Алтернативи на предлагани технологии, или инсталации, или съоръжения и сравнение със заключенията, представени в сравнителни документи с насоки за най - добри налични техники

3. Използване на най-добри налични техники

3.1. Използване на НДНТ при изграждане на нови производствени мощности

В инвестиционното предложение се предвижда инсталацията да бъде проектирана и изградена от два взаимно свързани технологични модула:

• 
  За производство на негасена вар – 109 500 t/y.;
  
• 
  За производство на хидратна вар – 65 700 t/y.
  

В BREF Сode CL в зависимост от вида и характеристиките на изходните суровини се използват различни техники за предварителна подготовка (трошене и смилане): челюстни трошачки, ротиращи трошачки, чукови мелници и др. Ситуирането на тези инсталации за предварителна преработка на суровините са в близост до източника (кариери) или са в мобилено изпълнение. В инвестиционното предложение се възприема първата алтернатива – варовикът постъпва на площадката предварително подготвен с размери 50/100 mm. Чрез транспортни съоръжения (портален кран, вибропитател, транспортни ленти, скипов транспортьор) суровината се зарежда в захранващ бункер над пещта. Тези съоръжения са представени като широко използвани в т. 2.2 - Приложимите процеси и техники при производството на вар (Applied processes and techniques in lime manufacturing) на BREF Сode CL.

В т. 2.2.4. на BREF Сode CL „Преработка на варовик” („Calcining of limestone”) са обосновани следните основни стадии на третиране (нагряване) на варта:

• 
  Постигане на достатъчно висока температура, над 800°C за да протече процеса на декарбонизация на варовика;
  
• 
  Задържане на негасената вар необходимото време при висока температура (1200 -1300°C) с цел регулиране (повишаване) на реактивната способност на продукта.
  

В BREF Сode CL (т. 2.2.3, табл. 2.6) е отбелязано, че като енергоносител във варовите пещи се използват различни горива. Най-широко приложение в ЕС намират газообразните горива (природен газ), но все още се използват и други видове – въглища, кокс, течни горива.

Изборът на вида на горивото за варовите пещи се определя по следните основни критерии:

• 
  Стойността на горивото отнесено към тон продукция може да е пропорционално на 40 до 50 % от производствените разходи;
  
• 
  Неподходящите горива могат да повишат неоправдано оперативните разходи;
  
• 
  Вида на горивото може да окаже влияние върху качеството на продукта в т. ч. остатъчен CO₂ , реактивоспособност, съдържание на сяра и др.;
  
• 
  Изборът на гориво е в корелация с нивото на емисии на CO₂ , СО, прах, SO₂, NO_x, които оказват негативно въздействие върху околната среда.
  

Като основни агрегати в технологията за производство на вар, в т. 2.2.2. (Overview of a lime manufacturing process), фигура 2.3 на BREF Сode CL са представени шахтови и тръбни пещи в различни модификации. По тези съображения приемаме за сравнителен анализ като НДНТ следните алтернативи:

Към основното съоръжение – шахтовата пещ ще се изградят специализирани, помощни транспортни средства:

• 
  Приемен силоз оборудван с филтърна група - ръкавни филтри;
  
• 
  Скипови елеватори и система от затварящи шлюзове;
  
• 
  Вибропитатели и изолиран от работното пространство лентов транспортьор;
  
• 
  Пресевна инсталация и силози, съоръжени със собствена обща аспирационна система, завършваща с филтърни групи - ръкавни филтри.
  

• 
  Транспортни системи и системи за зареждане – ще бъдат съответни на ВREF Code ESB 3.4.2;
  
• 
  Лентови и шнекови транспортьори - BREF Code ESB т. 3.4.214 (за лентови транспортни ленти) и 3.4.2.17 (за шнекови транспортьори);
  
• 
  Лентови и дискови питатели – BREF Code ESB, т. 3.4.2.19 и фиг. 3.54.
  

Инвестиционното предложение предвижда изграждане на технологична инсталация за производство на негасена вар, включваща шахтова пещ тип CIMPROGETTI TD7.

Ъглите във вътрешната облицовка на шахтовата пещ за изпичане са закръглени – едно доказано и надеждно решение, при което се оптимизира аеродинамиката и ефективността на движение на газовия поток. При тази конструкция се елиминира възможността от засводяване на суровината в правите ъгли на правоъгълната вътрешна облицовка. Освен това пещите със закръглена вътрешна облицовка са с по-високо к.п.д. от тези с правоъгълна вътрешна облицовка. Пещта тип CIMPROGETTI TD7 е подобрение в дизайна на пещите от серията „TWIN-D”.

