,05-0,2

ПАУ* (6 Borneff)

1000-1800

0,1-45

* Полициклические ароматические углеводороды.

6 Borneff (BaP, BbF, BkF, BghiP, FLA, andIcdP) - это сумма флуорантрена, бенз[b]флуорантрена,

бенз[k]флуорантрена, бенз[a]пирена, индено[1,2,3-c,d]пирена и бенз[g,h,i]перилена.

Часть очищенной на БХУ воды направляется на мокрое тушение кокса,

оставшаяся часть, объемом не более 3-5 %, загрязненной биологическим осадком воды

после БХУ передается на городские очистные сооружения (ГОС),

При проведении комплекса мероприятий по использованию сточных вод в

оборотных циклах и сокращению водопотребления на отдельных коксохимических

предприятиях удается полностью ликвидировать передачу на городские очистные

сооружения и обеспечить бессточность производства

3.3.4 Отходы и побочные продукты

В процессе производства кокса на предприятии образуются отходы производства

и побочные продукты (фусы каменноугольные, кислая смолка, пыль коксовая и угольная,

шламы, масла, и др.)

Источниками образования фусов являются механизированные осветлители, в

которых происходит отстаивание надсмольной воды и смолы, а также сборники,

отстойники и хранилища смолы. В емкостном оборудовании при хранении жидких

коксохимических продуктов образуются шламы, которые представляют собой «жидкие

фусы».

Источниками образования отходов в виде коксовой и угольной пыли являются

установки пылеулавливания в системах аспирации углеподготовительного и коксового

цехов.

Отходом производства является кислая смолка, которая образуется при контакте

коксового газа с серной кислотой при очистке коксового газа от аммиака.

На БХУ при флотации образуются отходы в виде смолы первичных и фенольных

отстойников и масел. В таблице 3.23 приведены данные о количественных показателях

отходов коксохимического производства.

313

Таблица 3.23 - Основные отходы и побочные продукты коксохимического

производства, кг/т (по данным анкетирования)

Масса образующихся

отходов, кг/т продукции

По данным

Метод

Наименование

Класс

По

анкетирования

Источники

повторного

отходов

опасности

данным

в 2021 г.

образования

использования

ИТС 26-

(ПНООЛР/

2017

Форма № 2-ТП

(отходы)

Механизированные

осветлители,

Фусы

0,002-

0,2-3,1 / 0,2-

Присадка к

сборники,

каменноугольные

0,003

2,8

шихте

отстойники и

хранилища смолы

Сернокислотная

0,0006-

0,15-4,93 /

Присадка к

Кислая смолка

очистка коксового

0,0009

0,14-3,48

шихте

газа от аммиака

Сернокислотная

Кислая смолка

0,00024-

0,5-1,7 / 0,1-

Присадка к

очистка сырого

высокоопасная

0,00028

0,6

шихте

бензола

Передача на

Выдача,

0,00048-

1,0-9,5 / 0,7-

аглофабрику,

Коксовая пыль

транспортирование

0,00216*

6,0

присадка к

и рассев кокса

шихте

Прием,

0,000215-

0,062-0,82 /

Присадка к

Угольная пыль

транспортирование

0,000240

0,06-1,04

шихте

и измельчение угля

Полимеры

0,00025-

Присадка к

бензольного

Нет данных

0,00032

шихте

отделения

Масла

При регенерации

первичных

0,00019-

поглотительного

Присадка к

Нет данных

отстойников

0,00025

масла и хранении

шихте

биохимустановки

смолы

* При сухом тушении кокса.

3.3.5. Вторичные энергетические ресурсы

Ориентировочный энергетический баланс коксохимического

производства

приведен в таблице 3.24.

314

Таблица 3.24 - Энергетический баланс коксохимического производства (без учета

очистки коксового газа) на основе данных [122]*

На входе

На выходе

Энергоноситель

ГДж/т кокса

Энергоноситель

ГДж/т кокса

Уголь

40,19

Кокс

27,05

Обогрев коксовых печей

3,01

Коксовый газ

8,08

Химические реакции

0,32

Энергетические потери

3,33

Дополнительные продукты

2,56

(S0, смола и т. д.)

Отходы кокса после его

1,92

рассева

Коксовая пыль

0,26

Всего

43,52

Всего

43,20

* Выход кокса составляет 780 кг/т угля.

Основным энергетическим ресурсом в коксохимическом производстве является

коксовый газ

- высококалорийное топливо, которое может использоваться для

различных теплопотребностей [122] металлургического предприятия (см. рисунок 3.9).

Выход коксового газа составляет 400-450 м³/т кокса.

Коксовый газ может применяться на металлургическом комбинате в нескольких

целях:

- для повышения теплотворной способности других технологических газов,

предназначенных для применения в воздухонагревателях дутья и нагревательных печах

станов горячей прокатки, а также в других процессах, где требуется высокая

температура;

- для отопления коксовых печей;

- в доменной печи в качестве альтернативного восстанавливающего агента (при

наличии подобной технологии);

- в качестве основного топлива на электростанциях;

- в других отопительных системах отдельно или в смеси с низкокалорийными

газами.

Источником энергии на коксохимическом предприятии с сухим тушением кокса

является

водяной

пар,

получаемый

при

тушении

кокса

на УСТК

(паропроизводительность

0,4-0,5 т пара/т кокса). Параметры пара не позволяют

использовать его в целях производства электроэнергии, поэтому он используется на

технологические нужды предприятия.

315

• от приготовления шихты

• от загрузки и транспортировки

• доменного газа (косвенные выбросы от сжигания)

Выбросы в атмосферный

• от воздухонагревателей

воздух

• на литейном дворе при выпуске продуктов плавки

• от переработки шлака

• при транспортировке и разливке чугуна

• перелива воды от очистки доменного газа

Сточные воды

• от грануляции шлака

• от продувки систем охлаждения

•шлак

• колошниковая пыль сухая

Отходы и побочные

•шлам после после очистки доменного газа и

продукты

гидросмыва пыли

• скрап металлический

•скардовины

•спель графитовая

Акустическое воздействие

Рисунок 3.10 - Экологические аспекты доменного производства

3.4.1 Потребление ресурсов

Информация о потреблении ресурсов при производстве чугуна дана в таблицах

3.25 и 3.26.

Таблица 3.25 - Удельное потребление ресурсов при производстве чугуна в отрасли

(по данным анкетирования)

Потребление воды, м³/т

Топливо -

Технологические

Потребление

техническая вода на

природный газ,

газы (кислород),

электроэнергии, кВт·ч/т

технологические нужды (в

м³/т

т.ч. оборотных циклов)

По данным анкетирования в 2017 г.

4,9-27,4

64-116

77-138

18-40

По данным анкетирования в 2021 г.

4,8-25,3

5,8-100,0

30,0-135,5

28-34

Удельное потребление технической воды на процесс (в т.ч. оборотных циклов)

находится на высоком уровне, однако большая часть её находится в водооборотном

цикле, объем которого на предприятиях может достигать 100 %.

317

Таблица 3.26 - Удельный расход сырья (кг/т) при производстве чугуна в отрасли (по

данным анкетирования)

Расход

Сырьевые материалы

По данным

анкетирования в 2017 г.

анкетирования в 2021 г.

Агломерат

620-1692

888,2-1193,0

Окатыши

326-869

305,7-901,6

Кокс

358-487

397,7-481,1

Коксовая мелочь

1,2-26,6

Нет данных

Добавки

77-208

0-3,5

Угли

32-48

Нет данных

Руда

4,9-18,4

0-19,8

Металлодобавки

5,3-21,5

Нет данных

Флюсы

2,6

Нет данных

ВСЕГО

1043-2423

2230

3.4.2 Выбросы в атмосферу

Доменное производство характеризуется наличием организованных и

неорганизованных выбросов пыли и газов в атмосферу, в т.ч. выбросов от переработки

шлака (см. таблицы 3.27, 3.28).

