ОБ УТВЕРЖДЕНИИ РАСЧЕТНОЙ ИНСТРУКЦИИ
(МЕТОДИКИ) ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОСТАВА И КОЛИЧЕСТВА
ВРЕДНЫХ (ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ) ВЕЩЕСТВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ
В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОМ
ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ
ПРИКАЗ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ,
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ И АТОМНОМУ НАДЗОРУ
31 марта 2005 г.
N 182
(Д)
В соответствии с Положением о Федеральной службе по
экологическому, технологическому и атомному надзору, утвержденным
Постановлением Правительства Российской Федерации от 30 июня 2004 г. N
401 "О Федеральной службе по экологическому, технологическому и
атомному надзору" (Собрание законодательства Российской Федерации,
2004, N 32, статья 3348), приказываю:
утвердить прилагаемую расчетную инструкцию (методику) по
определению состава и количества вредных (загрязняющих) веществ,
выбрасываемых в атмосферный воздух при электролитическом производстве
алюминия.
Врио Руководителя
А.Б.МАЛЫШЕВ
31 марта 2005 г.
N 182
Зарегистрировано в Министерстве юстиции РФ
5 мая 2005 г.
N 6577
УТВЕРЖДЕНА
Приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 31 марта 2005 года
N 182
РАСЧЕТНАЯ ИНСТРУКЦИЯ (МЕТОДИКА)
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОСТАВА И КОЛИЧЕСТВА
ВРЕДНЫХ (ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ) ВЕЩЕСТВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ
В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОМ
ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ
I. Общие положения
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:
го гои
К - К
в в
Э = -----------, (1)
в го
К
в
где Э - эффективность улавливания вещества, доли ед.;
в
го
К - количество вещества, поступающего на газоочистку, кг/т Аl;
в
гои
К - инструментально определенное количество вещества,
в
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:
го
го Т
Э = -----, (2)
т то
Т
го
где Э - коэффициент полезного использования аппаратов
т
газоочистки, доли ед.;
го
Т - время работы газоочистки, час;
то
Т - 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
Исходными данными для расчета выбросов фтористых соединений в
атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия
являются:
приход свежих и вторичных фторсолей в пересчете на фтор (П ,
ф
кс
кг/т Аl), в том числе свежего криолита (П ), фтористого алюминия
ф
а к вт
(П ), фтористого кальция (П ), вторичного криолита (П ),
ф ф ф
кф кр
флотационного криолита (П ), регенерационного криолита (П ) с
ф ф
гл
фторированным глиноземом (П ), принимается по данным организации;
ф
т
транспортные потери (Р , кг/т Аl) принимаются по данным
ф
организации, при отсутствии данных принимаются на уровне 5% от
т
прихода свежих и вторичных фторсолей: Р = 0,05 х П .
ф ф
Для электролизеров с предварительно обожженными анодами:
количество извлекаемых анодных огарков (Р , кг/т Аl)
ог
определяется производственными службами;
ог
массовая доля фтора в анодных огарках (Д , доли ед.)
ф
определяется производственными службами путем химического анализа
анодных огарков;
количество снимаемой угольной пены (Р , кг/т Аl) определяется
п
производственными службами;
п
массовая доля фтора в угольной пене (Д , доли ед.)
ф
определяется производственными службами путем химического анализа
угольной пены;
и
избыток электролита (Р , кг/т Аl) принимается по данным
эл
организации;
эл
массовая доля фтора в электролите (Д , доли ед.) определяется
ф
производственными службами путем химического анализа электролита;
частота (Тау , шт./сутки) и продолжительность (t , мин.)
в в
анодных эффектов принимаются по данным организации;
среднесуточная производительность электролизера (В, т/сутки)
принимается по данным организации.
Общее количество фтористых соединений, отходящих от
электролизеров в виде пыли и газа, определяется из их общего баланса
как разность между суммарным приходом фтора в виде свежего,
вторичного, регенерационного и флотационного криолита (при сухой
очистке газов - в виде фторированного глинозема), фтористого алюминия
и криолита на пуск электролизеров и суммой расходных статей фтора с
потерями при транспортировке, с перфторуглеродами при анодных
эффектах, снимаемой угольной пеной, если такая операция
осуществляется, с анодными огарками (для электролизеров с обожженными
анодами), на пропитку угольной футеровки (для электролизеров с
обожженными анодами и при сухой очистке газов может добавиться статья
расхода фтора с избытком электролита).
Приход фтористых солей на технологические нужды определяется в
соответствии с нормированием расхода сырья и материалов на
технологические нужды при электролитическом производстве алюминия.
Расход фтора в виде пыли и газа определяется по следующей
обобщенной формуле:
пг кс а к вт кр кф пуск т пфу п
Р = П + П + П + П + П + П + П - (Р + Р + Р +
ф ф ф ф ф ф ф ф ф ф ф
фут эл
+ Р + Р ). (3)
ф ф
Здесь и далее условные обозначения приведены в приложении 1 к
Методике.
Для корпусов электролиза, оборудованных электролизерами с
к вт ог
обожженными анодами, исключаются П и П и добавляется Р .
ф ф ф
Для корпусов электролиза, оборудованных установками сухой очистки
газов, вторичные фторсоли поступают в электролизеры в виде фтористых
соединений, улавливаемых глиноземом. Тогда формула (3) примет вид:
пг кс а к вт гл кф пуск т пфу п
Р = П + П + П + П + П + П + П - (Р + Р + Р +
ф ф ф ф ф ф ф ф ф ф ф
эл фут
+ Р + Р ). (4)
ф ф
Для корпусов электролиза, оборудованных электролизерами с
к вт
обожженными анодами, в формуле (4) исключаются П и П и
ф ф
ог
добавляется Р .