Като гориво ще се използва природен газ - разход 1500 Nm³/h, респ. 110 - 120 Nm³/t, при топлинен разход от около 45.4 – 49.5 GJ/h. Горивото ще се инжектира през вертикални тръбни горелки до дъното на горивната зона, а въздухът се подава под налягане от горната й част. Принципът на работа е свързан с редуващо се последователно действие на двете вертикални шахти – в едната се подава горивото (природен газ) и въздух, за да се достигне необходимата за изпичането на варовика температура (950-1 050 ⁰С), а във втората шахта се дозарежда и подгрява суровината, като през нея преминават само изгорелите газове от първата шахта. Цялата система се намира под налягане, като подаваният въздух се подгрява чрез топлообменник (от изгорелите газове), преди да се подаде към горелките. Пламъкът е в директен контакт с варовика, който се изпича като преминава през зоната на горене за определено време (нагряване в паралелен поток). Изгорелите газове преминават под зоната на горене и се подават към втората шахта чрез напречен канал между шахтите, където подгряват и даже изпичат в известна степен варовика, като го подготвят за следващото пълно изпичане. Интервалите и циклите на изпичане в двете шахти се редуват в зависимост от технологично необходимото време за пълно изпичане (около 12 минути).

Горивните газове, преминали през суровия материал, преминават през топлообменник (без директен контакт) и филтърна група (ръкавни филтри), преди да бъдат изведени към комин над захранващите бункери на пещта.

В съвременните пещи за изпичане на варовик се използват стандартни решения за пречиствателни прахоуловителни съоръжения. За ръкавните филтри се използват полиестерни „ръкави”, с достатъчно голяма площ за осигуряване на необходимата пропускливост, които са поместени в общ корпус. Филтруващата система работи на секции, с предвидено периодично стръскване (напр. импулсно-пневматично) и почистване на отделни групи ръкави. Ефективността на пречистване е 98-99 %.

Принципна схема на техника съответстваща на Алтернатива № 1 е представена на фиг. 2.6 b) в BREF Сode CL.

d) Lances; e) Cross-duct; f) Shaft 1; g) Shaft 2

Тъй като процесът на изгаряне на горивото се провежда с голям излишък на въздух (не се препоръчва работа със студен въздух). Kонцентрацията на CO₂ в изходящите газове е относително ниска – около 20 об. %. Агрегатът може да работи с газообразно, течно или твърдо гориво, като при използване на твърдо гориво трябва да се упражнява внимателен контрол.

Негасената вар, фракция от силоз готова продукция на варовата пещ, постъпва в чукова мелница.

Чрез кофъчен елеватор се подава към метален бункер. Посредством дозиращо устройство негасената вар постъпва в тристепенен хидратор. Хидраторът е окомплектован с обезпрашителна система с ръкавни филтри. Всички източници на прах от хидратацията ще бъдат капсуловани и отведени от вентилационна система за обезпрашаване в отделна филтърна група, от предвидената общо обменна обезпрашителна система за цеха (ръкавни филтри).

Съхраняването на хидратната вар ще бъде в силози, оборудвани с приемно устройство за зареждане и пневмотранспорт (снабден с ръкавен филтър на изхода на отработения въздух). Емитираните прахови частици при пълнене на хидратирана вар от силоза в автовози ще бъдат отведени от отделна вентилационна система с ръкавен филтър.

Принципно описание на конструкциите, режима на работа и схемите са представени в т. 2.2.4.2 на BREF Сode CL. Традиционните въртящи се пещи представляват ротиращ цилиндър с дължина до 140 m, наклонен от 1 до 4 градуса спрямо хоризонталната ос. Варовикът се зарежда в „горния” край, а горивото в смес с подгрят въздух се подава през „долния” край. Готовият продук (вар) се разтоварва към охлаждащ кулер, който изпълнява функциите и на подгревател на първичния въздух за горене. В BREF Сode CL се препоръчват широка гама конструкции на кулерни системи.

Въртящите се тръбни пещи работят с различни горива – газообразни, течни и твърди. Видът на използваното гориво се определя както по икономически съоръжения, така и съобразно специфичния начин на топлообмен в зоните на пещта – радиационен и чрез излъчване (инфрачервен режим). Разходът на гориво е относително висок – за газови пещи от 9200 MJ/t вар, за пещи работещи с въглища - 7500 MJ/ t вар. При използване на вътрешни съоръжения (фитинг) разходът може да се понижа до 6700 MJ/t вар. Съгласно BREF Сode CL при експлоатация на тези конструкции варови пещи се регистрират високи радиационни и конвективни загуби.

Друга особеност на тръбните пещи е, че сярата съдържаща се в горивата, по-малко е съдържанието й във варовика, напуска пещта с горивните газове и „контролира” температурата и съдържанието на СО в зоната на калцинация. Подобен режим може да повиши емисиите на сяросъдържащи компоненти в газовата горивна смес. Принципна схема на тръбна въртяща се пещ е представена на фиг. 2.7 в BREF Сode CL.

Като втори етап в технологичната инсталация, съгласно референтният документ, като алтернативен вариант е предвиден модул за производство на хидратна вар. Съгласно т. 2.2.5 на BREF Сode CL хидратната вар се произвежда в широка гама, като продуктова структура, в зависимост от вариациите в пазарните сегменти. Използва се широка гама от техники – пресяване, смилане и дробене, въздушна класификация и др. Ефективността на процеса се определя от няколко критерия:

• 
  Максимален добив на основния продукт;
  
• 
  Минимизиране добива на некачествен продукт, най-често с ниска концентрация и активност;
  
• 
  Повишаване качеството на основният продукт;
  
• 
  Възможност за мобилност на продуктовата структура в отговор на промяната на пазарните условия.
  