Организованными источниками эмиссий в окружающую среду служат: дымовые

газы воздухонагревателей, имеющие характерный для процессов сжигания

газообразного топлива состав; аспирационные системы литейных дворов доменных

печей и бункерной эстакады; выбросы от переработки шлаков для процессов

придоменной грануляции.

Таблица 3.27 - Данные по материальным потокам для доменных печей в странах ЕС

[103]

Вход

Выход

Сырьевые материалы

Эмиссии и отходы

Агломерат

кг/т

116-1621

Энергия

чугуна

Железная руда

0-684

Доменный газ

МДж/т

3377-

чугуна

6061

Окатыши

0-972

Электроэнергия

40-91

Кокс

282-515

Отходы и побочная продукция

Возврат

0-106

Шлак

кг/т

150-346,6

Известняк/известь

0-80

Пыль колошникового

чугуна

3,4-18

газа

Вдувание в фурмы

Шлам колошникового

2-22,3

газа

Жидкое топливо

кг/т

0-116

Пыль от

0,6-5,1

чугуна

обеспыливания

литейного двора

318

Окончание таблицы 3.27

Вход

Выход

Уголь

0-232

Использованные

0,3-5,9

огнеупоры

Коксовый газ

0-46,9

Сточные воды

м³/т

0,0096-

чугуна

13,736

Природный газ

0-5,6

Кислород

0-85,1

Прочее ¹⁾

0-73,5

К воздухонагревателям

Доменный газ

МДж/т

1,2-2287

Коксовый газ

чугуна

0,024-817

Природный газ

0-819

Конвертерный газ

0,124-259

Энергия

Электроэнергия

МДж/т

107-850

чугуна

Прочее

Кислород

м³/т

4,6-67

Азот

чугуна

33-59

Пар

14,8-435

Сжатый воздух

0,008-35

Охлаждающая вода ²⁾

0,37-22,9

Техническая вода ³⁾

0,28-13

¹⁾ Прочее включает пластмассы, масла, жиры, эмульсии и т. д.

²⁾ Вода, которая не имеет непосредственного контакта в процессе.

³⁾ Вода как часть процесса.

Различия в уровнях охлаждающей воды и сточных вод отражают прямоточные и оборотные системы.

Таблица 3.28

- Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в доменном

производстве [103], г/т продукции

Масса ЗВ в отходящих газах

Технологический этап /

Наименование ЗВ

после очистки

источник выброса

Диапазон

Среднее

Пыль неорганич. суммарно

Бункерная эстакада -

0,172-36,6

4,4

MgO

сухая очистка -

0,096-15

1,66

Mn и его соединения

циклон, фильтр рукавный

0,0092-2

0,022

NO2

34-600

8,1-78

Подготовка дутья

2238-6000

4900

SO2

50-254

200

Литейный двор -

сухая очистка -

242

SO2

циклон, электрофильтр или

33,6

Пыль неорганическая суммарно

рукавный фильтр

137,9-490,0

319

Окончание таблицы 3.28

Масса ЗВ в отходящих газах

Технологический этап /

Наименование ЗВ

после очистки

источник выброса

Диапазон

Среднее

MgO

0,129-0,271

Mn и его соединения

0,0061-0,0219

2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих

производство чугуна, были собраны данные по выбросам загрязняющих (маркерных)

веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании

данных форм федерального статистического наблюдения № 2-ТП (воздух), а также на

основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих

веществ в атмосферный воздух (таблица 3.29.).

Таблица 3.29

- Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

производстве чугуна (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Единица

Форма № 2-ТП

Инвентаризация

подпроцесс

(маркерного)

измерения

(воздух)

выбросов ЗВ

вещества

Прием и хранение

Азота диоксид

кг/т чугуна

0,01-0,53

0,004-0,07

сырья, дозирование,

Азота оксид

кг/т чугуна

0,003-0,26

0,001-0,041

отсев мелочи, загрузка

Углерода оксид

кг/т чугуна

0,8-4,1

0,9-4,0

печи,

подготовка

Серы диоксид

кг/т чугуна

0,05-0,24

0,05-0,25

дутья,

выплавка

Взвешенные

кг/т чугуна

0,19-0,47

0,33-0,58

чугуна,

разливка

вещества*

товарного чугуна на

разливочных

машинах, обработка

доменного

шлака,

очистка

доменного

газа и утилизация его

химической энергии,

утилизация

избыточного давления

доменного

газа,

транспортировка

жидкого

чугуна

сталеплавильный цех,

установки водоочистки

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

Основные выбросы при производстве чугуна связаны с работой

воздухонагревателей (таблица 3.28). Выход дымовых газов на воздухонагревателях

составляет приблизительно от 100 тыс. до 500 тыс. нм³/ч или в удельных единицах -

400-1500 нм³/ч чугуна. Концентрации выбросов SO2 находятся в диапазоне от 4 до

154 мг/нм³ в зависимости от применяемого газа, что соответствует 1,6-154 г/т чугуна.

320

Содержание оксидов азота составляет

(1,7÷6,6)10^-4 %

[123]. Содержание пыли в

выбросах от воздухонагревателей составляет 1-12 мг/нм³, что соответствует 0,4-18 г/т

выплавленного чугуна [103].

Приоритетными веществами в выбросах доменного производства являются

оксиды азота и оксид углерода, а также дисперсная пыль, образующаяся при выпуске

чугуна на литейном дворе, и при дозировании и загрузке шихты в доменную печь. Меры

по снижению выбросов в первую очередь направлены на выбросы управление

эмиссиями пыли.

Аспирационные газы, отбираемые из подбункерных помещений доменных цехов,

содержат пыль в количестве 2-5 г/м³, для очистки от которой в основном используются

электрофильтры, что позволяет снизить содержание пыли до 60-80 мг/м³. Выбросы

литейного двора, содержащие пыль и газы, также очищаются в электрофильтрах с

эффективностью пылеулавливания

93-96 % (возможно применение рукавных

фильтров).

При работе доменной печи в результате горения кокса и восстановительных

процессов образуется доменный газ в количестве от 1500 до 2500 м³/т; его состав

зависит от вида выплавляемого чугуна или ферросплава, технологии доменной плавки,

поэтому характеризуется диапазоном значений параметров (таблица 3.30).

Таблица 3.30 - Примерный состав доменного газа после двухстадийной очистки [113]

Удельные

Компонент

Ед. измерения

Значение

Ед. измерения

выбросы

Пыль

мг/нм³

1-10

1-20

H2S

17-26

Металлы:

г/т чугуна

мг/нм³

0,10-0,29

0,2-0,37

0,01-0,05

0,02-0,07

0,03-0,17

0,07-0,22

СО

20-28

300-700

СO2

17-25

400-900

кг/т чугуна

об. %

1-5

1-7,5

остальное

Доменный газ является вторичным энергетическим ресурсом и после

многоступенчатой очистки поступает в газовую сеть предприятия.

Пыль и шлам от очистки доменного газа

Доменный газ подвергается многоступенчатой очистке от пыли (рисунок 3.11).

Сначала в сухом пылеуловителе отделяется крупная часть колошниковой пыли

размером более 50 мкм (грубая очистка). После мокрой газоочистки (скрубберы или

скрубберы Вентури) от доменного газа отделяют более тонкую пыль (полутонкая

очистка), на третьей ступени (в дроссельной группе) отделяются очень дисперсные

фракции (тонкая очистка), которые в виде шлама поступают в радиальные отстойники.

