ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ. Βιοµηχανία τσιµέντου

Transcript

1 ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το παρόν κείµενο αναφοράς για τις βέλτιστες διαθέσιµες τεχνικές στις βιοµηχανίες τσιµέντου και ασβέστου αντιπροσωπεύει ανταλλαγή πληροφοριών που πραγµατοποιήθηκε σύµφωνα µε το άρθρο 16 παράγραφος 2 της οδηγίας 96/61/ΕΚ του Συµβουλίου. Το κείµενο πρέπει να αναγνωστεί υπό το φως του προλόγου, ο οποίος περιγράφει τους σκοπούς του κειµένου και τη χρήση του. Το παρόν κείµενο BREF έχει δύο µέρη, ένα για τη βιοµηχανία τσιµέντου και ένα για τη βιοµηχανία ασβέστους, καθένα από τα οποία έχει 7 κεφάλαια σύµφωνα µε τη γενική περιγραφή. Βιοµηχανία τσιµέντου Το τσιµέντο είναι ένα βασικό υλικό για οικοδοµές και έργα πολιτικού µηχανικού. Η παραγωγή της τσιµεντοβιοµηχανίας σχετίζεται άµεσα µε την κατάσταση των κατασκευαστικών επιχειρήσεων εν γένει και, συνεπώς, ακολουθεί στενά την όλη οικονοµική κατάσταση. Η παραγωγή τσιµέντου στην Ευρωπαϊκή Ένωση έφθασε, το 1995, στα 172 εκατοµµύρια τόννους, ποσότητα που αντιστοιχεί στο 12% περίπου της παγκόσµιας παραγωγής. Μετά την εξόρυξη, την άλεση και την οµοιογενοποίηση των πρώτων υλών, το πρώτο βήµα στην παραγωγή τσιµέντου είναι η πύρωση του ανθρακικού ασβεστίου, ακολουθούµενη από καύση του προκύπτοντος οξειδίου του ασβεστίου µαζί µε διοξείδιο του πυριτίου, αλουµίνα και οξείδιο του σιδήρου σε υψηλές θερµοκρασίες για το σχηµατισµό κλίνκερ. Το κλίνκερ στη συνέχεια αλέθεται ή κονιοποιείται µαζί µε γύψο και άλλα συστατικά για την παραγωγή τσιµέντου. Πηγή του ανθρακικού ασβεστίου αποτελούν φυσικώς απαντώµενα ασβεστούχα κοιτάσµατα όπως ασβεστόλιθος, µάργα ή κιµωλία. Το διοξείδιο του πυριτίου, το οξείδιο του σιδήρου και η αλουµίνα ανευρίσκονται σε διάφορα µεταλλεύµατα και ορυκτά, όπως άµµο, σχιστόλιθο, άργιλο και σιδηροµετάλλευµα. Οι φυσικές πρώτες ύλες µπορούν επίσης να αντικατασταθούν µερικώς από τέφρα σταθµών ηλεκτροπαραγωγής, σκωρία υψικαµίνων και άλλα υπολείµµατα διεργασιών. Για την παραγωγή 1 τόννου κλίνκερ, η συνήθης µέση κατανάλωση πρώτων υλών στην ΕΕ είναι 1,57 τόννοι. Το µεγαλύτερο µέρος της διαφοράς χάνεται ως εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα κατά την αντίδραση της πύρωσης (CaCO 3 CaO + CO 2 ). Η τσιµεντοβιοµηχανία είναι βιοµηχανία εντάσεως ενεργείας, όπου συνήθως η ενέργεια αντιπροσωπεύει το 30-40% του κόστους παραγωγής (δηλ. εξαιρουµένου του κεφαλαιακού κόστους). Για την παραγωγή της θερµότητας που απαιτείται για τη διεργασία, µπορούν να χρησιµοποιηθούν διάφορα καύσιµα. Το 1995, τα συνηθέστερον χρησιµοποιούµενα καύσιµα ήταν το κωκ (39%) και ο άνθρακας (36%), ακολουθούµενα από διάφορους τύπους αποβλήτων (10%), το µαζούτ (7%), το λιγνίτη (6%) και το φυσικό αέριο (2%). Το 1995, υπήρχαν 252 εγκαταστάσεις παραγωγής κλίνκερ για τσιµέντο και έτοιµου τσιµέντου στην Ευρωπαϊκή Ένωση και ένα σύνολο 