ф
Поскольку принимается, что приход фтора на пуск электролизеров
пуск
соответствует его расходу на пропитку футеровки (т.е. П ~ =
ф
фут
Р ), эти параметры могут быть исключены из формул (3) и (4), а
ф
расчет ведется исходя из средней эксплуатационной величины прихода
фторсолей на эксплуатацию без учета их затрат на пуск электролизеров.
Приход фтористых соединений со свежим криолитом определяется
исходя из количества свежего криолита, поступающего на технологию, и
содержания фтористых соединений в свежем криолите:
кс кс
П = П х Д , (5)
ф кс ф
где П - приход свежего криолита, кг/т Аl;
кс
кс
Д - массовая доля фтора в свежем криолите, доли ед.;
ф
а
П - приход фторида алюминия в пересчете на фтор, кг/т Аl.
ф
Приход фтористых соединений с фторидом алюминия определяется
исходя из количества поступающего фторида алюминия и содержания в нем
фтористых соединений:
а а
П = П х Д , (6)
ф а ф
где П - приход фтористого алюминия, кг/т Аl;
а
а
Д - массовая доля фтора во фтористом алюминии, доли ед.;
ф
к
П - приход фтористого кальция в пересчете на фтор, кг/т Аl.
ф
Приход фтористых соединений с фтористым кальцием
определяется исходя из количества поступающего фтористого кальция
и содержания в нем фтористых соединений (для корпусов электролиза,
к
оборудованных электролизерами с обожженными анодами, П не
ф
рассчитывается):
к к
П = П х Д , (7)
ф к ф
где П - приход фтористого кальция, кг/т Аl;
к
к
Д - массовая доля фтора во фтористом кальции, доли ед.;
ф
вт
П - приход вторичного криолита (поступающего из внешних
ф
источников) в пересчете на фтор, кг/т Аl.
Приход фтористых соединений с вторичным криолитом определяется
исходя из количества вторичного криолита, поступающего в электролизер,
и содержания в нем фтористых соединений (для корпусов электролиза,
вт
оборудованных электролизерами с обожженными анодами, П не
ф
рассчитывается):
вт вт
П = П х Д , (8)
ф вт ф
где П - приход вторичного криолита, кг/т Аl;
вт
вт
Д - массовая доля фтора во вторичном криолите, доли ед.;
ф
кр
П - приход регенерационного криолита в пересчете на фтор, кг/т
ф
Аl.
Приход фтористых соединений с регенерационным криолитом
определяется исходя из количества регенерационного криолита,
возвращаемого в процесс электролиза после очистки, и содержания
фтористых соединений в регенерационном криолите:
кр кр
П = П х Д , (9)
ф кр ф
где П - приход регенерационного криолита, кг/т Аl;
кр
кр
Д - массовая доля фтора в регенерационном криолите, доли ед.
ф
При сухой очистке газов:
гл
Приход фтора с фторированным глиноземом (П ) определяется
ф
исходя из количества глинозема, направляемого в цех электролиза после
сухой очистки, и содержания фтора общего в отработанном
(фторированном) глиноземе:
гл гл
П = Д х П , (10)
ф ф гл
гл
где Д - массовая доля фтора во фторированном глиноземе,
ф
доли ед.;
П - количество фторированного глинозема, кг/т Аl.
гл
кф
П - приход флотационного криолита в пересчете на фтор,
ф
кг/т Аl.
Приход фтористых соединений с флотационным криолитом определяется
исходя из количества флотационного криолита, направляемого в цех
электролиза после флотации снятой угольной пены, и содержания
фтористых соединений во флотационном криолите:
кф кф
П = П х Д , (11)
ф кф ф
где П - приход флотационного криолита, кг/т Аl;
кф
кф
Д - массовая доля фтора во флотационном криолите, доли ед.
ф
Регенерационный и флотационный криолит в сумме составляют
смешанный криолит (П ).
см
За время трехминутного анодного эффекта из электролизера
выделяется в среднем 0,6 кг фтора в виде CF4 и С2F6 (за исключением
электролизеров с обожженными анодами). С учетом среднесуточной
производительности электролизеров, частоты и продолжительности анодных
эффектов потери фтора в расчете на 1 т алюминия определяются по
формуле:
0,6 х тау х t
пфу в в
Р = ----------------, (12)
ф 3 х В
где 0,6 - количество фтора, теряемого в виде перфторуглеродов за
время 3-минутной вспышки, кг;
тау - частота анодных эффектов, шт./сутки;
в
t - средняя продолжительность анодных эффектов, мин.;
в
В - среднесуточная производительность электролизера, т/сутки.
Количество перфторуглеродов (далее - ПФУ), выделяющихся при
электролитическом получении алюминия, может быть также определено по
Руководящим принципам, подготовленным Межправительственной группой
экспертов по изменению климата, по национальной инвентаризации
выбросов парниковых газов (1996 г.).
Количество фтора, выделяющееся с ПФУ, при этом составит:
пфу пфу
Р = 0,86 х Р , (13)
ф
где 0,86 - коэффициент пересчета выбросов ПФУ на фтор;
пфу
Р - выброс перфторуглеродов, кг/т Аl.
п
Р - потери фтора со снимаемой угольной пеной, кг/т Аl,
ф
определяются по формуле:
п п
Р = Р х Д , (14)
ф п ф
где Р - количество снятой угольной пены, кг/т Аl;
п
п
Д - массовая доля фтора в угольной пене, доли ед.