321

грубая

полутонкая

тонкая

очистка

•в сухих

•в мокрых

•в дроссельной группе

пылеуловителях до

пылеуловителях

или мокрых трубчатых

концентрации пыли

(скрубберах и

электрофильтрах до

< 3-10 г/м³

скрубберах Вентури)

концентрации пыли

до концентрации пыли

< 10 мг/м³

< 0,5 г/м³

Рисунок 3.11 - Многоступенчатая система очистки доменного газа

Очистка аспирационных газов осуществляется, как правило, в электрофильтрах,

реже в рукавных фильтрах. На ПАО «НЛМК», например, реализована модульная

аспирационная установка с использованием рукавных фильтров для литейного двора

доменной печи

№ 4 (2,1 млн тонн чугуна/год), что обеспечивает эффективность

газоочистки 99,7 %.

Согласно европейским требованиям уровень эмиссии, соответствующий

требованиям НДТ, составляет:

- для пыли - < 10 мг/нм³;

- для диоксида серы SO2 - < 200 мг/нм³;

- для оксидов азота NOx (в пересчете на NO2) - < 100 мг/нм³.

3.4.3 Сточные воды

На охлаждение доменной печи расходуется значительное количество воды - до

30 м³/ т чугуна [123]. В доменных цехах загрязненные сточные воды образуются при

очистке доменного газа, на разливочных машинах чугуна, в газопроводах коксового и

смешанного газа, при грануляции доменного шлака, гидроуборке пыли в подбункерных

помещениях.

При очистке 1000 м³ газа образуется 4-6 м³ сточных вод, содержащих пыль

(частицы руды, кокса, известняка, агломерата), химические соединения (сульфаты,

хлориды), а также растворенные газы.

Расход воды на одну разливочную машину чугуна составляет около 350 м³/ч.

В сточных водах разливочных машин содержатся осколки застывшего чугуна, окалина,

коксовая мелочь, графит, негашеная известь и известняковый шлам, что приводит к

высокой степени щелочности стоков. Количество сточных вод при этом составляет 70-

80 % потребляемой воды.

В результате охлаждения газа в трубопроводах образуется конденсат в

количестве

20-40 дм³ на

1000 м³ газа. Конденсат из газопроводов коксового и

смешанного газа содержит аммиак, фенолы, цианиды, нафталин, масла, смолы, серу.

При грануляции доменного шлака расходуется до 3 м³ воды на 1 т жидкого чугуна.

В сточных водах содержатся сульфаты, сероводород, хлориды.

Загрязненные сточные воды доменного производства, как правило, не

сбрасываются в естественные водоемы, а используются в оборотном водоснабжении.

322

Организация оборотной системы водоснабжения доменного производства

Вода после мокрой очистки доменного газа (см. рисунок 3.12) обычно очищается

в радиальных отстойниках (обычно блок из двух или четырех отстойников с одним

распределительным колодцем), охлаждается на градирнях и вновь возвращается в

технологический цикл. Гидравлическая нагрузка на отстойники при осветлении сточных

вод достигает 2,5 м³/(м²*ч). Для улучшения осветления воды применяют реагентные

методы коагуляции, что позволяет довести нагрузку до 4 м³/(м²*ч) и выше поверхности

отстойника.

Рисунок 3.12 - Оборотная схема водоснабжения доменного цеха [103]

При грануляции расплавленного шлака имеют место выбросы H2S и SO2, которые

являются потенциальными источниками запаха и вызывают коррозию оборудования.

Диапазон удельных выбросов составляет 1-320 г H2S/т жидкого чугуна и 1-150 г SO2/т

жидкого чугуна. Вода, используемая в процессе грануляции, собирается и повторно

возвращается в цикл.

Широкое распространение получили объединенные оборотные циклы

водоснабжения газоочисток доменного и сталеплавильного цехов [123].

323

3.4.4 Отходы и побочные продукты

Перечень отходов и побочных продуктов, образующихся в процессе выплавки

чугуна, а также обращение с отходами и побочными продуктами, представлен в

таблице 3.31.

Таблица 3.31 - Перечень отходов и побочных продуктов, образующихся при выплавке

чугуна (по данным анкетирования)

Объем образования, кг/т продукции

По данным

Наименование отхода

По данным

анкетирования в 2021 г.

Обращение с отходами

ИТС 26-2017

Форма № 2-

ПНООЛР

ТП (отходы)

Шлак доменный

204-830

298-550

236-493

Утилизация с получением

основной не

побочной продукции

гранулированный

«Щебень доменный

фракционированный для

дорожного строительства»;

утилизация потребителю в

качестве шлакового щебня;

использование при ликви-

дации горных выработок

Шлак доменный

140

90-179

145

Реализация как побочная

гранулированный

продукция;

Использование при

ликвидации горных

выработок

Пыль колошниковая

5,5-33

26,0-33,2

19,2-32,0

Утилизация в процессе

при сухой очистке

агломерациив качестве

доменного газа

добавки в шихту

Пыль газоочистки

1,6-8

18,2

1,7

Утилизация в процессе

черных металлов

агломерации

незагрязненная

Лом футеровок печей и

1,1-3,5

2,5

1,0

Переработка для

печного оборудования

собственных нужд или

производства чёрных

реализации;

металлов

утилизация в огнеупорном

производстве;

использование при

ликвидации горных

выработок

Лом и отходы,

1,4-24

0,7

Рециклинг - в

содержащие

конвертерной плавке либо

незагрязненные

в электропечах

черные металлы в

виде изделий, кусков,

несортированные

324

Окончание таблицы 3.31

Объем образования, кг/т продукции

По данным

Наименование отхода

По данным

анкетирования в 2021 г.

Обращение с отходами

ИТС 26-2017

Форма № 2-

ПНООЛР

ТП (отходы)

Отходы (осадки)

0,8-19

6,4-37,1

4,5-23,0

Утилизация в процессе

механической очистки

агломерации в качестве

(осветления) воды

добавки в шихту;

систем мокрой

размещение

газоочистки

производств чугуна и

стали с

преимущественным

содержанием оксидов

железа

Скрап чугунный

0,7-22,5

0,9-4,6

0,6

Утилизация в

незагрязненный

сталеплавильном

производстве

Пыль коксовая

0,032-0,1

Нет данных

Утилизация в производстве

газоочистки при

агломерата в качестве

сортировке кокса

углеродосодержащей

добавки

Пыль при разливке

На литейном дворе может выделяться 0,6-5,1 кг пыли /т жидкого чугуна, которую

собирают при очистке газов в рукавном или электрофильтрах для повторного

использования в агломерационной шихте.

Пыль и шлам от очистки доменного газа

Для очистки доменного газа применяется многоступечатая схема, с сухим

пылеуловителем на первой стадии, при этом образуется 5-30 кг сухой пыли/т жидкого

чугуна, которая поступает в агломерационную шихту. На второй и третьей стадии при

мокром способе очистки доменного газа формируется 2-25 кг шламов/т жидкого чугуна.

Сгущенный шлам направляют в пруды-отстойники или шламохранилища для

предварительного отстаивания, а далее в шламовые карты для естественного

обезвоживания (с полным или частичным применением в аглошихте, если содержание

оксида цинка не превышает допустимых пределов).

3.4.5 Вторичные энергетические ресурсы

На рисунке 3.13 представлены потенциальные источники вторичных

энергетических ресурсов доменного процесса.

325

Источники ВЭР доменного

производства

доменный

физическое

тепло

газ в

физическое

тепло

охлаждаю-

отходящих

качестве

тепло чугуна

тепло шлака

доменного

щей воды

газов

топлива

газа

воздухона-

гревателей

(15 - 20 % от

расхода тепла

на подогрев

дутья)

Рисунок 3.13 - Источники ВЭР доменного производства

Наиболее мощным вторичным энергетическим ресурсом является доменный

(колошниковый) газ - за счет его сжигания в энергетическом балансе металлургических

предприятий покрывается 35-45 % теплопотребностей. Характеристика доменного газа

дана в таблице 3.32.