437 καµίνων, χωρίς όµως να είναι όλες σε λειτουργία. Επιπλέον, υπήρχαν ακόµη 68 εγκαταστάσεις άλεσης (µύλοι) χωρίς καµίνους. Τα τελευταία χρόνια, η συνήθης δυναµικότητα των καµίνων έφθασε γύρω στους 3000 τόννους κλίνκερ/ηµέρα. Η πύρωση του κλίνκερ γίνεται σε περιστροφικές καµίνους, οι οποίες µπορεί να αποτελούν τµήµα ενός µεγάλου µήκους συστήµατος καµίνευσης υγρής ή ξηρής διεργασίας, συστήµατος καµίνευσης ηµιυγρής ή ηµίξηρης διεργασίας µε προθέρµανση (Lepol), συστήµατος καµίνευσης i

2 ξηρού εναιωρήµατος µε προθέρµανση ή συστήµατος καµίνευσης µε προθέρµανση/προπύρωση. Ως βέλτιστη διαθέσιµη τεχνική (1) για την παραγωγή κλίνκερ τσιµέντου θεωρείται η ξηρά καµίνευση µε προθέρµανση και προπύρωση εναιωρήµατος σε πολλά στάδια. Η σχετική µε τη Β Τ τιµή θερµικού ισοζυγίου 3000 MJ/τόννο κλίνκερ. Προς το παρόν, το 78% περίπου της ευρωπαϊκής παραγωγής τσιµέντου είναι από καµίνους ξηρής διεργασίας, ένα 16% της παραγωγής καλύπτεται από καµίνους ηµιυγρής και ηµίξηρης διεργασίας, ενώ το υπόλοιπο 6% περίπου προέρχεται από καµίνους υγρής διεργασίας. Οι κάµινοι υγρής διεργασίας που λειτουργούν στην Ευρώπη αναµένεται γενικά να µετατραπούν σε καµίνους ξηρής διεργασίας όταν ανακαινιστούν, όπως και τα συστήµατα καµίνευσης ηµιυγρής και ηµίξηρης διεργασίας. Η πύρωση του κλίνκερ είναι το σηµαντικότερο τµήµα της διαδικασίας από πλευράς βασικών περιβαλλοντικών θεµάτων για την παρασκευή τσιµέντου, δηλ. της χρήσης ενέργειας και των εκποµπών στον αέρα. Οι βασικές εκποµπές στο περιβάλλον είναι τα οξείδια του αζώτου (NO x ), το διοξείδιο του θείου (SO 2 ) και η σκόνη. Ενώ η ελάττωση των εκποµπών σκόνης εφαρµόζεται ευρέως για πάνω από 50 χρόνια και η µείωση των εκποµπών SO 2 είναι ένα εξειδικευµένο εργοστασιακό θέµα, η ελάττωση των εκποµπών NO x είναι ένα σχετικώς νέο ζήτηµα για την τσιµεντοβιοµηχανία. Πολλά εργοστάσια τσιµέντου έχουν υιοθετήσει γενικά πρωτογενή µέτρα, όπως βελτιστοποίηση του ελέγχου της διεργασίας, χρήση σύγχρονων, σταθµικών συστηµάτων τροφοδοσίας στερεών καυσίµων, βελτιστοποιηµένες συνδέσεις ψυκτών και χρήση συστηµάτων διαχείρισης ισχύος. Τα µέτρα αυτά λαµβάνονται συνήθως για τη βελτίωση της ποιότητας του κλίνκερ και τη µείωση του κόστους παραγωγής, µειώνουν όµως επίσης και τη χρήση ενέργειας και τις εκποµπές στον αέρα. Οι βέλτιστες διαθέσιµες τεχνικές (1) για τη µείωση των εκποµπών NO x είναι συνδυασµός γενικών πρωτογενών µέτρων, πρωτογενών µέτρων για τον έλεγχο των εκποµπών NO x, καύση σε στάδια και επιλεκτική µη καταλυτική αναγωγή (ΕΜΚΑ). Η στάθµη εκποµπών Β Τ (2), που συνδέεται µε τη χρήση των τεχνικών αυτών, είναι mg NO x /m 3 (ως NO 2 ). Το επίπεδο αυτό εκποµπών θα πρέπει να θεωρηθεί στα πλαίσια του τρέχοντος αναφερόµενου εύρους εκποµπών < mg NO x /m 3, και του ότι η πλειονότητα των καµίνων στην Ευρωπαϊκή Ένωση θεωρείται ότι µπορεί να πετύχει µια τιµή κάτω των 1200 mg/m 3 µε πρωτογενή