ПРИКАЗ Ростехнадзора от 31.03.2005 N 182 "ОБ УТВЕРЖДЕНИИ РАСЧЕТНОЙ ИНСТРУКЦИИ (МЕТОДИКИ) ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОСТАВА И КОЛИЧЕСТВА ВРЕДНЫХ (ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ) ВЕЩЕСТВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ"

РАСЧЕТНАЯ ИНСТРУКЦИЯ (МЕТОДИКА) ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОСТАВА И КОЛИЧЕСТВА ВРЕДНЫХ (ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ) ВЕЩЕСТВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ

Расчетная инструкция по определению состава и количества вредных (загрязняющих) веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия (далее - Методика), предназначена для определения на единой методологической основе состава и количества вредных (загрязняющих) веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух при электролитическом получении алюминия с использованием электролизеров с предварительно обожженными анодами и электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним и боковым токоподводом.

Методика используется при разработке проектов нормативов предельно допустимых выбросов, технических нормативов выбросов и инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами и электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним и боковым токоподводом.

II. Методология расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия

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

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

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

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

Под количеством оксида углерода, отходящего от электролизеров, подразумевается количество СО после дожигания в "огоньках" или горелках. При расчетах различают: количество оксида углерода, образующегося при горении анода; количество оксида углерода, отходящего от электролизера.

Для расчета коэффициента эффективности улавливания вредных веществ системой организованного отсоса Методика предполагает применение хронометража технологического состояния электролизера.

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

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

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

(1)

где Э_в - эффективность улавливания вещества, доли ед.;

- количество вещества, поступающего на газоочистку, кг/т Аl;

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

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

(2)

- коэффициент полезного использования аппаратов газоочистки, доли ед.;

Т(го) - время работы газоочистки, час;

Т(то) - время работы технологического оборудования, час.

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

III. Расчет выбросов фтористых соединений в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия

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

(35)

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

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

- КПИ работы аппаратов газоочистки, доли ед.

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

(36)

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

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

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

(37)

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

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

(38)

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

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

	(39)
	(40)

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

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

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

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

(41)

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

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

(42)

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

IV. Расчет выбросов оксида углерода в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия

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

Аl2О3 + 2С = СО2 + СО + 2Аl,	(63)
СО2 + С = 2СО.	(64)

Суммарно эти реакции можно выразить уравнением:

(65)

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

Количество кислорода, содержащегося в сырье, составляет в среднем 930 кг/т Аl (приложение 2). Расход анодной массы (углерода), как и количество образующихся оксидов углерода, зависит от протекания вторичных реакций, в частности реакции Будуара (64).

В реальных условиях доля углерода (от расхода анодной массы), подвергающегося окислению в период наличия корки на электролизерах с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом, колеблется от 81 до 87% и в среднем составляет 84%, на электролизерах с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом колеблется от 83 до 87% и в среднем составляет 85%, на электролизерах с предварительно обожженными анодами колеблется от 87 до 92% и в среднем составляет 90%.

Количество образующегося под коркой СО рассчитывается по формуле:

(66)

где - количество образующегося оксида углерода, кг/т Аl;

Р_ам - расход анодной массы, кг/т Аl;

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

Р_О - количество кислорода, окисляющего углерод под колоколом, кг/т Аl.

Для корпусов электролиза, оборудованных электролизерами с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом, образующийся в подколокольном пространстве оксид углерода в значительной степени поступает в систему газоотсоса и в горелке окисляется до диоксида углерода. Полнота протекания этого процесса определяется только коэффициентом использования горелок во времени (фактом горения газа в горелках). Остальная часть оксида углерода, количество которой обусловлено неполной эффективностью улавливания газа газосборным колоколом, поступает в атмосферу корпуса электролиза, но и в этом случае примерно половина оксида углерода окисляется до СО2 при горении анодного газа.

В зависимости от величины коэффициента эффективности улавливания анодных газов газосборным колоколом количество кислорода, участвующего в окислении углерода, рассчитывается по формуле (приложение 6 к Методике):

(67)

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

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

(68)

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

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

- КПИ горелок во времени, доли ед.;

- эффективность дожигания оксида углерода, доли ед.

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

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

(69)

где - эффективность улавливания анодныхгазов газосборником в период времени Т_n, доли ед.;

принимается в соответствии с приложением 9 к Методике;

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

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

(70)

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

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

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

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

(71)

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

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

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

Количество образующегося под коркой СО рассчитывается по формуле (приложение 7 к Методике):

(72)

где - количество образующегося оксида углерода, кг/т Аl;

Р_ам - расход анодной массы, кг/т Аl;

- доля углерода, подвергшегося окислению под коркой, Доли ед.;

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

Р_О= 930 + 0,08 х Р_ам.