Таблица 3.32 - Характеристика доменного (колошникового) газа

Наименование параметра

Значение

Температура, °C

120-350

Выход, м³/т чугуна

1500-2500

Теплота сгорания, МДж/м³

Давление на колошнике, МПа

До 4

Температура доменного газа в зависимости от условий ведения плавки (вида

комбинированного дутья) и вида выплавляемого чугуна на выходе из печи составляет

120-350 °C. Очищенный от пыли колошниковый газ применяется в доменных

воздухонагревателях, энергетических котлах, для отопления зажигательных горнов

агломерационных машин, нагревательных колодцев и печей прокатного производства.

Доменный газ, обладая избыточным давлением, используется в газовых

бескомпрессорных турбинах (ГУБТ). ГУБТ и технология ее применения впервые

разработана в СССР в 1951 г., изготовлена на Невском машиностроительном заводе и

установлена на доменной печи ММК в 1956-1962 гг. На Уральском турбинном заводе с

1970 по 1990 гг. было произведено 20 ГУБТ, из которых 5 поставили в Японию, 2 - в

Индию и 1 - в Италию. В настоящее время в США, Японии, Великобритании, Франции,

Германии имеются десятки газотурбинных установок, работающих на колошниковом

газе. Германия, установив газовые турбины на всех крупных доменных печах, ежегодно

вырабатывает на них до 360 млн кВт·ч электроэнергии.

К ВЭР доменного производства относится также теплота отходящих газов

воздухонагревателей (температурой 300-500 °C), составляющая 15-20 % от ее расхода

на подогрев доменного дутья. Этот ресурс может быть использован для выработки пара,

горячей воды или для подогрева доменного газа перед входом в газовую турбину.

326

3.5.1 Потребление ресурсов

Таблица 3.33

- Удельное потребление ресурсов в конвертерном производстве

отрасли (по данным анкетирования)

Потребление воды, м³/т

Потребление

Топливо -

Технологические

техническая вода на

электроэнергии,

природный газ,

газы (кислород),

технологические нужды (в

кВт·ч/т

м³/т

т.ч. оборотных циклов)

По данным анкетирования в 2017 г.

19,04-72,4

1,09-11

60-132

0,94-24

По данным анкетирования в 2021 г.

58,1-75,9

3,7-6,0

47,4-66,2

Нет данных

Удельное потребление технической воды на процесс (в т.ч. оборотных циклов)

определяется потребностями процесса, при этом водооборот организован либо на

основе локальных оборотных циклов, либо в замкнутой системе водооборота

предприятия.

Таблица 3.34 - Удельный расход сырья (кг/т) в конвертерном производстве отрасли

(по данным анкетирования)

Расход, кг/т стали

Сырьевые материалы

По данным

анкетирования в 2017 г.

анкетирования в 2021 г.

Чугун

472-1082

834,8-940,0

Лом

20-585

160,0-265,5

Известь

31-72,3

45,0-63,3

Известняк

0,04-8,174

0-15,0

Доломит

5,2-50,4

1,4-14,5

Окатыши

1,9

Нет данных

Ферросплавы

5,6-19

9,0-12,9

Скрапы

59,5

0-50,0

Стружка

17,0

Нет данных

Окалина

0,1-5,0

Кокс

0,04-0,4

0,08-2,0

Коксовая мелочь

0,161-2,83

1,6-3,0

Угли

5,24-16,84

5,1-8,9

Агломерат

0,01-1,25

0,8-2,0

ВСЕГО

1153-1237

1058-1382

3.5.2 Выбросы в атмосферу

Конвертерное производство стали является источником выбросов пыли, газовых

компонентов, образования твердых отходов / побочных продуктов и сточных вод (см.

таблицы 3.35, 3.36).

Выбросы при работе кислородных конвертеров образуются в ходе:

328

- загрузки конвертеров шихтовыми материалами;

- продувки шихты кислородом;

- выпуска жидкой стали и шлака из конвертера.

Неорганизованные (рассеянные) выбросы происходят в течение всех

перечисленных процессов, когда отходящие газы не полностью улавливаются.

Таблица 3.35 - Данные по материальным потокам для конвертеров в странах ЕС [103]

Вход

Выход

Сырьевые материалы

Продукты ¹⁾

Жидкий чугун

800-950

Непрерывнолитые

кг/т

1000,0

Лом

150-300

заготовки

жидкой

Кокс

кг/т

0-0,4

Слитки

стали

Известь

жидкой

30-67

Энергия

Доломит

стали

0-28,4

Конвертерный газ

МДж/т

350-700

Легирующие

1,3-33

Пар

жидкой

24-335

стали

Газы

Выбросы

Кислород

м³/т

49,5-70

Пыль

14-143

Аргон

жидкой

0,55-1,2

0,01-0,075

Азот

стали

2,3-18,2

15,15

г/т

0,01-2,72

жидкой

Энергия

0,17-0,98

стали

Электроэнергия

МДж/т

35-216

0,3-1,56

Природный газ

жидкой

49,5-730

NOx

8,2-55

Коксовый газ

стали

0-800

393-7200

ПАУ

мг/т

жидкой

стали

Общий пар

МДж/т

13-150

ПХДД/Ф

мкг

0,043-0,094

жидкой

I-TEQ/ т

стали

жидкой

стали

Сжатый воздух

нм³/т

8-26

Остатки производства (отходы / побочная

жидкой

продукция)

стали

Вода

м³/т

0,8-41,7

Шлак:

3-40

жидкой

от десульфурации

85-165

стали

конвертерный от

9-15

внепечной обработки

кг/т

4-5,7

стали от непрерывной

жидкой

разливки

стали

Выплески

2,8-15

Пыль

0,75-24

Окалина

2,3-7,7

Сточные воды

м³/т

0,3-6

жидкой

стали

¹⁾ Сумма продуктов (слябы, блюмсы, заготовки или слитки).

329

Таблица 3.36

- Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в конвертерном

производстве [103], г/т продукции

Наименование ЗВ

Масса ЗВ в отходящих газах после очистки

1979-5651

NO2

28-320

6-70

SO2

15-290

Взвешенные вещества (пыль

113-350

неорганическая суммарно)

2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих

производство стали в конвертерах, были собраны данные по выбросам загрязняющих

(маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены

на основании данных форм федерального статистического наблюдения

№ 2-

ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации стационарных источников и

выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.37).

Таблица 3.37

- Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

производстве стали в конвертерах (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Ед.

Инвентари-

Форма № 2-

подпроцесс

(маркерного)

измерения

зация

ТП (воздух)

вещества

выбросов ЗВ

Прием жидкого чугуна, усреднение

Азота диоксид

кг/т стали

0,02-0,17

0,04-0,35

жидкого чугуна в стационарном

Азота оксид

кг/т стали

0,004-0,06

0,006-0,072

миксере, перелив из чугуновозных

Углерода

кг/т стали

0,14-4,79

0,14-4,82

ковшей или чугуновозных ковшей

оксид

миксерного типа в чугунозаливочные

Серы диоксид

кг/т стали

0,005-0,24

0,007-0,092

ковши, подготовка твердой металли-

Взвеш.

кг/т стали

0,03-0,27

0,10-0,34

ческой шихты и шлакообразующих

вещества*

материалов, десульфурация чугуна,

прием и подготовка ферросплавов,

выплавка стали, выпуск расплава из

конвертера в сталеразливочный ковш,

присадка ферросплавов, раскислите-

лей и других добавок, внепечная

обработка расплава, подготовка стале-

разливочных и промежуточных ков-

шей, разливка стали на МНЛЗ или в

изложницы

(слитки),

обработка

непрерывно-литых

заготовок

слитков, переработка и утилизация

шлаков сталеплавильного производ-

ства, установки газо- и водоочистки

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

330

Блок-схема процесса конвертерного производства стали с указанием источников

выбросов приведена на рисунке 3.15.

