Podrozdział 7.1 cz.1 (plik , rozmiar: 397 kB)

6.4 Podsumowanie
W celu lepszego zrozumienia treści tego rozdziału, czytelnik powinien zapoznać się ze
wstępem do niniejszego dokumentu, a w szczególności z jego piątą częścią: “Jak rozumieć i
stosować niniejszy dokument”. Techniki i związane z nimi poziomy emisji i/lub zużycia, jak
również zakresy poziomów, jakie przedstawiono w niniejszym rozdziale zostały ocenione w
toku procesu iteracyjnego obejmującego następujące etapy:





określenie kluczowych zagadnień dotyczących ochrony środowiska w obrębie danego
sektora; w przypadku zakładów koksowniczych są to zapobieganie
niezorganizowanym emisjom dymów, oczyszczanie gazu koksowniczego i ścieków,
zwłaszcza amoniaku;
zbadanie stosowanych technik najistotniejszych z punktu widzenia tych kluczowych
zagadnień;
określenie poziomów emisji optymalnych dla środowiska na podstawie danych
dostępnych w Unii Europejskiej i na świecie.
zbadanie warunków, w których te poziomy eksploatacji zostały uzyskane z
uwzględnieniem kosztów, oddziaływania na środowisko, głównych celów i motywacji
dla wprowadzania tych technik;
wybór najlepszych dostępnych technik BAT i związanych z nimi poziomów emisji
i/lub wskaźników zużycia dla tego sektora w ogóle, zgodnie z art. 2 ust. 11 i
załącznikiem IV dyrektywy.
Europejskie Biuro IPPC i odpowiednia Techniczna Grupa Robocza (TWG) pełniły główną
rolę przy fachowej ocenie każdego z tych działań, jak również miały wpływ na sposób
przedstawienia ich wyników w niniejszym opracowaniu.
Na podstawie tej oceny w niniejszym rozdziale przedstawiono konkretne techniki oraz – w
miarę możliwości – poziomy emisji i zużycia związane z zastosowaniem najlepszych
dostępnych technik BAT, które są uważane za odpowiednie dla sektora jako całości i w wielu
przypadkach odzwierciedlają aktualną charakterystykę eksploatacyjną niektórych instalacji w
obrębie sektora. Tam, gdzie prezentowane są poziomy emisji lub zużycia „związane z
najlepszymi dostępnymi technikami BAT” oznacza to, że poziomy te odzwierciedlają skutki
oddziaływania na środowisko, jakie można przewidzieć w wyniku zastosowania w tym
sektorze opisanych technik, mając na uwadze bilans kosztów i korzyści stanowiących
nieodłączny element definicji BAT. Jednakże nie są to graniczne wielkości emisji czy zużycia
i nie powinny być tak rozumiane. W niektórych przypadkach uzyskanie lepszych poziomów
emisji lub zużycia może być technicznie możliwe, jednak ze względu na związane z tym
koszty lub skutki oddziaływania na środowisko nie są one uważane za właściwe jako BAT dla
całego sektora. Poziomy takie mogą jednak być uznane za uzasadnione w bliżej określonych
przypadkach, w których występują szczególne okoliczności przemawiające za wdrożeniem
danych technik.
Poziomy emisji i zużycia związane z zastosowaniem BAT muszą być rozpatrywane z
uwzględnieniem szczególnych warunków odniesienia (np.: okresów uśredniania).
Należy odróżnić opisane powyżej pojęcie „poziomów związanych z zastosowaniem BAT” od
określenia „osiągalny poziom” stosowanego gdzie indziej w tym dokumencie. W przypadku,
gdy poziom jest opisany jako „osiągalny” przy zastosowaniu danej techniki lub kombinacji
technik, oznacza to, że można go uzyskać stosując te techniki po pewnym czasie w dobrze
utrzymywanej i obsługiwanej instalacji lub procesie.
Dostępne dane dotyczące kosztów wraz z opisem technik omówionych w poprzednim
rozdziale zostały przedstawione łącznie. Wskazują one przybliżoną wielkość
przewidywanych kosztów. Jednak rzeczywisty koszt zastosowania danej techniki będzie w
dużym stopniu zależał od konkretnej sytuacji z uwzględnieniem, na przykład, wysokości
podatków, opłat oraz specyfikacji technicznej dla danej instalacji. Dokładna ocena tych
specyficznych dla danego miejsca czynników nie jest w tym dokumencie możliwa. W
przypadku braku danych dotyczących kosztów, wnioski odnoszące się do ekonomicznej
użyteczności technik zostały sformułowane na podstawie obserwacji istniejących instalacji.