µέτρα. Αν και η ανωτέρω Β Τ έτυχε εν γένει υποστηρίξεως, υπήρξε και µια αντιτιθέµενη άποψη (3) στην ΤΟΕ ότι το επίπεδο των εκποµπών Β Τ, που συνδέεται µε τη χρήση των τεχνικών αυτών, είναι mg NO x /m 3 (ως NO 2 ). Υπήρξε, επίσης, και η άποψη (3) ότι η επιλεκτική καταλυτική αναγωγή (ΕΚΑ) είναι Β Τ µε σχετικό επίπεδο εκποµπών της τάξης των mg NO x /m 3 (ως NO 2 ). Οι βέλτιστες διαθέσιµες τεχνικές (1) για τη µείωση των εκποµπών SO 2 είναι συνδυασµός γενικών πρωτογενών µέτρων και προσθήκης απορροφητικού µέσου για αρχικά επίπεδα εκποµπών που δεν υπερβαίνουν τα 1200 mg SO 2 /m 3 περίπου και υγρού ή ξηρού συστήµατος καθαρισµού για αρχικά επίπεδα εκποµπών που υπερβαίνουν τα 1200 mg SO 2 /m 3 περίπου. Το επίπεδο εκποµπών Β Τl (2) που συνδέεται µε τις τεχνικές αυτές είναι mg SO 2 /m 3. Οι εκποµπές SO 2 από τσιµεντοβιοµηχανίες καθορίζονται πρωταρχικώς από την περιεκτικότητα των πρώτων υλών σε πτητικό θείο. Κάµινοι που χρησιµοποιούν πρώτες ύλες µε µικρή ή µηδενική περιεκτικότητα σε πτητικό θείο έχουν επίπεδα εκποµπών SO 2 πολύ χαµηλότερα από 1 Βλ. κεφάλαιο 1.5 περί χαρακτηρισµών για την εφαρµοσιµότητα και την σκοπιµότητα. 2 Τα επίπεδα εκποµπών εκφράζονται σε ηµερήσια µέση βάση και υπό συνθήκες 273 K, kpa, 10% οξυγόνο και ξηρό αέριο. 3 Βλ. κεφάλαιο 1.5 για λεπτοµέρειες και αιτιολόγηση διισταµένων απόψεων. ii

3 το επίπεδο αυτό, χωρίς τη χρήση τεχνικών ελάττωσης. Η τρέχουσα αναφερόµενη περιοχή εκποµπών είναι < mg SO 2 /m 3. Οι βέλτιστες διαθέσιµες τεχνικές για τη µείωση των εκποµπών σκόνης είναι συνδυασµός γενικών πρωτογενών µέτρων και αποτελεσµατικής αποµάκρυνσης σωµατιδίων από σηµειακές πηγές µε τη χρήση ηλεκτροστατικών συστηµάτων καθίζησης και/ή υφασµάτινων φίλτρων. Το επίπεδο εκποµπών (2), που συνδέεται µε τις τεχνικές αυτές, είναι mg σκόνης/m 3. Η τρέχουσα αναφερόµενη περιοχή εκποµπών είναι mg σκόνης/m 3 από σηµειακές πηγές. Στις βέλτιστες διαθέσιµες τεχνικές περιλαµβάνονται και η ελαχιστοποίηση και πρόληψη εκποµπών σκόνης από πρόσκαιρες πηγές, όπως περιγράφεται στο σηµείο Οι βέλτιστες διαθέσιµες τεχνικές για τη µείωση των αποβλήτων είναι η ανακύκλωση της συλλεγόµενης σωµατιδιακής ύλης κατά τη διεργασία, όπου είναι πρακτικώς δυνατό. Όταν οι συλλεγόµενες ποσότητες σκόνης δεν είναι ανακυκλώσιµες, η χρήση του υλικού αυτού σε άλλα προϊόντα του εµπορίου, όταν είναι δυνατό, θεωρείται ως Β Τ. Συνιστάται να εξεταστεί η ανασκόπηση του παρόντος κειµένου αναφοράς γύρω στο 2005, ιδιαίτερα όσον αφορά την ελάττωση των εκποµπών NO x (ανάπτυξη της τεχνολογίας ΕΚΑ και της υψηλής αποδόσεως ΕΜΚΑ). Άλλα θέµατα, τα οποία δεν πραγµατεύεται πλήρως το παρόν κείµενο, και τα οποία θα µπορούσαν να τεθούν υπό θεώρηση/συζητηθούν κατά την ανασκόπηση είναι: - περισσότερες πληροφορίες για τα χηµικά πρόσθετα, τα οποία δρουν ως αραιωτικά υδατικών αιωρηµάτων, - αριθµητικά στοιχεία για την αποδεκτή συχνότητα και διάρκεια των διελεύσεων CO, και - τιµές συνδεόµενες µε εκποµπές Β Τ για VOC, µέταλλα, HCl, HF, CO και PCDD/Fs. Ασβεστοβιοµηχανία Η άσβεστος χρησιµοποιείται σε ευρεία σειρά προϊόντων, π.