ф
п
При определении величин тау , t , Р , Д используются
в в п ф
усредненные фактические данные корпуса электролиза.
При производстве алюминия, особенно при сухой очистке газов,
может образовываться избыток электролита - избыточное количество
электролита, образующегося в электролизере в связи со следующими
факторами:
высокой степенью улавливания и возврата в электролизер фтористых
соединений, выделяющихся в процессе электролиза;
содержанием в глиноземе Na2O, превышающем 0,35%; необходимостью
подачи в электролизеры фтористого алюминия для нейтрализации Na2O,
превышающего 0,35%.
Количество фтора, теряемого с избытком электролита, определяется
по формуле:
эл и эл
Р = Р х Д , (15)
ф эл ф
эл
где Р - потери фтора с избытком электролита, кг/т Аl;
ф
и
Р - избыток электролита, кг/т Аl;
эл
эл
Д - массовая доля фтора в электролите, доли ед.
ф
Для корпусов электролиза, оборудованных электролизерами с
ог
обожженными анодами, потери фтора с анодными огарками (Р ),
ф
которые устанавливаются производственными службами путем взвешивания
анодных огарков и определения в них массовой доли фтора по формуле:
ог ог
Р = Р х Д , (16)
ф ог ф
где Р - количество извлекаемых анодных огарков, кг/т Аl;
ог
ог
Д - массовая доля фтора в анодных огарках.
ф
фут
Потери фтора с катодной футеровкой (P , кг/т Аl) определяются по
ф
формуле:
фут п б ц бр
Р = (Д х Q + Д х Q + Д х Q + Д х Q ), (17)
ф ф п ф б ф ц ф бр
п б ц бр
где Д , Д , Д , Д - доля фтора, соответственно, в подовых,
ф ф ф ф
бортовых блоках угольной футеровки, цоколе и бровке, доли ед.;
Q , О , Q , Q - соответственно количество отработанной
п б ц бр
футеровки в подовых, бортовых блоках, цоколе и бровке, кг/т Аl.
Принимается, что потеря фтора с отработанной футеровкой, как и
расход фтора на пуск электролизеров после капитального ремонта,
составляет 223 кг F на 1 м2 площади подины.
Для обожженных анодов при отсутствии инструментальных данных
может быть принято, что с огарками удаляется из электролизера в
среднем 3 кг F/т Аl.
Количество фтористых соединений, поступающих в систему
организованного газоотсоса, определяется исходя из количества
фтористых соединений, отходящих от электролизеров, и эффективности
системы газоотсоса, которая определяется производственными службами с
учетом эффективности газосборников при различных состояниях
электролизера (включая выполнение технологических операций) и
продолжительности этих состояний.
Для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним
токоподводом:
го пг гк
Р = Р х Э . (18)
ф ф ф
Для электролизеров с предварительно обожженными анодами и с
самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:
го пг у
Р = Р х Э , (19)
ф ф
го
где Р - количество фторидов, поступающих в систему
ф
организованного отсоса, кг/т Аl;
гк
Э - эффективность улавливания газов газосборным колоколом, доли
ф
ед.;
Э - эффективность системы газоотсоса, доли ед.
у
Количество фтористых соединений, поступающих в атмосферу корпуса
электролиза, определяется по формуле:
для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним
токоподводом:
ак пг гк
Р = Р х (1 - Э ); (20)
ф ф ф
для электролизеров с предварительно обожженными анодами и с
самообжигающимися анодами с боковым токоподводом:
ак пг у
Р = Р х (1 - Э ); (21)
ф ф
ак
где Р - количество фторидов, поступающих в атмосферу корпуса
ф
электролиза, кг/т Аl.
Для определения эффективности системы газоотсоса осуществляется
хронометраж технологических операций на представительной группе
электролизеров (приложение 2 к Методике).
Эффективность улавливания фторидов колоколом (укрытием) в каждом
состоянии принимается в соответствии с приложением 3 к Методике.
Значения эффективности колокола (укрытия), приведенные в
приложении 3 к Методике, рекомендуется периодически уточнять путем
инструментального определения материальных балансов загрязняющих
веществ с использованием методов экоаналитических измерений.
Для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним
токоподводом расчет ведется по формуле:
гк гк1 гк2 гк3 гк4 гк5
Э = Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э х
ф ф 1 ф 2 ф 3 ф 4 ф
гк6 гк7 гк8 гк9 гк10
x Т + Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э х
5 ф 6 ф 7 ф 8 ф 9 ф
x Т , (22)
10
где Т , Т , ...,Т - доли продолжительности каждого состояния
1 2 10
электролизеров, доли ед.
Для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым
токоподводом расчет ведется по формуле:
у у1 у2 у3 у4 у5 у6
Э = Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э x
1 2 3 4 5
у7 у8 у9
х Т + Э х Т + Э х Т + Э х Т , (23)
6 7 8 9
где Т , Т , ..., Т - доли продолжительности каждого состояния
1 2 9
электролизеров, доли ед.
Для электролизеров с предварительно обожженными анодами расчет
ведется по формуле:
у у у у у у у
Э = Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э x
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6
у
х Т + Э х Т , (24)
6 7 7
где Т , Т , ..., Т - доли продолжительности каждого состояния
1 2 7
электролизеров, доли ед.
В связи со сложностью проведения хронометражных наблюдений
эффективность колокола (укрытия) может определяться также путем
оперативной оценки герметизации электролизеров (приложение 14 к
Методике).