Рисунок 3.15 - Блок-схема процесса конвертерного производства стали с

указанием источников выбросов [103]

Основным отходящим газом является конвертерный газ, последующее его

удаление и обеспыливание осуществляется системой устройств и аппаратов первичного

обеспыливания в составе газоход, котел-утилизатор, наклонный газоход, скруббер

Вентури с каплеуловителем, свеча или газгольдер).

Приоритетными веществами в выбросах конвертерного производства являются

оксид углерода и взвешенные вещества (пыль неорганическая), меры по снижению

выбросов в первую очередь направлены на управление эмиссиями пыли.

При работе в режиме полного дожигания выбросы пыли в атмосферу находятся в

диапазоне 25-100 мг/нм³ после очистки, выход продуктов сгорания достигает 2000-

3000 нм³/т (что дает величину выбросов пыли в среднем 180 г/т жидкой стали).

В выбросах в воздух при переливе чугуна из ковша в заливочный ковш, в

процессах десульфурации, последующего отделения шлака образуется до 10 г/нм³(или

1000 г/т стали) пыли. Эффективная локализация выбросов от предварительной

обработки расплава чугуна достигается с помощью применения пылезащитных кожухов.

Собранные с их помощью газы очищаются в скрубберах, трубах Вентури, циклонах,

рукавных фильтрах, электрофильтрах.

Другие источники выбросов в процессе производства стали в кислородных

конвертерах, включая внепечную обработку стали и непрерывную разливку, дают

удельные показатели выбросов в диапазоне 1-275 г/т стали, после очистки 0,1-50 r/т

стали.

Неорганизованные (рассеянные) выбросы конвертерного производства стали

эвакуируются системой вторичного обеспыливания.

331

Система вторичного обеспыливания состоит из вытяжного зонта, расположенного

непосредственно над горловиной конвертера в наклонном положении, и кожуха вокруг

конвертера. Расход отходящих газов вторичного обеспыливания составляет 300 000-3

500 000 нм³/ч, а очистка выполняется в большинстве случаев с помощью рукавных

фильтров, реже - электрофильтров. Удельный расход электроэнергии на транспорт

такого количества газа составляет 0,72-13 МДж/т стали.

Эффективность вторичного обеспыливания (с учетом процессов улавливания и

эвакуации) конвертерной плавки составляет: при заливке жидкого чугуна - 89-99 %, при

загрузке лома - 24-64 %, при продувке - 89-99 %; при выпуске стали - 49-55 %.

Достигаемые уровни остаточной запыленности при вторичном обеспыливании при

использовании электрофильтра около

30 мг/нм³, рукавного фильтра - менее

13 мг/нм³.

В результате работы систем вторичного пылеулавливания образуется 0,5-1,2 кг/т

стали уловленной пыли [103].

На ПАО «ММК» реализована автоматизированная централизованная система

аспирации и обеспыливания 1400 тыс. м³/ч неорганизованных выбросов конвертерного

цеха, включающая 2-е ступени очистки (24 циклона и напорный рукавный фильтр), что

обеспечивает очистку выбросов до остаточной запыленности 20-30 мг/м³. Уловленная

пыль в количестве

10 тыс. т/год возвращается в агломерационный цех для

использования в шихте [124].

3.5.3 Сточные воды

В конвертерном производстве вода используется:

- для очистки конвертерного газа (скрубберная вода), после очистки воду

возвращают в цикл;

- для вакуумной обработки (5-8 м³/т жидкой стали), эти сточные воды очищают

вместе с другими потоками от прокатных станов и возвращают в цикл;

- для прямого охлаждения при разливке стали на МНЛЗ или в изложницы (5-

35 м³/т жидкой стали), эти сточные воды очищают вместе с другими потоками от

прокатных станов и возвращают в цикл.

Для оптимизации использования сточных вод на металлургическом заводе

предпочтительным подходом является локальная очистка и организация оборотных

циклов. К примеру, водоснабжение конвертерного цеха ПАО «ММК» осуществляется по

оборотной схеме, в которую входят 4 цикла (см. рисунок 3.16).

332

"Чистый" оборотный цикл для

•3 башенные градирни

охлаждения оборудования

•насосная станция

производительность 15000 м³/ч

"Грязный" оборотный цикл

водоснабжения газоочисток для

•3 радиальных отстойника

очистки шламовых стоков

•насосное оборудование

газооочистки ККЦ

•градирня

производительность 4000 м³/ч

•первичный горизонтальный

"Грязный" оборотный цикл

отстойник

водоснабжения машины

•шламовая насосная станция

непрерывного литья заготовок для

•2 радиальных отстойника

очистки маслоокалиносодержащих

•кварцевые фильтры

стоков

•градирня

производительность 1800 м³/ч

•насосное оборудование

Оборотный цикл установки

•вентиляторная градирня

порционного вакуумирования стали

•насосные агрегаты

для охлаждения оборудования

производительность 1800 м³/ч

Рисунок 3.16 - Оборотная схема водоснабжения конвертерного цеха

ПАО «ММК» [124]

На ПАО «НЛМК» с

2009 г. действует полностью замкнутый (бессточный)

оборотный цикл водоснабжения.

3.5.4 Отходы и побочные продукты

- Основной перечень отходов производства и побочных продуктов, образующихся

при выплавке, обработке и разливке стали, представлен ниже (а также в таблице 3.38),

кг/т жидкой стали:

- конвертерный шлак - 85…165;

- шлак от десульфурации - 3…21 (данный шлак частично используется при

строительстве полигонов или просто размещается на полигонах промышленных

отходов);

- мелкая и грубая пыль - 0,75…24;

- шлак от внепечной обработки -

9…15 (возможно применение в

производственном рециклинге);

- брызги металла - 2,8…15;

- шлак при непрерывной разливке - 4…5;

- окалина при непрерывной разливке на МНЛЗ или в изложницы - 2,3…6,4.

333

Таблица 3.38 - Объем образования отходов и побочных продуктов в конвертерном

производстве, кг/т продукции (по данным анкетирования)

Объем образования,

кг/т продукции

По данным

Наименование отхода

анкетирования в 2021 г.

Обращение с отходами

По данным

ИТС 26-

Форма №

2017

ПНООЛР

2-ТП

(отходы)

Шлак конвертерного

114,6-191,8

123,9-223,1

138,9-173,9

Рециклинг в

производства

сталеплавильном

производстве;

использование при

ликвидации горных

выработок;

использование для

дорожного строительства

Окалина при непрерывном

Нет данных

литье заготовок

Скрап чугунный

Нет данных

незагрязненный

Рециклинг - вторичное

Скрап стальной

11-34

31,4

5,1

использование в качестве

незагрязненный

металлошихты

Лом и отходы,

9,58-24,1

12,9-18,2

12,3-12,7

содержащие

незагрязненные черные

металлы в виде изделий,

кусков, несортированные

Отходы (осадки)

11,72-22,29

17,8-18,6

7,3-17,3

Реализация в качестве

механической очистки

побочной продукции

(осветления) воды систем

мокрой газоочистки

производства стали с

преимущественным

содержанием оксидов

железа

Отходы (осадки)

0,56-17,82

Нет данных

Рециклинг - утилизация в

механической очистки

процессе агломерации;

(осветления) воды систем

переработка для

мокрой газоочистки

собственных нужд;

производств стали с

реализация сторонним

преимущественным

организациям

содержанием оксидов

кальция и алюминия

334

Окончание таблицы 3.38

Объем образования,

кг/т продукции

По данным

Наименование отхода

анкетирования в 2021 г.