Najlepsze dostępne techniki BAT przedstawione ogólnie w niniejszym rozdziale mają
stanowić punkt odniesienia ułatwiający ocenę aktualnych wyników osiągniętych w ramach
istniejącej instalacji lub propozycję dla nowej instalacji. Może to się okazać pomocne przy
określaniu właściwych warunków „w oparciu o najlepsze dostępne techniki BAT” dla danej
instalacji. Przewiduje się, że nowe instalacje mogą być projektowane tak, aby osiągać lub
nawet przekraczać ogólne przedstawione tu poziomy właściwe dla BAT. Uważa się również,
że istniejące instalacje mogłyby zbliżyć się do ogólnych poziomów właściwych dla BAT bądź
osiągać lepsze wyniki.
Dokumenty referencyjne BREF wprawdzie nie ustalają prawnie wiążących norm, lecz mają
za zadanie dostarczać informacji stanowiących wskazówki dla przemysłu, Państw
Członkowskich i społeczeństwa na temat osiągalnych poziomów emisji i zużycia przy
stosowaniu konkretnych technik. Odpowiednie wartości dopuszczalne dla każdego
konkretnego przypadku będą musiały zostać określone z uwzględnieniem celów dyrektywy
dotyczącej zintegrowanego zapobiegania i ograniczania zanieczyszczeń (IPPC) oraz
lokalnych uwarunkowań.
W przypadku zakładów koksowniczych za najlepsze dostępne techniki BAT uważa się
przedstawione poniżej techniki lub ich połączenia. Ich wybór i kolejność pod względem
znaczenia będą zależały od lokalnych warunków. Można brać pod uwagę jakiekolwiek inne
techniki lub połączenia technik, które osiągną takie same lub lepsze rezultaty lub skuteczność;
techniki takie mogą być w trakcie opracowywania, mogą stanowić nowopowstające techniki
lub być już dostępne, ale nie wymienione/nieopisane w tym dokumencie.
1.Techniki ogólne:
- Dokładna konserwacja komór pieca, drzwi pieca i uszczelnień ram, rur odciągowych,
otworów zasypowych i innych urządzeń (systematyczny program realizowany przez
specjalnie przeszkolony personel remontowy);
- Czyszczenie drzwi, uszczelnień ram, otworów zasypowych i pokryw oraz rur
odciągowych po pracy;
- Utrzymywanie swobodnego przepływu strumienia gazu w piecach koksowniczych.
2. Zasypywanie:
- Zasypywanie za pomocą wozów zasypowych.
Zalecanymi rodzajami zasypywania jest zasypywanie “bezdymne” lub zasypywanie
sekwencyjne z podwójnymi rurami odciągowymi lub rurami łącznikowymi, ponieważ
wówczas wszystkie gazy i pyły są usuwane w procesie oczyszczania gazu
koksowniczego. Jeżeli jednak gazy są odprowadzone i oczyszczane na zewnątrz pieca,
zalecaną metodą jest zasypywanie z oczyszczaniem na zewnątrz odprowadzonych gazów.
Operacja oczyszczania powinna składać się ze skutecznego usuwania, a następnie spalania
i filtrowania na filtrach tkaninowych. Można uzyskać emisje pyłów na poziomie< 5 g/t
koksu.
3. Koksowanie:
Połączenie następujących przedsięwzięć:
- Ciągła i bezawaryjna praca pieca koksowniczego, unikanie silnych zmian temperatur;
- Zastosowanie drzwi sprężynowych z elastycznymi uszczelnieniami lub drzwi z
uszczelnieniem nożowym (w przypadku pieców o wysokości ≤5m i dobrej konserwacji),
co pozwala na uzyskanie:
<5% widocznych emisji (częstotliwość występowania nieszczelności w porównaniu
do całkowitej liczby drzwi) ze wszystkich drzwi w nowych zakładach oraz
<10% widocznych emisji ze wszystkich drzwi w istniejących zakładach.
- Rury odciągowe z uszczelnieniem wodnym, pozwalające na uzyskanie <1% widocznych
emisji
(częstotliwość występowania nieszczelności w porównaniu do całkowitej liczby rur
odciągowych) ze wszystkich rur;
- Uszczelnianie otworów zasypowych za pomocą glinki (lub innego odpowiedniego
materiału uszczelniającego), co pozwala na uzyskanie <1% widocznych emisji
(częstotliwość występowania nieszczelności w porównaniu do całkowitej liczby otworów)
ze wszystkich otworów;
- Drzwi wyrównawcze wyposażone w zespół uszczelnień, pozwalające na uzyskanie <5%
widocznych
emisji.