В связи с тем, что при оперативной оценке состояния
электролизеров в меньшей степени учитывается экспозиция электролизеров
при i-том состоянии электролизера, взаимосвязь между величинами
у
эффективности колокола, найденными методом хронометража Э и методом
хр
оперативной оценки, определяется соотношением:
у
Э
хр
----------- = К. (25)
у
Э
оп.оц.
Величина "К" определяется опытным путем при сопоставлении обоих
методов. При отсутствии других данных "К" может приниматься равным
0,9.
Для расчета количества газообразных и твердых фторидов,
поступающих в систему газоотсоса и в атмосферу корпуса электролиза,
производственными службами при анализе газов и пыли определяется доля
газообразных фторидов и твердых фторидов в общем количестве фторидов,
поступающих в систему газоотсоса и атмосферу корпуса электролиза. При
этом используются следующие соотношения:
го го
Д + Д = 1, (26)
фгаз фтв
ак ак
Д + Д = 1, (27)
фгаз фтв
го го
где Д , Д - соответственно доля газообразных и твердых
фгаз фтв
фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в систему
газоотсоса, доли ед.;
ак ак
Д , Д - соответственно доля газообразных и твердых
фгаз фтв
фторидов в общем количестве фторидов, поступающих в атмосферу корпуса,
доли ед.
Средние значения этих величин составляют:
для электролизеров с самообжигающимися анодами с верхним
токоподводом:
го го ак ак
Д - 0,6; Д - 0,4; Д - 0,4; Д - 0,6;
фгаз фтв фгаз фтв
для электролизеров с самообжигающимися анодами с боковым
токоподводом:
го го ак ак
Д - 0,4; Д - 0,6; Д - 0,4; Д - 0,6;
фгаз фтв фгаз фтв
для электролизеров с предварительно обожженными анодами:
го го ак ак
для КрАЗа Д - 0,5; Д - 0,5; Д - 0,5; Д - 0,5;
фгаз фтв фгаз фтв
го го ак
для САЗа Д - 0,35; Д - 0,65; Д - 0,35;
фгаз фтв фгаз
ак
Д - 0,65;
фтв
го го ак
для НАЗа Д - 0,4; Д - 0,6; Д - 0,4;
фгаз фтв фгаз
ак
Д - 0,6;
фтв
Указанные величины должны уточняться инструментальными замерами.
Количество газообразных фторидов, поступающих в систему
газоотсоса, определяется по формуле:
го го го
F = Р х Д , (28)
газ ф фгаз
го
где F - количество газообразных фторидов, поступающих в
газ
систему газоотсоса, кг/т Аl.
Количество твердых фторидов, поступающих в систему газоотсоса,
определяется по формуле:
го го го
F = Р х Д , (29)
тв ф фтв
го
где F - количество твердых фторидов, поступающих в систему
тв
газоотсоса, кг/т Аl.
Количество газообразных фторидов, поступающих в атмосферу
корпуса, определяется по формуле:
ак ак ак
F = Р х Д , (30)
газ ф фгаз
ак
где F - количество газообразных фторидов, поступающих в
газ
атмосферу корпуса электролиза, кг/т Аl.
Количество твердых фторидов, поступающих в атмосферу корпуса
электролиза, определяется по формуле:
ак ак ак
F = Р х Д , (31)
тв ф фтв
ак
где F - количество твердых фторидов, поступающих в атмосферу
тв
корпуса электролиза, кг/т Аl.
При расчете количества твердых фторидов, выбрасываемых в
атмосферный воздух через аэрационные фонари, может быть учтено
оседание их на конструкциях корпуса электролиза (приложение 4 к
Методике). Тогда:
ако ак акос
F = F - F , (32)
тв тв тв
ако
где F - количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
атмосферный воздух через аэрационные фонари, с учетом оседания их на
конструкциях корпуса, кг/т Аl;
акос
F - количество твердых фторидов, осевших на конструкциях
тв
корпуса электролиза, кг/т Аl, рассчитывается в соответствии
с рекомендациями по экспериментальному определению количества
осаждающейся пыли в приложении 4 к Методике; при отсутствии
акос ак
экспериментальных данных F принимается равным 0,3 от F .
тв тв
Количество газообразных фторидов, отходящих от электролизеров,
определяется как сумма газообразных фторидов, поступающих в систему
газоотсоса и в атмосферу корпуса:
го ак
F = F + F , (33)
газ газ газ
где F - количество газообразных фторидов, отходящих от
газ
электролизеров, кг/т Аl.
Количество твердых фторидов, отходящих от электролизеров,
определяется как сумма твердых фторидов, поступающих в систему
газоотсоса и в атмосферу корпуса:
го ак
F = F + F , (34)
тв тв тв
где F - количество твердых фторидов, отходящих от электролизеров,
тв
кг/т Аl.
Газоочистные установки могут быть одноступенчатыми (скруббер) и
двухступенчатыми (электрофильтр + скруббер) или (сухая + мокрая).