Обращение с отходами

По данным

ИТС 26-

Форма №

2017

ПНООЛР

2-ТП

(отходы)

Лом футеровок печей и

2,95-17,06

6,3-6,7

0,05-3,12

Рециклинг - утилизация в

печного оборудования

огнеупорном производстве;

производства чёрных

использование при

металлов

ликвидации горных

выработок

Пыль газоочистки

0,27-5,65

1-5,6

0,8-1,03

Рециклинг - утилизация в

неорганизованных

процессе агломерации;

выбросов конвертерного

переработка для

производства

собственных нужд;

реализация сторонним

организациям;

размещение

Пыль газоочисток при

0,2

Нет данных

Переработка для

десульфурации чугуна

собственных нужд или

реализация

Пыль миксерного

0,002-0,13

Нет данных

Переработка для

отделения (пыль

собственных нужд или

чугунная)

реализация

Отходы известняка,

1,9-311

6,6

5,9

Утилизация в процессе

доломита и мела в

агломерации

кусковой форме

практически неопасные

Переработка конвертерных

шлаков является обязательным элементом

обращения с отходами, так как позволяет исключить образование отвалов и связанное

с этим отчуждение сельскохозяйственных угодий, устранить неизбежное в условиях

шлаковых отвалов образование пыли, загрязнение водного и воздушного бассейнов.

Основными путями утилизации конвертерных шлаков является извлечение из них

металла, фракционирование, использование в производственном рециклинге (для

интегрированных предприятий - в агломерационном и доменном производствах), в

глобальном рециклинге (для дорожного строительства, промышленного и гражданского

строительства, для производства цемента), в качестве материалов для рекультивации

[125].

Ввиду востребованности шлаковой продукции конвертерные шлаки имеют статус

побочной продукции, а не отхода.

На ПАО «Северсталь», ПАО «НЛМК» конвертерный шлак после дробления и

сортировки используют непосредственно в доменной печи (фракция крупнее 10 мм) и

аглошихте (фракция 0-10 мм) [126]. Кроме того, смесь сталеплавильных шлаков,

335

полученную после дробления и магнитной сепарации, применяют в виде

сталеплавильного скрапа с повышенным содержанием железа, в том числе

металлического, также в доменной и агломерационной шихте.

Конвертерные шлаки перерабатываются на многих металлургических

предприятиях, в том числе на ПАО «НЛМК», ПАО «Северсталь», в АО «Евраз НТМК», в

ПАО «ММК», с получением строительных материалов (щебня, шлаковой муки, фосфат-

шлака) и извлечением значительного количества металла [125].

Пыль и шламы, собранные после систем первичного и вторичного обеспыливания

в конвертерном производстве, могут содержать примеси тяжелых металлов, в

особенности цинка, источником которого является главным образом лом, загружаемый

в конвертер.

Для выполнения требований по производственному рециклингу пыли следует

использовать лом с низким содержанием цинка. Для вовлечения в хозяйственный

оборот цинксодержащей пыли необходима разработка технологий переработки таких

отходов с извлечением прежде всего цинка.

3.5.5 Вторичные энергетические ресурсы

Конвертерный газ сталеплавильного производства является вторичным

энергетическим ресурсом. Его усредненный состав при плавке с верхней и нижней

продувкой может быть охарактеризован следующим образом, %: 67-79 СО, 13-16 СО2,

5-14 N2, 0-3 Н2, 0-3 Н2О. Температуре на выходе из конвертера равна 1400-1600 °C.

Теплота сгорания газа составляет

8,4-9,2 МДж/м³. Выход конвертерного газа

оценивается в 60-80 м³/т стали.

Для утилизации энергии конвертерных газов возможно применение трех систем:

- с полным дожиганием и утилизацией тепловой энергии;

- частичным дожиганием и утилизацией тепловой энергии;

- без дожигания газа и использованием его как топлива в энергетическом балансе

предприятия.

В системе полного дожигания технологический газ после выхода из конвертера

сжигается в газоотводящем тракте. Энергия утилизируется путем использования

физического тепла этого газа в котле-утилизаторе. Серийные котлы-утилизаторы

охладители конвертерных газов) имеют производительность по пару 160-210 т/ч при его

пиковом давлении до 5 МПа. Системы полного дожигания характеризуются большим

удельным выходом газов (500-1000 нм³/т жидкой стали и более) по сравнению с

системами без дожигания (50-100 нм³/т жидкой стали).

В системе с частичным дожиганием часть отходящего конвертерного газа

дожигается в газоотводящем тракте перед котлом-утилизатором (при коэффициенте

расхода воздуха α = 0,3-0,6), далее газ выводится на «свечу», где осуществляется его

полное дожигание и отведение в атмосферу.

В системе без дожигания СО перед котлом-утилизатором утилизируется

физическое тепло отходящих газов с последующим полным сжиганием на «свече»

(отраслевая практика) или отведением в газгольдер и применением в качестве топлива

(европейский опыт).

В любом из рассмотренных вариантов очистка газов производится после их

использования в котле-утилизаторе.

336

Охлажденный в охладителях конвертерных газов и очищенный конвертерный газ

может улавливаться (направляться в газгольдер). В этом случае, в соответствии с

зарубежной практикой газ поступает в струйные охладители и полые скрубберы, затем

в трубы Вентури и далее в центробежные скрубберы (мокрые циклоны), после которых

попадает в газгольдер.

На российских заводах в настоящий момент конвертерный газ не улавливается.

3.6 Производство стали в электродуговых печах

Блок-схема материальных потоков выплавки стали в электродуговых печах дана

на рисунке 3.17, а количественная характеристика материальных потоков в таблице

3.39.

Рисунок 3.17 - Блок-схема материальных потоков в электродуговых печах

[103]

337

Таблица 3.39 - Данные по материальным

потокам для электродуговых печей в

странах ЕС [103]

Вход

Выход

Сырьевые материалы

Продукты

Лом

1039-1232

Жидкая сталь

кг

1000,0

Чугун в чушках

0-153

Чугун жидкий¹⁾

Выбросы в воздух

Железо прямого

0-215

Отходящие

Млн

1-2

восстановления DRI

газы

нм³/ч

Известь / доломит²⁾

25-140

50-4500

Уголь (включая антрацит

3-28

SO2

13-460

и уголь)

Графитовые электроды

кг/т

2-6

NOx

г/т

13-460

Огнеупорная футеровка

жидкой

4-60

Пыль

жидкой

4-300

стали

Лигатура

11-40

Углеродистая сталь

23-363

Высоколегированная и

нержавеющая сталь

HCl

5800-35 250

200-24 000

75-2850

12-2800

11-510

Газы

3-200

Кислород

м³/т

5-65

2-200

Аргон

жидкой

0,3-1,45

1-148

стали

Азот

0,8-12

0,04-15 000

Пар³⁾

кг/т

33-360

TOC

мг/т

35-260

жидкой

стали

Энергия

Бензол

30-4400

Электроэнергия

кВт·ч/т

404-748

Хлорбензолы

0,2-12

жидкой

стали

МДж/т

1454-2693

ПАУ

9-970

жидкой

стали

Топливо (природный газ и

МДж/т

50-1500

ПХБ

0,01-5

жидкие топлива)

жидкой

стали

Вода

м³/т

1-42,8

ПХДД/Ф

мкг

0,04-6

жидкой

I-TEQ/т

стали

жидкой

стали

338

Окончание таблицы 3.39

Вход

Выход

Остатки производства

(отходы/побочная продукция)

Шлак от печи

60-270

Шлак от ковша

кг/т

10-80

Пыль

жидкой

16-22,8

стали

Отходы

огнеупоров

Шум

дБ(А)

90-133

¹⁾ Жидкий чугун используется только в специальных случаях (275 кг/т жидкой стали) при

низком качестве лома.

²⁾ Обычно используется известь.