χ. ως καθαριστικό µέσο στον εξευγενισµό του χάλυβα, ως συνδετικό στις οικοδοµές και τις κατασκευές και στην επεξεργασία του νερού για την καθίζηση προσµείξεων. Η άσβεστος χρησιµοποιείται επίσης εκτεταµένα για την εξουδετέρωση όξινων συστατικών των βιοµηχανικών υδατικών εκροών και απαερίων. Με µια ετήσια παραγωγή περίπου 20 εκατ. τόννων ασβέστου, οι χώρες της ΕΕ παράγουν το 15% περίπου της προς πώληση παραγωγής ασβέστου παγκοσµίως. Η διαδικασία παραγωγής της ασβέστου συνίσταται στην πύρωση ανθρακικού ασβεστίου και/ή µαγνησίου για την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα και τη λήψη του παραγοµένου οξειδίου (CaCO 3 CaO + CO 2 ). Πριν να µεταφερθεί για αποθήκευση σε σιλό, το παραγόµενο από την κάµινο οξείδιο του ασβεστίου εν γένει θραύεται, αλέθεται και/ή κοσκινίζεται. Από το σιλό, η κεκαυµένη άσβεστος παραδίδεται είτε στον τελικό χρήστη µε τη µορφή µη εσβεσµένης ασβέστου, είτε µεταφέρεται σε εγκατάσταση ενυδάτωσης όπου αντιδρά µε νερό για την παραγωγή εσβεσµένης ασβέστου. Ο όρος άσβεστος περιλαµβάνει τόσο την εσβεσµένη, όσο και τη µη εσβεσµένη άσβεστο και είναι συνώµυµος µε το όρο προϊόντα ασβέστου. Η εσβεσµένη, ή κεκαυµένη άσβεστος, είναι οξείδιο του ασβεστίου (CaO). Η εσβεσµένη άσβεστος συνίσταται, κυρίως, από υδροξείδιο του ασβεστίου (Ca(OH) 2 ) και περιλαµβάνει ένυδρη άσβεστο (ξηρή κόνι υδροξειδίου του ασβεστίου), γάλα ασβέστου και ασβεστοπολτό (διασπορά σωµατιδίων υδροξειδίου του ασβεστίου σε νερό). Για την παραγωγή ασβέστου, χρησιµοποιούνται εν γένει µεταξύ 1,4 και 2,2 τόννων ασβεστολίθου ανά τόννο εµπορεύσιµης µη εσβεσµένης ασβέστου. Η κατανάλωση εξαρτάται από τον τύπο του προϊόντος, την καθαρότητα του ασβεστολίθου, το βαθµό πύρωσης και την iii

4 ποσότητα των αποβλήτων προϊόντων. Το µεγαλύτερο µέρος του υπολοίπου χάνεται ως εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα. Η ασβεστοβιοµηχανία είναι βιοµηχανία υψηλής εντάσεως ενεργείας, όπου η ενέργεια αντιστοιχεί µέχρι και στο 50% του συνολικού κόστους παραγωγής. Οι κάµινοι πυρώνονται µε στερεά, υγρά ή αέρια καύσιµα. Τα τελευταία λίγα χρόνια, η χρήση του φυσικού αερίου έχει αυξηθεί σηµαντικά. Το 1995, τα συνηθέστερον χρησιµοποιούµενα καύσιµα ήταν το φυσικό αέριο (48%) και ο άνθρακας, συµπεριλαµβανοµένου του hard coal, του κωκ, του λιγνίτη και του petcoke, (36%), ακολουθούµενα από το πετρέλαιο (15%) και άλλα καύσιµα (1%). Το 1995, υπήρχαν περίπου 240 εγκαταστάσεις παραγωγής ασβέστου στην Ευρωπαϊκή Ένωση (εξαιρουµένης της παραγωγής της για ειδικές χρήσεις ασβέστου) και ένα σύνολο 450 περίπου καµίνων, οι περισσότερες από τις οποίες είναι είτε κτιστές κάµινοι, είτε κτιστές κάµινοι αναπαραγωγής παράλληλης ροής. Η συνήθης χωρητικότητα των