Одноступенчатая очистка
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:
го1 го газ го
F = F х Э х Э , (35)
газ газ ф
го1
где F - количество газообразных фторидов, уловленных в
газ
системе газоочистки, кг/т Аl;
газ
Э - эффективность улавливания газообразных фторидов системой
ф
газоочистки, доли ед.;
го
Э - 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:
гои го2и
F - F
газ газ газ
Э = --------------, (36)
ф гои
F
газ
гои го2и
где F и F - инструментально определенное количество
газ газ
газообразных фторидов, соответственно, на входе и выходе из
газоочистки, кг/т Аl;
гои го2и
F и F определяются инструментальными методами в
газ газ
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:
го2 го го1
F = F - F , (37)
газ газ газ
го2
где F - расчетное количество газообразных фторидов, выбрасываемых
газ
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:
ат ак го2
F = F + F , (38)
газ газ газ
ат
где F - общее количество газообразных фторидов, выбрасываемых в
газ
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:
го1 го тв го
F = F х Э х Э , (39)
тв тв ф
гои го2и
F - F
тв тв тв
Э = --------------, (40)
ф гои
F
тв
го1
где F - количество твердых фторидов, улавливаемых в аппаратах
тв
газоочистки, кг/т Аl;
тв
Э - эффективность улавливания твердых веществ в аппаратах
ф
газоочистки, доли ед.;
гои го2и
F и F - инструментально определенное количество твердых
тв тв
фторидов, соответственно, на входе и выходе из газоочистки, кг/т Аl.
гои го2и
F и F определяются инструментальными методами в
тв тв
соответствии с методиками выполнения измерений концентраций
загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.
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:
го2 го го1
F = F - F , (41)
тв тв тв
го2
где F - расчетное количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
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:
ат ако го2
F = F + F , (42)
тв тв тв
ат
где F - общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
атмосферный воздух, кг/т Аl.
Двухступенчатая очистка
(электрофильтр + аппарат мокрой очистки)
При двухступенчатой системе очистки эффективность улавливания
твердых фторидов второй ступенью зависит от эффективности улавливания
твердых фторидов первой ступенью. Количество уловленных твердых
фторидов рассчитывается по формуле:
го го эл го эл скр1
(Т + Т ) х Э + Т х (1 - Э ) х Э +
го3 го 1 2 фтв 1 фтв фтв
F = F х -------------------------------------------------
тв тв го го го го
Т + Т + Т + Т
1 2 3 4
го скр2
+ Т х Э
3 фтв
--------------, (43)
го3
где F - количество твердых фторидов, уловленных в системе
тв
двухступенчатой очистки, кг/т Аl;
го
Т - время работы обеих ступеней двухступенчатой очистки, час
1
(режим 1);
го
Т - время работы первой ступени очистки (электрофильтра) при
2
простое второй ступени (скруббера), час (режим 2);
го
Т - время работы второй ступени очистки (скруббера) при простое
3
первой ступени (электрофильтра), час (режим 3);
го
Т - время полного простоя газоочистки, час (режим 4);
4
эл
Т - эффективность улавливания твердых фторидов в электрофильтре,
фтв
доли ед.;
скр1
Э - эффективность улавливания твердых фторидов в скруббере при
фтв
работающем электрофильтре, доли ед.;
скр2
Э - эффективность улавливания твердых фторидов в скруббере
фтв
при неработающем электрофильтре, доли ед.
Эффективность улавливания твердых фторидов в каждом аппарате
определяется как отношение количества уловленных твердых фторидов к
количеству твердых фторидов, поступивших в аппараты газоочистки, по
формулам:
го эл
F - F
эл тв тв
Э = -----------, (44)
фтв го
F
тв
эл скр1
F - F
скр1 тв тв
Э = ------------, (45)
фтв эл
F
тв
го скр2
F - F
скр2 тв тв
Э = ------------, (46)
фтв го
F
тв
эл
где F - количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
атмосферный воздух после электрофильтра, кг/т Аl;
скр1
F - количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
атмосферный воздух после скруббера при работающем электрофильтре, кг/т
Аl;
скр2
F - количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
атмосферный воздух после скруббера при неработающем электрофильтре,
кг/т Аl.
го эл скр1
Эффективность улавливания твердых фторидов F , F , F и
тв тв тв
скр2
F определяется инструментальными методами в соответствии с
тв
методиками выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в
выбросах промышленных предприятий.
Количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух
после двухступенчатой очистки, определяется как разность между
количеством твердых фторидов, поступивших в аппараты газоочистки, и
количеством твердых фторидов, уловленных в аппаратах двухступенчатой
очистки:
го4 го го3
F = F - F , (47)
тв тв тв
го4
где F - количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
атмосферу после двухступенчатой очистки, кг/т Аl.
Общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный
воздух с учетом оседания их на конструкциях корпуса, определяется как
сумма количества твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферу через
аэрационные фонари, и количества твердых фторидов, не уловленных
аппаратами очистки:
ат ако го4
F = F + F , (48)
тв тв тв
ат
где F - общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
атмосферу, кг/т Аl.
Газообразные фториды в электрофильтре не улавливаются, поэтому
ат
расчет выброса F осуществляется по схеме расчета выбросов для
газ
одноступенчатой очистки.
Двухступенчатая очистка (сухая + мокрая)
Количество газообразных фторидов, улавливаемых в аппаратах сухой
газоочистки, определяется исходя из количества газообразных фторидов,
поступающих на газоочистку, эффективности улавливания газообразных
фторидов аппаратами сухой газоочистки и КПИ работы аппаратов сухой
газоочистки:
гос го с гос
F = F х Э х Э , (49)
газ газ фгаз
гос
где F - количество газообразных фторидов, уловленных в
газ
аппаратах сухой газоочистки, кг/т Аl;
с
Э - эффективность улавливания газообразных фторидов
фгаз
аппаратами сухой газоочистки, доли ед.;
гос
Э - КПИ работы аппаратов сухой газоочистки, доли ед.