³⁾ Пар обычно не используется при выплавке стали в электродуговых печах. За

исключением установок вторичной металлургии с вакуумной обработкой.

3.6.1 Потребление ресурсов

При производстве стали в электродуговых печах основными источниками энергии

являются электроэнергия и природный газ. Общее потребление энергии на входе для

данного технологического процесса составляет 2300-2700 МДж/т стали, из которых

1250-1800 МДж/т приходится на электроэнергию. Затраты кислорода составляют 24-56

м³/т стали [103].

За последние

40 лет использование физического тепла отходящих газов

электродуговой печи достигло 140 кВт ч/т жидкой стали, в основном расходуемого на

нагрев лома (приблизительно до 800°С), что снижает потребление энергии на 100 кВт

ч/т жидкой стали. Таблица 3.40 иллюстрирует потребление ресурсов, а таблица 3.41 -

сырья, в отрасли при производстве стали в электродуговых печах.

Таблица 3.40 - Удельное потребление ресурсов в отрасли при производстве стали в

электродуговых печах (по данным анкетирования)

Потребление воды, м³/т

Потребление

Топливо -

Технологические

техническая вода

электроэнергии,

природный

газы (кислород),

на технологические

«свежая» вода

кВт·ч/т

газ, м³/т

м³/т

нужды (в т.ч.

оборотных циклов)

По данным анкетирования в 2017 г.

312-590

10-52

32-71

61-210

0,06-7,3

По данным анкетирования в 2021 г.

378-1102

5,2-32,6

8,5-76,1

1,0-68,5

0,04-7,0

Расход технической воды на процесс (в том числе оборотных циклов) находится

в диапазоне от 1 до 68,5 м³/т продукции, однако основная часть этой воды почти

полностью находится в замкнутом водооборотном цикле, который составляет 98,8-

100 %.

339

Таблица 3.41

- Удельное расход сырья (кг/т) при производстве стали в

электродуговых печах в отрасли (по данным анкетирования)

Расход

Сырьевые материалы

По данным

анкетирования в 2017 г.

анкетирования в 2021 г.

Лом

559-1126

102-1086

Чугун

3,7-542

13,2-836,7

Скрап

16,3-59,5

2,0-279,1

Ферросплавы

10,8-21,4

9,5-69,3

ГБЖ

15,8-19

0,01-114,7

Окатыши

16,8

0,5-858,0

Коксовая мелочь

12-19,3

1,8-15,7

Кокс

0,3-2,9

0,1-11,5

Известь

54,4-61,2

25,0-71,2

Известняк / доломит

0,3-51,8

0,6-11,8

Стружка

1,0-75,5

Легирующие

7,6

0,8-1,2

Окалина

6,8

0,1-12,0

ВСЕГО

1102-1274

1186-1369

3.6.2 Выбросы в атмосферу

Источниками выбросов в электросталеплавильном производстве являются

собственно электродуговая печь, машины непрерывного литья заготовок, а также

дополнительные агрегаты, предназначенные для обеспечения процесса плавки (стенды

сушки и разогрева стальковшей и промежуточных ковшей, печи-ковши, установки

вакуумирования стали).

Отходящие газы электродуговой печи квалифицируются как первичные выбросы

и составляют ~ 95 % общих выбросов процесса. Первичные выбросы отбираются из

четвертого отверстия с патрубком для газоотсоса (в случае трех электродов - печи на

переменном токе) или из второго отверстия с патрубком для газоотсоса (в случае одного

электрода - печи на постоянном токе). Существуют также электродуговые печи без

четвертого отверстия, которые снабжены шумопылезащитным кожухом с полным

закрытием печи и с отводом газа из-под кожуха.

Отходящие газы, которые образуются при разделке лома, загрузке шихты и

выпуске плавки, а также при выбросах из печных отверстий, улавливаются с помощью

вытяжного зонта, обычно размещаемого выше печи (или в районе крыши) и

идентифицируются как вторичные выбросы. В зависимости от размеров здания и

мощности печи расход газов в системе аспирации может превышать 1 млн м³/ч.

Применяют следующие конфигурации для улавливания:

- электродуговые печи с улавливанием первичных отходящих газов от печи (2 и 4

отверстия) и вытяжной зонт для улавливания вторичных отходящих газов,

установленный в здании с открытой секцией крыши;

- электродуговые печи с улавливанием первичных отходящих газов от печи (2 и 4

отверстия) и шумо- и пылезащитным кожухом, улавливающим весь дым из печи, с

отводом в одну систему вытяжки, установленную в здании с открытыми секциями крыши;

340

- электродуговые печи с улавливанием первичных отходящих газов от печи (2 и 4

отверстия), установленные в здании с полностью закрытой крышей, со сбором потока

вторичных отходящих газов;

- в некоторых случаях улавливание происходит только из одного отверстия (2 или

4).

Удельные выбросы процессах загрузки печи, выпуска стали из печи (с учетом

неорганизованных утечек) варьируют от 1,4 до 3,5 кг пыли/т жидкой стали перед

очисткой.

Выход газов из электросталеплавильной печи и состав газовой фазы зависит от

состава шихты, скорости плавления, технологического и температурного режима плавки,

режима кислородной продувки и т. п. В процессе плавки стали в электропечах, особенно

при вдувании кислорода, температура металла повышается до 3000 °C, происходят

различные химические реакции, сопровождающиеся образованием газа. Этот газ

содержит продукты выгорания электродов, испарения железа, кремния и других

веществ, содержащихся в металле. Из электропечи газы выделяются во время загрузки

шихты, в процессе плавки и слива стали в ковш. Газ, выделяющийся из печи, имеет

примерный состав: 15-25 % CO; 5-11 % CO2; 0,5-3,5 % H2; 3,5-10 % O2; 61-72 % N2.

Температура газа на выходе из печи составляет 1800-2000 °C. Газ взрывоопасен

из-за наличия в нем СО, поэтому перед очисткой СО дожигается в специальном

устройстве.

Концентрация пыли в газе может изменяться в широких пределах: от 2 до 10 г/м³

без продувки кислородом и при продувке - от 14 до 100 г/м³, причем запыленность газов

зависит от объема подсоса в зоне дожигания. Средний удельный выход пыли составляет

6-9 кг/т стали [127]. Основная масса пыли (~42 %) - мелкодисперсная (<10 мкм) и

образуется в результате испарения металла в зоне действия электрических дуг и

кислородной продувки и последующей конденсации в печном пространстве и газоходах.

Шлакообразующие добавки дают более крупные фракции. Состав пыли представлен

оксидами железа (до 80 %), кремния, алюминия, марганца, кальция, а также содержит

тяжелые металлы (свинец, цинк, медь, хром, никель, мышьяк, кадмий и ртуть). Вынос

ферромагнитной пыли из печи составляет 2,5-10 кг/т стали.

Обычно удельные значения выбросов (концентраций) включают и вторичные

выбросы, поскольку первичные и вторичные выбросы часто объединяются в общую

газоотводящую систему (см. таблицу 3.42).

В небольших количествах в газах находятся следующие загрязняющие вещества,

мг/м³ (г/т): оксиды азота - 550 (270); оксиды серы - 5 (1,6); цианиды - 60 (28,4);

фториды - 1,2 (0,56) [123, 127].

341

Таблица 3.42 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве

стали в электродуговых печах, г/т [103]

Масса ЗВ в отходящих газах после

Технологический этап /

Наименование ЗВ

очистки

источник выброса

Диапазон

Среднее

NO2

Подготовка

0,1-10,7

3,6

стальковшей

0,1-1,74

0,7

0,4-18,1

7,7

SO2

0,14-1,24

0,7

NO2

6-9,8

7,9

Печь-ковш

Очистка мокрая:

1-3,48

2,2

труба Вентури,

0,017

Пыль неорганич.