(73)

Количество СО, образующегося над коркой, рассчитывается по формуле:

(74)

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

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

а) укрытие закрыто, "огонек" горит - межоперационный режим;

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

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

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

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

(75)

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

(76)

где - доля времени горения огонька, доли ед.;

- доля неокислившегося СО, доли ед.

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

	(77)
	(78)

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

Эффективность системы газоотсоса(Э(у)) рассчитывается по формуле:

(79)

Эффективность системы газоотсоса и эффективность дожигания оксида углерода в "огоньках" рекомендуется принимать в соответствии с приложением 10 к Методике, а Т_n и - по результатам хронометража или оперативной оценки.

(80)

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

Для корпусов электролиза, оборудованных электролизерами с предварительно обожженными анодами, образующийся под коркой оксид углерода в значительной степени окисляется в "огоньке" до диоксида углерода. Полнота протекания этого процесса определяется только временем работы с разрушенной коркой и фактом горения газа в "огоньках".

Количество образующегося под коркой СО рассчитывается по формуле (приложение 8 к Методике):

(81)

где - количество образующегося оксида углерода, кг/т Аl;

- расход анодов, нетто, кг/т Аl;

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

Количество кислорода, окисляющего углерод под коркой (Р_О), рассчитывается по формуле:

(82)

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

(83)

В работе электролизеров с предварительно обожженными анодами возможны следующие ситуации:

а) укрытие закрыто, "огонек" горит - межоперационный режим;

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

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

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

(84)

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

(85)

где - доля времени горения огонька, доли ед.

При тщательном соблюдении регламента обслуживания электролизеров доля времени горения"огонька" при операциях выливки металла (приложение 11 к Методике, позиции 3 - 7),а именно выливка металла и технологические замеры, смена анода и технологическая обработка, работа с неисправным укрытием, простой системы газоотсоса, работа с герметичным укрытием, может быть принята равной 0,985. При операциях 1 - 2 (регламентированная обработка, анодный эффект и его ликвидация) "огонек" не горит.

Таким образом, При этом формула (85) примет вид:

(86)

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

(87)

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

(88)

где Э(у) - эффективность системы газоотсоса, доли ед.

(89)

При подстановке значений формула (88) примет вид:

(90)

Эффективность системы газоотсоса и эффективность дожигания оксида углерода в "огоньках" принимается в соответствии с приложением 11 к Методике, а Т_n и - по результатам хронометража или оперативной оценки.

(91)

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

V. Расчет выбросов диоксида серы в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия

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

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

для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

(92)

для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:

(93)

где P_S - количество диоксида серы, отходящего от электролизера, кг/т Аl;

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

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

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

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

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

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

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

- массовая доля серы во фторированном глиноземе, доли ед.;

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

Для корпусов электролиза, оборудованных установками сухой очистки газов, сера поступает в электролизер вместе с фторированным глиноземом, который возвращается в процесс электролиза после газоочистки. Тогда формула (92) примет вид:

для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

; (94)

для электролизеров с предварительно обожженными анодами:

; (95)

В формулах (94) и (95):

P_s - количество диоксида серы, отходящего от электролизера, кг/т Аl;

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

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

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

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

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

- массовая доля серы во фторированном глиноземе, доли ед.;

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

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

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

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

для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

(96)

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

(97)

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

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

(98)

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

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

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

(99)

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

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

(100)

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

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

для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

(101)

(102)

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

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

(103)

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

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

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

(104)

VI. Расчет выбросов смолистых веществ (в том числе бенз(а)пирена) в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия

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

Количество смолистых веществ,выделяющихся под колокольный газосборник (Р_см), приведено в приложении 12 к Методике.

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

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

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

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

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

(105)

где Р_см - количество смолистых веществ, выделяющихся в зоне под колоколом, кг/т Аl;

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

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

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

(106)

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

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

(107)

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

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

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

(108)

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

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

q - степень заполнения лунки, доли ед.;

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

Р_жам - плотность жидкой анодной массы, кг/дм3;

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

n_ш - количество переставляемых штырей в расчете на 1 т Аl.

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

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

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

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

(109)

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

- эффективность дожигания смолистых веществ, доли ед.;

Э(г) - эффективность использования горелок во времени, доли ед.