Эффективность улавливания газообразных фторидов аппаратами сухой
газоочистки определяется как отношение количества уловленных
газообразных фторидов к их количеству, поступающему в аппараты сухой
газоочистки, по формуле:
гои го2и
F - F
с газ газ
Э = ----------------, (50)
фгаз гои
F
газ
гои го2и
где F и F - инструментально определенное количество
газ газ
газообразных фторидов, соответственно, на входе и выходе из сухой
газоочистки, кг/т Аl.
гои го2и
F и F определяются инструментальными методами в
газ газ
соответствии с методиками выполнения измерений концентраций
загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.
Количество твердых фторидов, улавливаемых в аппаратах сухой
газоочистки, определяется исходя из количества твердых фторидов,
поступающих на газоочистку, эффективности улавливания твердых фторидов
аппаратами сухой газоочистки и КПИ работы аппаратов сухой газоочистки:
гос го c гос
F = F х Э х Э , (51)
тв тв фтв
гос
где F - количество твердых фторидов, уловленных в аппаратах
тв
сухой газоочистки, кг/т Аl;
с
Э - эффективность улавливания твердых фторидов аппаратами
фтв
сухой газоочистки, доли ед.
Эффективность улавливания твердых фторидов аппаратами сухой
газоочистки определяется как отношение количества уловленных твердых
фторидов к количеству твердых фторидов, поступающих в аппараты сухой
газоочистки, по формуле:
гои го2и
F - F
с тв тв
Э = --------------, (52)
фтв гои
F
тв
гои го2и
где F и F - инструментально определенное количество
тв тв
твердых фторидов, соответственно, на входе и выходе из сухой
газоочистки, кг/т Аl;
гои го2и
F и F определяются инструментальными способами в
тв тв
соответствии с методиками выполнения измерений концентраций
загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.
Расчетное количество газообразных фторидов, поступающих на вторую
ступень очистки (мокрую), определяется как разность между количеством
газообразных фторидов, поступивших в систему газоотсоса, и количеством
газообразных фторидов, уловленных в аппаратах первой ступени очистки:
гом го гос
F = F - F , (53)
газ газ газ
гом
где F - расчетное количество газообразных фторидов,
газ
поступивших на мокрую очистку после сухой очистки, кг/т Аl.
Расчетное количество твердых фторидов, поступающих на вторую
ступень очистки (мокрую), определяется как разность между количеством
твердых фторидов, поступивших в систему газоотсоса, и количеством
твердых фторидов, уловленных в аппаратах сухой очистки:
гом го гос
F = F - F , (54)
тв тв тв
гом
где F - расчетное количество твердых фторидов, поступивших
тв
на мокрую очистку после сухой очистки, кг/т Аl.
Количество газообразных фторидов, улавливаемых в аппаратах мокрой
очистки, определяется исходя из количества газообразных фторидов,
поступающих на мокрую очистку, эффективности улавливания газообразных
фторидов аппаратами мокрой очистки и КПИ аппаратов мокрой очистки:
гом1 гом м гом
F = F х Э х Э , (55)
газ газ фгаз
гом1
где F - количество газообразных фторидов, уловленных в
газ
аппаратах мокрой очистки, кг/т Аl;
м
Э - эффективность улавливания газообразных фторидов
фгаз
аппаратами мокрой очистки, доли ед.;
гом
Э - КПИ работы аппаратов мокрой очистки, доли ед.
Эффективность улавливания газообразных фторидов аппаратами мокрой
очистки определяется как отношение количества уловленных газообразных
фторидов к количеству газообразных фторидов, поступающих в аппараты
мокрой очистки, по формуле:
гом1и гом2и
F - F
м газ газ
Э = -----------------, (56)
фгаз гом1и
F
газ
гом1и гом2и
где F и F - инструментально определенное
газ газ
количество газообразных фторидов, соответственно, на входе и выходе из
мокрой газоочистки, кг/т Аl;
гом1и гом2и
F и F определяются инструментальными методами в
газ газ
соответствии с методиками выполнения измерений концентраций
загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий.
Расчетное количество газообразных фторидов, выбрасываемых в
атмосферный воздух после очистки, определяется как разность между
количеством газообразных фторидов, поступивших на мокрую газоочистку,
и количеством газообразных фторидов, уловленных в аппаратах мокрой
очистки:
гом2 гом гом1
F = F - F , (57)
газ газ газ
гом2
где F - расчетное количество газообразных фторидов,
газ
выбрасываемых в атмосферный воздух после мокрой 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:
ат ак гом2
F = F + F , (58)
газ газ газ
ат
где F - общее количество газообразных фторидов,
газ
выбрасываемых в атмосферный воздух, кг/т Аl.
Аналогично, количество твердых фторидов, улавливаемых в аппаратах
мокрой очистки, определяется исходя из количества твердых фторидов,
поступающих на мокрую очистку, эффективности улавливания твердых
фторидов аппаратами мокрой очистки и КПИ улавливания пыли аппаратами
мокрой очистки:
гом1 гом м гом
F = F х Э х Э , (59)
тв тв фтв
гом1и гом2и
F - F
м тв тв
Э = -----------------, (60)
фтв гом1и
F
тв
м
где Э - эффективность улавливания твердых фторидов в
фтв
аппаратах мокрой очистки, доли ед.;
гом1и гом2и
F и F - инструментально определенное количество
тв тв
твердых фторидов, соответственно, на входе и выходе из аппаратов
мокрой очистки, кг/т Аl; определяются в соответствии с методиками
выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах
промышленных предприятий.
Количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный воздух
после очистки, определяется как разность между количеством твердых
фторидов, поступивших на мокрую очистку, и количеством твердых
фторидов, уловленных в аппаратах мокрой очистки:
гом2 гом гом1
F = F - F , (61)
тв тв тв
гом2
где F - количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
атмосферный воздух после мокрой очистки, кг/т Аl.
Общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в атмосферный
воздух с учетом оседания их на конструкциях корпуса электролиза,
определяется как сумма количества твердых фторидов, выбрасываемых
через аэрационные фонари, и количества твердых фторидов, не уловленных
аппаратами газоочистки:
ат ако гом2
F = F + F , (62)
тв тв тв
ат
где F - общее количество твердых фторидов, выбрасываемых в
тв
атмосферный воздух, кг/т Аl.
Схематично баланс фтора для двухступенчатой (сухая + мокрая)
очистки представлен в приложении 5 к Методике.
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:
3 3x 3 х (1 - x)
Al2O3 + ------- С = 2Al + ------- CO + ------------ CO2 (65)
2 - x 2 - x 2 - x
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:
обр о
К = 4,67 х Д х Р - 1,75 х Р , (66)
CO С ам О
обр
где К - количество образующегося оксида углерода, кг/т Аl;
CO
Р - расход анодной массы, кг/т Аl;
ам
о
Д - доля углерода, подвергшегося окислению под колоколом,
С
доли ед.;
Р - количество кислорода, окисляющего углерод под колоколом,
О
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):
гк о
Р = 930 + 0,54 х (1 - Э ) х Р х Д , (67)
О аг ам С
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:
го обр гк г г
К = К х Э х (1 - Э х Э ), (68)
СО СО аг СО
го
где К - количество оксида углерода, выбрасываемого в
СО
атмосферный воздух через систему газоотсоса, кг/т Аl;
гк
Э - эффективность улавливания анодных газов газосборным
аг
колоколом, доли ед.;
г
Э - КПИ горелок во времени, доли ед.;
г
Э - эффективность дожигания оксида углерода, доли ед.
СО
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:
гк аг аг аг аг аг
Э = SUM (Э х Т ) = Э х Т + Э х Т + Э х Т + Э x
аг n n 1 1 2 2 3 3 4
аг аг аг аг аг
х Т + Э х Т + Э х Т + Э х Т х Э х Т + Э х Т , (69)
4 5 5 6 6 7 7 8 8 10 10
аг
где Э - эффективность улавливания анодных газов
n
газосборником в период времени Т , доли ед.;
n
аг
Э принимается в соответствии с приложением 9 к Методике;
n
Э принимается в соответствии с данными оперативного контроля
г
за состоянием воздушной среды в корпусах электролиза.
Количество оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса
электролиза, определяется по формуле:
ак обр гк д
К = К х (1 - Э ) (1 - Э ), (70)
CO CO аг CO
ак
где К - количество оксида углерода, поступающего в
CO
атмосферу корпуса электролиза, кг/т Аl;
д
Э - степень дожигания оксида углерода, выделяющегося помимо
CO
колокольного газосборника, доли ед.
С учетом фактического содержания оксида углерода в воздухе
д
электролизных корпусов Э принимается равной 0,5.
CO
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:
ат ак го
К = К + К , (71)
CO CO CO
ат
где К - суммарное количество оксида углерода,
CO
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):
обр о
К = 4,67 х Д х Р - 1,75 х Р , (72)
CO С ам О
обр
где К - количество образующегося оксида углерода, кг/т Аl;
CO
Р - расход анодной массы, кг/т Аl;
ам
о
Д - доля углерода, подвергшегося окислению под коркой, доли
С
ед.;
Р - количество кислорода, окисляющего углерод под коркой,
О
кг/т Аl:
Р = 930 + 0,08 х Р . (73)
О ам
Количество СО, образующегося над коркой, рассчитывается по
формуле:
возд
К = 0,0466 х Р , (74)
CO ам
возд
где К - количество оксида углерода, образующегося при
CO
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:
го обр го у
К = К х Д + Э х 0,0466 х Р , (75)
CO CO CO ам
го
где Д - доля оксида углерода, поступающего в систему
CO
газоотсоса, от количества, образующегося под коркой
обр
электролита (К ), доли ед.
CO
го у 1 Д1 у 2 Д2
Д = Т х Э х (1 - Э ) х Э + Т х Э х (1 - Э ) х Э +
CO 1 1 ог CO 2 2 ог CO
у 3 Д3 у 4 Д4
+ Т х Э х (1 - Э ) х Э + Т х Э х (1 - Э ) х Э + Т x
3 3 ог CO 4 4 ог CO 5
у 5 Д5 у 6 Д6 У
х Э х (1 - Э ) х Э + Т х Э х (1 - Э ) х Э + Т x Э x
5 ог CO 6 6 ог CO 7 7
7 Д7 у 8 Д8 у
х (1 - Э ) х Э + Т х Э х (1 - Э ) х Э + Т х Э x
ог CO 8 8 ог CO 9 9
9 Д9
х (1 - Э ) х Э , (76)
ог CO
n
где Э - доля времени горения огонька, доли ед.;
ог
Дn
Э - доля неокислившегося СО, доли ед.