4. Opalanie:
- Zastosowanie odsiarczonego gazu koksowniczego do opalania
- Zapobieganie nieszczelnościom między komorą pieca i komorą grzewczą poprzez
regularną pracę pieca koksowniczego oraz
- Bieżące usuwanie nieszczelności między komorą pieca i komorą grzewczą oraz
- Wdrożenie technik o niskiej emisji NOx w przypadku budowy nowych baterii, jak np.
spalanie etapowe (pozwalające na uzyskanie wielkości emisji odpowiednio rzędu 450-700
g/t koksu i 500-770 mg/Nm³ ).
Ze względu na wysoki koszt, denitryfikacja spalin (np. selektywna redukcja katalityczna) nie
jest stosowana z wyjątkiem nowych zakładów w warunkach, gdy jakościowe normy
środowiskowe nie mogą być spełnione.
5. Wypychanie:
- Odciąganie za pomocą (zintegrowanego) kołpaka na urządzeniu transportującym i
zewnętrzne oczyszczanie gazu za pomocą filtra tkaninowego oraz zastosowanie
jednopunktowego wozu gaśniczego w celu osiągnięcia poziomu emisji przez komin
poniżej 5 g pyłu/t koksu.
6. Gaszenie:
- Minimalizujące emisję gaszenie na mokro przy mniej niż 50 g pyłu/t koksu (wyznaczone
zgodnie z metodą VDI). Unika się stosowania wody przemysłowej o znacznej zawartości
-
składników organicznych (jak np. surowe ścieki z pieca koksowniczego, ścieki z wysoką
zawartością węglowodorów itp.)
Gaszenie koksu na sucho z odzyskiem ciepła jawnego i usuwaniem pyłu z operacji
ładowania, transportu i sortowania koksu za pomocą filtrowania tkaninowego. Ze względu
na aktualne ceny energii w krajach Unii Europejskiej, analiza “korzyści dla środowiska w
stosunku do kosztów urządzeń/operacyjnych” silne ogranicza stosowanie gaszenia koksu
na sucho. Ponadto musi być możliwe wykorzystanie odzyskanej energii.
7. Odsiarczanie gazu koksowniczego:
- Odsiarczanie za pomocą systemów absorpcyjnych (zawartość gazu H2S: 500-1000 mg
H2S/Nm³) lub
- Odsiarczanie utleniające ( <500mg H2S/Nm³),
pod warunkiem, że oddziaływanie na środowisko związków toksycznych jest na niskim
poziomie.
8. Gazoszczelna praca zakładu oczyszczania gazu:
Wszystkie działania umożliwiające rzeczywistą pracę gazoszczelną zakładu oczyszczania
gazu powinny być rozważane pod kątem:
- Minimalizacji liczby kołnierzy przez spawanie, gdzie to tylko możliwe łączników
rurowych;
- Zastosowania pomp gazoszczelnych (np. pomp magnetycznych);
- Unikania emisji z zaworów ciśnieniowych w zbiornikach magazynowych za pomocą
podłączenia zaworu wylotowego do głównego kolektora gazu koksowniczego (lub za
pomocą zbierania gazów i ich spalania).
9. Wstępne oczyszczanie ścieków:
- Skuteczne odpędzanie amoniaku przy użyciu alkaliów.
Skuteczność odpędzania powinna być dostosowana do wymagań następującego po niej
oczyszczania ścieków. W cieczy opuszczającej kolumnę odpędową uzyskuje się stężenia
NH3 w wysokości 20 mg/l;
- Usuwanie smoły.
10. Oczyszczanie ścieków:
Biologiczne oczyszczanie ścieków ze zintegrowaną nitryfikacją/denitryfikacją daje:
Usunięcie ChZT:
> 90%
Siarczki:
< 0,1 mg/l
WWA (6 Borneff):
< 0,05 mg/l
¯
CN :
< 0,1 mg/l
Fenole:
< 0,5 mg/l
Suma NH4+,NO3¯ i NO2¯:
< 30 mgN/l
Zawiesina:
< 40 mg/l
Podane stężenia są oparte na jednostkowym strumieniu ścieków o wielkości 0,4 m³/ t koksu.
Zważywszy na treść wstępu techniki wymienione w punktach od 1do 10 zasadniczo stosuje
się zarówno w nowych, jak i istniejących instalacjach, z wyjątkiem technik o niskich emisjach
NOx (tylko w przypadku nowych zakładów).
6.5 Nowo powstające techniki i przyszłe rozwiązania
Zastąpienie części koksu w wielkim piecu przez ropę i ostatnio przez pył węglowy znacząco
zmniejsza koszt paliwa. Wdmuchiwanie pyłu węglowego aktualnie osiąga poziom około 180
kg/t surówki, przy zużyciu koksu w postaci stałej na poziomie 300 kg/t surówki. Maksymalna
teoretyczna wielkość wdmuchiwania pyłu węglowego do wielkiego pieca wynosi około 270
kg/t surówki, przy zużyciu koksu w wysokości 220 kg/t surówki. Wynika to z wielkości
załadunku koksu i z warunków termomechanicznych panujących w wielkim piecu. Możliwe
jest zwiększenie ilości wdmuchiwania pyłu węglowego.