Хидратацията на варта включва добавка на вода в специализирано съоръжение – хидратор. Количеството на добавената вода е в излишък – превишава два пъти стехиометрично необходимото количество по реакцията за хидратация. Излишъкът на добавената вода е свързано с необходимостта от поддържането на умерени температури на суспензията, тъй като реакционното взаимодействие на хидратиране е екзотермичен процес (генерира около 1140 kJ/kg CaO топлина) и се отделят значими количества пара. По тази причина потокът от пара се третира в пречиствателно съоръжение преди изхвърлянето му в атмосферата.

Разработени са разнообразни конструкции реактори. В BREF Сode CL (фигура 2.9) е представен като препоръчителен модел на хидратор съоръжен с чифт противоположно въртящи се гребла, които мощно и интензивно разбъркват суспензията. Средното време на престой на твърдата фаза в реактора е около 15 минути.



Figure 2.9: Flowsheet of a 3-stage lime hydrator

[EuLA, (Pfeiffer AG, Germany)]
3.1.3. Количествена информация за алтернативите

Консумация на вода

Таблица 1

Алтернатива №	1	2
Консумация на вода за преработката на 1 тон:	Промишлена вода за производство на вар – не се използва; За производство на хидратна вар – 17 000 m3/y (0.258 m3/t)	Промишлена вода за производство на вар – не се използва; За производство на хидратна вар – няма данни
Брой точки (сума)	2	0
Консумация на енергия Таблица 2
Алтернатива №	1	2/*
Консумация на топлинна енергия за преработката на 1 тон	3 975 МJ/t; 3600 - 4200 МJ/t (по BREF Сode CL)	6500 - 7500 МJ/t
Консумация на електрическа енергия за преработката на 1 тон	26-29 kWh/t – за ИП 20 -40 kWh/t (по BREF Сode CL ) 28 kWh/t – за хидр. вар	18-25 kWh/t – за вар; 5 -30 kWh/t – за хидр. вар
Брой точки (сума)	4	2

^/* Данни от табл.2.8 на BREF code CL
Употреба на опасни вещества (суровини, спомагателни материали и/или горива

Таблица 3

Алтернатива №	1	2
Консумация на опасни вещества/препарати за преработката на 1 тон	Не се използват	Не се използват
Брой точки (сума)	0	0

Консумация на суровини

Таблица 4

Алтернатива №	1	2
Консумация на основни суровини за преработката на 1 тон	197 100 t/y; 1.8 t/t	1,4 -2,2
Брой точки (сума)	0	0

Емисии на вредни вещества в атмосферния въздух

Емисиите на вредни вещества се определя в значителна степен както от конструкцията и оразмеряването на пречиствателните съоръжения за технологичните и вентилационните газове, така и от вида на използваното гориво.

Изгорелите газове, преминали през суровия материал, преминават през топлообменник (без директен контакт), след което заедно с въздуха от приемащите бункери и от долната част на пещта се извеждат към филтърна група (ръкавни филтри), монтирана до основата на пещта. Филтърната група е с проектен дебит от около 44 200 нм³/час и представлява 330 брой ръкавни филтри от тефлониран дралон с обща площ от около 780 м², монтирани в общ корпус, следвани от засмукващ вентилатор (75 kW). Пречистеният газов поток от изгорелите газове, от приемащите бункери и от долната част на пещта, след вентилатора се подава към общ комин, изведен на върха на пещта. Филтруващата система работи на секции, с предвидено периодично стръскване (импулсно-пневматично) и почистване на отделни групи ръкави. Оптимално оразмерена система от филтри, може да работи до температура 120-160°С с ефективност 98-99%.

Когато горивото не е допълнителен значителен източник на тежки метали и устойчиви органични съединения УОЗ, пречистваните от стандартните ръкавни филтри (степен на пречистване 98%) газове при изпичането на варта ще съдържат основно прахови частици с примеси от CaO и CaCO₃, които ще са с достатъчно голяма повърхност и неминумо ще адсорбират незначителните количества тежки метали (Hg, Cd, Pb) и полихлорирани бифенили (PSB's). Този принцип се използува като стандартно решение при т. нар. „суха адсорбция” за пречистване на отпадъчни газове при някои от инсталациите за изгаряне на отпадъци, което е високоефективно и е в съответствие с най-добрите налични техники (Draft Reference Document on best Available Techniques for Waste Incineration, Draft, May 2003). Прилаганото сухо пречистване на отпадъчни газове използува подобен реагент – калциев дихидрооксид (следван и от активен въглен). Обикновенно предвидената система от филтри, работи при ефективност 98-99 % не само за праховите частици, но и за някои от газовете и тежките метали (напр. при сухата система с реагентите доказано се свързват химически и се неутрализират серните оксиди, хлороводородите и флуороводородните съединения, а също така и УОЗ).