CO
Количество оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса
электролиза, определяется по формуле:
ак обр ак у
К = К х Д + (1 - Э ) х 0,0466 х Р , (77)
CO CO CO ам
ак у 1 Д1 у
Д = Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э + Т х (1 - Э ) x
CO 1 1 ог CO 2 2
2 Д2 у 3 Д3
х (1 - Э ) х Э + Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э + Т x
ог CO 3 3 ог CO 4
у 4 Д4 у 5
х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э + Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х
4 ог CO 5 5 ог
Д5 у 6 Д6 у
x Э + Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э + Т х (1 - Э ) х
CO 6 6 ог CO 7 7
7 Д7 у 8 Д8
x (1 - Э ) х Э + Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э + Т x
ог CO 8 8 ог CO 9
у 9 Д9
х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э , (78)
9 ог CO
ак
где Д - доля оксида углерода, поступающего в атмосферу
CO
корпуса электролиза, от количества, образующегося под коркой
электролита, доли ед.
у
Эффективность системы газоотсоса (Э ) рассчитывается по
формуле:
у у у у у у
Э = Т х Э + Т х Э + Т х Э + Т х Э + Т х Э + Т х
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6
у у у у
Э + Т х Э + Т х Э + Т х Э . (79)
6 7 7 8 8 9 9
Эффективность системы газоотсоса и эффективность дожигания
оксида углерода в "огоньках" рекомендуется принимать в
n
соответствии с приложением 10 к Методике, а Т и Э - по
n ог
результатам хронометража или оперативной оценки.
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:
ат ак го
К = К + К , (80)
CO CO CO
ат
где К - количество оксида углерода, выбрасываемого в
CO
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".
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 8 к Методике):
обр о `
К = 4,67 х Д х Р - 1,75 х Р , (81)
CO C оа О
обр
где К - количество образующегося оксида углерода, кг/т Аl;
CO
`
Р - расход анодов, нетто, кг/т Аl;
оа
о
Д - доля углерода, подвергшегося окислению под коркой
C
электролита, доли ед.
Количество кислорода, окисляющего углерод под коркой (Р ),
О
рассчитывается по формуле:
`
Р = 930 + 0,094 х Р . (82)
О оа
Количество СО, образующегося над коркой электролита,
рассчитывается по формуле:
возд `
К = 0,055 х Р , (83)
CO оа
возд
где К - количество оксида углерода, образующегося при
СО
окислении анода кислородом воздуха выше корки электролита, кг/т Аl.
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.;
г) укрытие открыто, корка разрушена, "огонек" не горит -
выполнение различных операций по обслуживанию электролизера.
Количество оксида углерода, поступающего в систему газоотсоса,
определяется по формуле:
го обр го у `
К = К х Д + Э х 0,055 х Р , (84)
CO CO CO оа
го
где Д - доля оксида углерода, поступающего в систему
CO
газоотсоса, от количества оксида углерода, образующегося
обр
под коркой электролита (К ), доли ед.
СО
го у 1 д1 у 2 д2
Д = Т х Э х (1 - Э ) х Э + Т х Э х (1 - Э ) х Э +
CO 1 1 ог CO 2 2 ог CO
у 3 д3 у 4 д4
+ Т х Э х (1 - Э ) х Э + Т х Э х (1 - Э ) х Э +
3 3 ог CO 4 4 ог CO
у 5 д5 у 6 д6
+ Т х Э х (1 - Э ) х Э + Т х Э х (1 - Э ) х Э +
5 5 ог CO 6 6 ог CO
у 7 д7
+ Т х Э х (1 - Э ) х Э , (85)
7 7 ог CO
n
где Э - доля времени горения огонька, доли ед.
ог
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.
1 2
Таким образом, Э и Э = 0. При этом формула (85) примет вид:
ог ог
го
Д = 0,375 х Т + 0,375 х Т + 0,75 х Т + 0,0045 х Т +
CO 1 2 3 4
+ 0,00975 х Т + 0,0147 х Т . (86)
5 7
Количество оксида углерода, поступающего в атмосферу корпуса
электролиза, определяется по формуле:
ак обр ак у `
К = К х Д + (1 - Э ) х 0,055 х Р , (87)
CO CO CO оа
ак
где Д - доля оксида углерода, поступающего в атмосферу
CO
корпуса электролиза, от количества оксида углерода, образующегося под
коркой электролита, доли ед.
ак у 1 д1 у
Д = Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э + Т х (1 - Э ) x
CO 1 1 ог CO 2 2
2 д2 у 3 д3
х (1 - Э ) х Э + Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э +
ог CO 3 3 ог CO
у 4 д4 у
+ Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э + Т х (1 - Э ) x
4 4 ог CO 5 5
5 д5 у 6 д6
х (1 - Э ) х Э + Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э +
ог CO 6 6 ог CO
у 7 д7
+ Т х (1 - Э ) х (1 - Э ) х Э , (88)
7 7 ог CO
у
где Э - эффективность системы газоотсоса, доли ед.
у у у у у у
Э = Т х Э + Т х Э + Т х Э + Т х Э + Т х Э + Т х
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6
у у
Э + Т х Э . (89)
6 7 7
n уn дn
При подстановке значений Э , Э и Э формула (88)
ог CO
примет вид:
ак
Д = 0,125 х Т + 0,125 х Т + 0,00375 х Т + 0,003 х Т +
CO 1 2 3 4
+ 0,00525 х Т + 0,015 х Т + 0,0003 х Т . (90)
5 6 7
Эффективность системы газоотсоса и эффективность дожигания
оксида углерода в "огоньках" принимается в соответствии с
n
приложением 11 к Методике, а Т и Э - по результатам
n ог
хронометража или оперативной оценки.
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:
ат ак го
К = К + К , (91)
CO CO CO
|