Poza uzyskanymi oszczędnościami na paliwie, wdmuchiwanie pyłu węglowego ma
pozytywny wpływ na środowisko ze względu na mniejsze zużycie koksu, jak również unika
się emisji z zakładów koksowniczych. Przy wdmuchiwaniu pyłu węglowego o wielkości 180
kg/t surówki, co uzyskuje się już w wielu miejscach, zużywa się około 30% mniej koksu.
Należy się spodziewać, że wielkość wdmuchiwanego pyłu węglowego w najbliższych latach
będzie się zwiększała.
Ponadto opracowano kilka nowych technik produkcji stali a jedna z nich została już wdrożona
do produkcji (Corex). W tych nowych technikach produkcji stali stosuje się węgiel jako
paliwo zamiast koksu. Należy oczekiwać, że w ciągu nadchodzących 25-50 lat te nowe
techniki przejmą rolę wielkich pieców. Może to spowodować, że metalurgiczne zakłady
koksownicze staną się niepotrzebne. Nowe technologie produkcji stali zostały opisane w
Rozdziale 7 “Alternatywne techniki produkcji stali”.
Niemniej jednak są kontynuowane działania mające na celu zmniejszenie emisji z istniejących
zakładów koksowniczych. Aktualnie pracują zakłady na bazie nowych technik, dając niższe
poziomy emisji i/lub wyższą efektywność energetyczną (patrz PI.9 ”koksowanie bez odzysku
produktów ubocznych”) lub są w trakcie opracowywania (”Piec koksowniczy Jumbo”).
Ponieważ piec koksowniczy Jumbo nie jest jeszcze stosowany na skalę przemysłową, jego
opis przedstawiono w tym materiale.
System Jednokomorowy (SCS)
Opis: Reaktory koksownicze SCS/System Jednokomorowy (poprzednio nazywany JCR) są to
piece koksownicze o dużej objętości pieca i szerokościach od 450 do 850 mm. Proces polega
na zastosowaniu wstępnie podgrzanego węgla. Reaktory są oddzielnymi modułami
sterującymi procesem o sztywnych, odpornych na naciski, ścianach grzewczych służących do
absorbowania wysokiego ciśnienia powstającego podczas koksowania. Należy oczekiwać, że
piece koksownicze SCS będą w stanie zastąpić aktualnie użytkowane baterie wielokomorowe
ze ścianami o ograniczonej elastyczności. System ten wykazuje następujące zalety:
- Pozwala na stosowanie szerokiego zakresu gatunków węgla koksowniczego (jeżeli chodzi
o wartości substancji lotnych);
- Łatwiej może być prowadzona obsługa pieca, pozwalając na lepszą kontrolę procesu
nagrzewania;
- W zależności od szerokości komory redukcji ulega liczba otworów pieca, (przykładowo
55-102 wypchnięć koksu/dzień w zależności od szerokości komory między 850 i 450 mm,
w porównaniu do 115 wypchnięć w zakładzie Kaiserstuhl);
- Poprawa efektywności cieplnej z 38% do 70%;
- Prawie bez emisyjne drzwi, pracujące na trzech różnych poziomach uszczelnień.
Wyniki
Badania nad ekonomiczną optymalizacją całego systemu dały wynik, że zakład koksowniczy
z pojedynczymi reaktorami posiadający taką samą wydajność jak nowoczesna koksownia
Kaiserstuhl, wymaga takiej samej inwestycji, pod warunkiem że szerokość komory zostanie
zredukowana z 850 mm do 450 mm.
Literatura: [Nashan,1997;WE Koks,1993]
Wysokowydajny proces odsiarczania na mokro gazu koksowniczego
Opis: Jeżeli prowadzi się odsiarczanie surowego gazu koksowniczego, wtedy procesy
utleniania na mokro generalnie lepiej funkcjonują aniżeli procesy absorpcyjno/odpędowe.
Jednakże, wadą procesów utleniania na mokro jest stosowanie (i emisja) wysoko toksycznych
związków chemicznych.
Możliwe jest zwiększenie skuteczności usuwania zanieczyszczeń procesów absorpcyjnych
poprzez wypłukiwanie za pomocą roztworu sody kaustycznej (NaOH), który jest rozpylany
pod ciśnieniem jako mgiełka na strumień surowego gazu.
Główne przewidywane rezultaty: Należy się spodziewać, że uzyska się zawartość siarki w
gazie w wysokości 0,1 mg/Nm³.