каплеуловитель.

0,105-4

1,9

Очистка сухая:

MgO

1-2

1,5

фильтр рукавный

Mn и его соед.

0,1-1,43

0,8

NO2

8,5-552,9

281

Дуговая

2,5-257,4

электросталеплавильная

270-4499

2910

печь (ДСП).

SO2

4-335

Очистка сухая:

Пыль неорганич. суммарно

140-749,4

500

фильтр рукавный

MgO

1,5-7,6

4,4

Mn и его соед.

1-17

6,4

Fe2O3

9-230

85,7

Разливка стали (МНЛЗ).

Очистка сухая:

0,36-3,8

2,1

фильтр рукавный

Пыль неорганич

5,9

Mn и его соед.

0,09

NO2

Установка внепечной

67,9-80

73,9

обработки стали (УВОС).

Очистка сухая:

30-52,8

41,4

фильтр рукавный

Пыль неорганич. суммарно

3,9-91

MgO

3,8

Mn и его соед.

2,1

Fe2O3

2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих

производство стали в электродуговых печах, были собраны данные по выбросам

загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины

выбросов приведены на основании данных форм федерального статистического

наблюдения

№ 2-ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации

стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух

(таблица 3.43.).

342

Таблица 3.43

- Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

производстве стали в электродуговых печах (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Единица

Форма № 2-ТП

Инвентаризация

подпроцесс

(маркерного)

измерения

(воздух)

выбросов ЗВ

вещества

Подготовка

шихтовых

Азота диоксид

кг/т стали

0,05-8,0

0,03-0,77

материалов, подготовка

печи, за-валка шихты,

залив

чугуна

(если

Азота оксид

кг/т стали

0,01-0,47

0,004-0,35

применимо),

плавка,

Углерода оксид

кг/т стали

0,2-71,6

0,2-6,5

обезуглероживание,

Серы диоксид

кг/т стали

0,003-0,26

0,01-0,98

выпуск,

раскисление,

легирование, внепечная

Взвешенные

кг/т стали

0,14-6,26

0,14-2,0

обработка,

разливка

вещества*

стали

на

МНЛЗ,

подготовка

сталеразливочных

ковшей,

обработка

электросталеплавильного

шлака и пы-ли, очистка

отходящего

газа

сталеплавильных печей,

установки водоочистки

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

В электросталеплавильном производстве из-за периодического режима плавки

имеют место так называемые технологические выбросы, достаточно сложно

эвакуируемые. Для улавливания таких выбросов применяются следующие системы:

- устройство фонарей и вытяжных шахт в крыше цеха, через которые попавший в

цех газ удаляется естественным путем;

- установка над электропечью зонта или колпака, полностью перекрывающего

свод печи (вместо зонта иногда делают колпаки, укрепленные на каркасе печи,

непосредственно у мест пыле- и газовыделений);

- секционный отсос, представляющий собой укрытие из нескольких секций,

присоединенных к вытяжному газоходу;

- отвод газа непосредственно из-под свода печи, в котором делают специальное

отверстие, через которое при помощи водоохлаждаемого патрубка, соединенного с

газоотводящим трактом, отсасывают газ;

- отвод газа из-под свода печи через патрубок с разрывом газового потока;

- полное укрытие печи, позволяющее улавливать газы, выделяющиеся при

загрузке, плавке и сливе металла.

Очистку отходящих газов электропечей от пыли осуществляют мокрым способом

в трубах Вентури и сухим способом в электрофильтрах или рукавных фильтрах,

сравнительная эффективность которых показана в таблице 3.44. В настоящее время

для очистки газов от пыли все чаще используют рукавные фильтры с применением

343

термостойких фильтровальных тканей из синтетических волокон (выдерживают

температуру до 250 °C).

Таблица 3.44 - Эффективность очистки выбросов электродуговой печи полного цикла

[103]

Технология очистки выбросов

КПД*, %

Рукавный фильтр

Электрофильтр

>95

Кожух, зонт и тканевый фильтр

>99,5

Волокнистый фильтр и дожигание

>95

На ПАО «ММК» выбросы дуговых сталеплавильных печей

№ 1 и № 2

направляются

на

газоочистку,

оснащенную

рукавными

фильтрами

производительностью 1,3 млн м3/ч, от начальной концентрации пыли 2-5 г/м3 до

остаточной концентрации 0,010 г/м³ [124].

3.6.3 Сточные воды

Сточные воды газоочистки электросталеплавильных цехов (в случае применения

мокрых систем газоочистки) загрязняются мельчайшими взвесями, включающими

оксиды железа, алюминия, марганца, магния, никеля, кремния, кальция, хрома и др.

Следует отметить, что пыль, выносимая из печи,склонна к слипанию, плохо смачивается

водой. Примерно

70 % частиц, содержащихся в сточных водах, характеризуется

крупностью < 10 мкм, поэтому взвесь сточных вод электросталеплавильных цехов очень

трудно осаждается.

Сточные воды от установок охлаждения и гидравлической чистки изложниц,

охлаждения оборудования МНЛЗ, загрязненные шлаком, окалиной, известью,

осветляются в яме окалины, затем - в радиальных или горизонтальных отстойниках.

Доочистка воды осуществляется на скорых или напорных песчаных фильтрах, после

чего очищенная вода вновь поступает в систему оборотного водоснабжения.

При очистке сточных вод после промывки фильтров, после центрифуги, чаще

всего в сточные воды добавляют коагулянт (сульфат алюминия, сульфат железа) и

флокулянт (полиакриламид). Для осветления сточных вод применяют аппараты-

осветлители. Для первичного обезвоживания шлама, образующегося при осветлении и

очистке сточных вод, применяют отстойники-сгустители. Для конечного обезвоживания

шлама используются фильтр-прессы, центрифуги и сушильные барабаны.

3.6.4 Отходы и побочные продукты

Данные по удельному образованию отходов и побочных продуктов при

производстве стали в электродуговых печах металлургической отрасли в РФ даны в

таблице 3.45.

Производственные остатки (отходы и побочная продукция) включают

электросталеплавильный шлак, шлак внепечной обработки, пыль систем газоочисток,

отходы огнеупорных материалов от ремонта печей и печного оборудования и являются

344

в основном малоопасными и практически неопасными отходами (IV и V классов

опасности).

Таблица 3.45

- Обращение с отходами и побочными продуктами

электросталеплавильного производства (по данным анкетирования)

Объем образования, кг/т продукции

По данным

Наименование

анкетирования в 2017 г.

анкетирования в 2021 г.

Обращение с отходами

отхода

Форма № 2-

среднее

диапазон

ПНООЛР

ТП (отходы)

Шлак

197,7

127-282

79-201

123-192

Рециклинг - в

электростале

сталеплавильном

плавильный

производстве;

переработка в

шлаковый щебень;

использование для

ликвидации горных

выработок;

использование в

производстве цемента;

использование в

качестве инертного

материала на полигоне

Скрап стальной

49,5

43-56

Нет данных

Рециклинг - в

незагрязненный

сталеплавильном

производстве

Лом и отходы,

28,8

0,88-82,6

1,7-183,0

0,6-54,6

Рециклинг - в

содержащие

сталеплавильном

незагрязненные

производстве

черные металлы

в виде изделий,

кусков,

несортированные

Отходы

21,6

0,116-43

Нет

Нет данных

Использование

известняка,

данных

сторонними

доломита и мела

организациями при

в кусковой форме

производстве

практически

строительных

неопасные

материалов

Пыль газоочистки

15,8

12,9-18,8

0,9-18,2

0,3-13,4

Размещение на

черных металлов

полигоне (90 %);

незагрязненная

использование при

создании инертного

слоя при рекультивации

полигонов

345

ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА, СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ (ИТС 26-2022) - часть 4