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

Эффективность дожигания смолистых веществ в горелке электролизеров самообжигающимися анодами с верхним токоподводом определяется экспериментально. Косвенная оценка эффективности дожигания смолистых веществ может быть выполнена по ее зависимости от температуры в горелке, измеряемой термопарой (приложение 13 к Методике). При этом принимается, что степень дожигания смолистых веществ равна степени дожигания бенз(а)пирена.

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

(110)

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

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

(111)

где Р_см- количество смолистых веществ, выделяющихся через боковые поверхности анода, кг/т Аl;

Р_ам - удельный расход анодной массы, кг/т Аl;

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

Доля смолистых веществ (от расхода анодной массы), выделяющихся через боковые грани анода электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом, в зависимости от коэффициента текучести и температуры размягчения пека, определяется в соответствии с приложением 13 к Методике.

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

(112)

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

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:

(113)

где – количество смолистых веществ, выделяющихся в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Аl.

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом и для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом при расчете количества смолистых веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух через аэрационные фонари корпуса, может быть учтено их оседание на конструкциях корпуса электролиза (приложение 4 к Методике). Тогда для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом:

(114)

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

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

Для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:

(115)

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

- количество смолистых веществ, осевших на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Аl; рассчитывается в соответствии с приложением 4 к Методике.

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

(116)

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

Э(го) - КПИ аппаратов газоочистки, доли ед.;

- эффективность улавливания смолистых в аппаратах газоочистки, доли ед.

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

(117)

где - количество смолистых веществ, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Аl, определяемые в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.Расчетное количество смолистых веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, определяется как разность между количеством смолистых веществ, поступивших в систему газоотсоса, и количеством смолистых веществ, уловленных в аппаратах очистки:

(118)

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

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

(119)

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

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

(120)

где Р_бп - количество бенз(а)пирена, выделяющегося под укрытие, кг/т Аl;

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

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

(121)

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

Э(го) - КПИ аппаратов газоочистки, доли ед.;

-эффективность улавливания бенз(а)пирена в аппаратах газоочистки, доли ед.

Эффективность улавливания бенз(а)пирена аппаратами газоочистки определяется как отношение уловленного количества бенз(а)пирена к количеству бенз(а)пирена, поступающего в систему газоочистки, по формуле:

(122)

где - инструментально определенное количество бенз(а)пирена, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Аl.

Расчетное количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, рассчитывается как разность между количеством бенз(а)пирена, поступившего в систему газоочистки, и количеством бенз(а)пирена, уловленного в аппаратах газоочистки:

(123)

где - количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, кг/т Аl.

Выбросы бенз(а)пирена определяются исходя из выбросов смолистых веществ и содержания бенз(а)пирена в смолистых веществах, определяемого инструментально в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий:

	(124)
	(125)

где - количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух через аэрационные фонари с учетом оседания его на конструкциях корпуса электролиза (приложение 4 к Методике), кг/т Аl;

- содержание бенз(а)пирена в смолистых веществах, выбрасываемых в атмосферный воздух через аэрационные фонари корпуса электролиза, доли ед.;

-количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, кг/т Аl;

- содержание бенз(а)пирена в смолистых веществах, выбрасываемых в атмосферный воздух после очистки, кг/т Аl.

Общее количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух, рассчитывается по формуле:

(126)

где - общее количество бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферный воздух, кг/т Аl.

При двухступенчатой очистке расчет ведется по схеме, описанной в разделе III.

VII. Расчет выбросов электролизной пыли в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия

В связи с тем, что при сухой очистке газов в очищаемый газ перед реактором и рукавным фильтром подается глинозем в количестве, создающем концентрации пыли во много раз большие, чем концентрация электролизной пыли, выброс пыли после сухой очистки определяется на основании данных по остаточной запыленности газов, определяемой в инструментальными замерами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий. Количество пыли, выбрасываемой после газоочистки, определяется по формуле:

(127)

где - количество пыли,выбрасываемой после очистки, кг/т Аl;

С_п - концентрация пыли в очищенных газах, мг(3)/нм ;

Q - объем очищенных газов, нм(3) /т Аl.

Наиболее приближенные к реальным данные по количеству электролизной пыли, отходящей от электролизеров, получают исходя из количества твердых фторидов и их усредненного содержания в пыли, которое определяется производственными службами. В соответствии с этим количество электролизной пыли, поступающей на газоочистку, рассчитывается по формуле:

(128)

где - количество электролизной пыли, поступающей в систему газоотсоса, кг/т Аl;

- массовая доля фтора в пыли, поступающей в систему газоотсоса, доли ед.