καµίνων είναι µεταξύ 50 και 500 τόννων την ηµέρα. Τα βασικά περιβαλλοντικά θέµατα, που συνδέονται µε την παραγωγή ασβέστου, είναι η ρύπανση του αέρα και η χρήση ενέργειας. Η διαδικασία καύσης της ασβέστου είναι η βασική πηγή εκποµπών και ο κυριότερος χρήστης ενέργειας. Οι δευτερογενείς διεργασίες του σβυσίµατος και της άλεσης της ασβέστου µπορεί, επίσης, να παίζουν σηµαντικό ρόλο. Οι βασικές εκποµπές στο περιβάλλον είναι η σκόνη, τα οξείδια του αζώτου (NO x ), το διοξείδιο του θείου (SO 2 ) και το µονοξείδιο του άνθρακα (CO). Πολλά εργοστάσια ασβέστου έχουν λάβει γενικά πρωτογενή µέτρα όπως π.χ. βελτιστοποίηση του ελέγχου της διεργασίας. Τα µέτρα αυτά λαµβάνονται, συνήθως, για τη βελτίωση της ποιότητας του προϊόντος και τη µείωση του κόστους παραγωγής, µειώνουν όµως επίσης και τη χρήση ενέργειας και τις εκποµπές στον αέρα. Οι βέλτιστες διαθέσιµες τεχνικές για την ελάττωση των εκποµπών σκόνης είναι συνδυασµός γενικών πρωτογενών µέτρων και αποτελεσµατικής αποµάκρυνσης των σωµατιδίων από σηµειακές πηγές µε τη χρήση υφασµάτινων φίλτρων, ηλεκτροστατικών διατάξεων καθίζησης και/ή υγρών διατάξεων καθαρισµού. Το επίπεδο των εκποµπών Β Τ 4, που συνδέεται µε τη χρήση των τεχνικών αυτών, είναι 50 mg σκόνης/m 3. Στις βέλτιστες διαθέσιµες τεχνικές περιλαµβάνονται και η ελαχιστοποίηση και πρόληψη εκποµπών σκόνης από πρόσκαιρες πηγές, όπως περιγράφεται στο σηµείο Οι βέλτιστες διαθέσιµες τεχνικές για την ελάττωση των αποβλήτων είναι η χρήση της σκόνης, της εκτός προδιαγραφών µη εσβεσµένης ασβέστου και της ένυδρης ασβέστους σε επιλεγµένα εµπορεύσιµα προϊόντα. Οι εκποµπές NO x εξαρτώνται, κυρίως, από την ποιότητα της παραγόµενης ασβέστου και το σχέδιο της καµίνου. Σε µερικές περιστροφικές καµίνους, έχουν προσαρµοστεί καυστήρες χαµηλής εκποµπής NO x. Στη βιοµηχανία της ασβέστου, δεν χρησιµοποιούνται άλλες τεχνολογίες µείωσης των εκποµπών NO x. Οι εκποµπές SO 2, κυρίως από περιστροφικές καµίνους, εξαρτώνται από την περιεκτικότητα του καυσίµου σε θείο, το σχεδιασµό της καµίνου και την απαιτούµενη περιεκτικότητα της ασβέστου σε θείο. Η επιλογή καυσίµων µε χαµηλή περιεκτικότητα σε θείο µπορεί, συνεπώς, να περιορίσει τις εκποµπές SO 2, ενώ το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση της παραγωγής ασβέστου 4 Τα επίπεδα εκποµπών εκφράζονται σε ηµερήσια µέση βάση και υπό συνθήκες 273 K, kpa, 10% οξυγόνο και ξηρό αέριο, εκτός στην περίπτωση εγκαταστάσεων ενυδάτωσης, για τις οποίες οι συνθήκες είναι ως έχουν κατά την εκποµπή. iv

5 µε υψηλή περιεκτικότητα σε θείο. Υπάρχουν διαθέσιµες τεχνικές µε προσθήκη απορροφητικών µέσων, επί του παρόντος όµως, δεν εφαρµόζονται στην ασβεστοβιοµηχανία. Πριν γίνει ενηµέρωση του παρόντος κειµένου αναφοράς, χρήσιµο θα ήταν να γίνει µια µελέτη των τρεχουσών τεχνικών µείωσης των εκποµπών, των εκποµπών και καταναλώσεων και της παρακολούθησης στη βιοµηχανία ασβέστου. v