Массовая доля фтора в электролизной пыли определяется инструментальными методами (по анализу проб фонарных газов) в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий. При отсутствии таких данных могут использоваться данные, полученные при анализе проб пыли, отобранных у кабины крановщика.

Количество электролизной пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса электролиза, рассчитывается по формуле:

(129)

где - количество электролизной пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса электролиза, кг/т Аl;

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

При расчете количества электролизной пыли, выбрасываемой через аэрационные фонари, может учитываться оседание ее на конструкциях корпуса электролиза (приложение 4 к Методике), тогда:

(130)

где - количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух через аэрационные фонари с учетом оседания ее на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Аl;

-количество электролизной пыли, осевшей на конструкциях корпуса электролиза, кг/т Аl; рассчитывается в соответствии с приложением 4 к Методике.

Количество электролизной пыли, улавливаемой аппаратами газоочистки, рассчитывается по формуле:

(131)

где -количество электролизной пыли, уловленной аппаратами газоочистки, кг/т Аl.

Количество электролизной пыли,не уловленное в аппаратах газоочистки (), определяется инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

Эффективность улавливания электролизной пыли в аппаратах газоочистки (за исключением сухой очистки) определяется как отношение уловленного количества пыли к количеству, поступившему в систему газоочистки, по формуле:

(132)

где и - инструментально определяемое количество электролизной пыли, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Аl, определяются инструментальными методами в соответствии с методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.

При сухой очистке газов на выходе из рукавных фильтров в пыли, наряду с электролизной пылью, содержится глинозем в количестве, соответствующем проскоку его через фильтровальный материал.

Поэтому здесь не отражает количество электролизной пыли на выходе из газоочистки. В связи с этим при сухой очистке эффективность улавливания электролизной пыли в газоочистке принимается равной эффективности улавливания твердых фторидов.

Количество общей пыли, выбрасываемой после сухой газоочистки, находят исходя из инструментально определяемой остаточной запыленности и количества газов.

Расчетное количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух после очистки, определяется как разность между количеством пыли, поступившей в систему газоочистки, и количеством пыли, уловленной в аппаратах газоочистки:

(133)

где - количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух после очистки, кг/т Аl.

Суммарное количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух с учетом оседания ее на конструкциях корпуса электролиза, рассчитывается по формуле:

(134)

где - количество электролизной пыли, выбрасываемой в атмосферный воздух, кг/т Аl.

При двухступенчатой очистке расчет ведется по схеме, описанной в разделе III.

VIII. Расчет выбросов неорганической пыли в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия

Выбросы пыли неорганической определяют исходя из выбросов общей пыли и содержания в ней фторсолей:

для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним и боковым токоподводом:

	(135)
	(136)

для электролизеров с предварительно обожженными анодами:

	(137)
	(138)

Суммарный выброс пыли неорганической составляет:

(139)

где - общее количество пыли неорганической, выбрасываемой в атмосферный воздух, кг/т Аl.

При необходимости из пыли неорганической может быть выделен оксид алюминия.

В этом случае руководствуются методическими рекомендациями НИИ Атмосфера (от 16.08.2000 N 527н/33-07), в соответствии с которыми предлагается дифференцировать промышленный глинозем на основные компоненты:

-Аl2О3 - корунд;

-Аl2О3 - оксид алюминия;

остальные компоненты - пыль неорганическая с содержанием SiO2 < 20%.

Содержание указанных компонентов в выбросах промышленного глинозема может определяться экспериментально, приниматься по паспортным данным или другим материалам, обосновывающим его состав.

Тогда:

	(140)
	(141)
	(142)
	(143)

где - количество оксида алюминия, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, кг/т Аl;

- количество оксида алюминия, выбрасываемого в атмосферу корпуса электролиза и далее в атмосферный воздух через аэрационные фонари электролизных корпусов, кг/т Аl;го2

- количество корунда, выбрасываемого в атмосферный воздух после очистки, кг/т Аl;

- количество корунда, выбрасываемого в атмосферу корпуса электролиза и далее в атмосферный воздух через аэрационные фонари электролизных корпусов, кг/т Аl;

- содержание углерода в пыли после газоочистки, доли ед.;

- содержание углерода в пыли, выделяющейся в атмосферу корпуса электролиза, доли ед.;

К_1 - содержание -Al2O3 в промышленном глиноземе, доли ед.;

К_2 - содержание -Al2O3 в промышленном глиноземе, доли ед.

Аналогично может выполняться расчет выбросов составляющих компонентов пыли и для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним и боковым токоподводом. В этом случае при расчете Р_неорг и Р_оа учитывается наличие в пыли смолистых веществ.