Источники выбросов тяжелых металлов в

Беларуси

Sources of Heavy Metals Emission in Belarusin Belarus

С.В.Какарека, Т.И.КухарчикИнститут природопользования НАН Беларуси

Минск, Беларусь

Workshop of the Task Force on Heavy Metals, Berlin, Germany, April 12-13, 2012

1. Состояние учета выбросов тяжелых металлов;2. Основные источники и тренды выбросов тяжелых металлов натерритории Беларуси;3. Общая характеристика крупных установок – источников выбросовтяжелых металлов; технологии очистки выбросов4. Анализ возможностей выполнения обязательств по ПротоколуРеспубликой Беларусь по потолкам выбросов и сокращения

выбросов;

В докладе рассматриваются:

выбросов;5. Возможности выполнения норм концентраций тяжелых металлов итвердых веществ в выбросах (Приложение V):- Стационарное сжигание топлива- Вторичное производство черных металлов

-Цементная промышленность-Стекольное производство

К настоящему времени многое сделано для обоснования

присоединения к Протоколу по тяжелым металлам:

• выполнена достаточно детальная инвентаризация выбросов

Введение

• выполнена достаточно детальная инвентаризация выбросовтяжелых металлов; выявлены основные источники;• охарактеризованы тренды выбросов тяжелых металлов;• проводятся научные исследования (в т.ч. по вкладу в ПрограммуЕМЕП, экспертным оценкам, оценке критических нагрузок)

1.1.Состояние учета выбросов тяжелых металлов в БеларусиСостояние учета выбросов тяжелых металлов в Беларуси

Категория источника As Cd Cr Cu Ni Pb ZnПромышленность всего 0,142 0,002 2,727 1,335 0,655 3,202 20,604Электроэнергетика - - 0,005 0,011 - - -

Топливная промышленность - - 0,077 0,029 0,049 0,002 -Черная металлургия 0,001 - 0,021 0,09 0,03 - 0,147Цветная металлургия - - - - - 0,053 -

Выбросы тяжелых металлов в атмосферу в Республике Беларусь в 2009 г. по данным Национального статистического комитета

Цветная металлургия - - - - - 0,053 -Химическая и нефтехимическая промышленность

0,131 - 0,358 0,033 0,013 0,01 11,838

Машиностроение и металлообработка

- 0,002 1,956 1,166 0,363 0,139 7,57

Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность

- - 0,004 0,004 - 0,001 0,003

Промышленность строительных материалов

- - 0,014 - 0,001 0,004 0,137

Стекольная и фарфорофаянсовая промышленность

0,01 - 0,185 - 0,148 2,977 0,844

Прочие - - 0,517 0,014 0,055 0,056 0,089Всего по отраслям 0,14 0,002 3,2 1,4 0,7 3,2 20,6

• проведение анализа полноты и качества статистических данных овыбросах;

• по тем веществам и категориям источников, информация овыбросах которых достаточно полна, производится группировкаданных в соответствии с требуемой номенклатурой для отчета

Базовые принципы инвентаризации выбросов в Беларуси в

рамках отчетности перед Программой ЕМЕП

данных в соответствии с требуемой номенклатурой для отчета

(NFR);• по тем позициям, где информация неполна, производитсядополнительный расчет выбросов и полученные данные

суммируются с имеющимися статистическими данными;• по тем позициям, где информация полностью отсутствует, итоговыеданные базируются полностью на расчетах.

Выбросы тяжелых металлов на территории Республики Беларусь в 2009 г. по категориям источников НПО, т

НПО Категория источника Pb Cd Hg

1A1a Энергетика общего пользования и производства тепла 7,276 0,506 0,128

1A2 Обрабатывающая промышленность и строительство 34,718 1,58 0,762

1A3a Гражданская авиация 0,07 0,001 NE

1A3b Автомобильный транспорт 2,195 0,022 NE

1A3c Железные дороги 0,188 0,002 NE

Инвентаризация выбросов в рамках отчетности перед

Программой ЕМЕП

1A3c Железные дороги 0,188 0,002 NE

1A4a Коммерческий/Институциональный сектор 0,104 0,01 0,001

1A4b Жилой сектор 0,301 0,039 0,003

1A4c Сельское хозяйство/Лесное хозяйство/Рыболовство 0,591 0,006 IE

1B2 Нефть и природный газ 0,031 NE NE

2B Химическая промышленность 0,01 0,027

2C Производство металлов 20,081 0,81 0,017

2D Прочее производство 0,017 NE NE

6C Сжигание отходов 0,262 0,022 0,003

7 Прочие 0,009 0,001 -

Всего 65,853 3,026 0,914

2. Структура выбросов свинца (а) и ртути (б) в Беларуси (2009 г.)

54%

11%

30%

3% 2%Pb

11%

83%

14%

2% 1%Hg

Pb

200

300

400

500

600

700

800

900

tons

Тренды выбросов тяжелых металлов

0

100

200

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Наиболее существенные изменения объемов выбросов свинца произошли в

первой половине 1990-х годов: в 1996 г. по сравнению с 1990 г. выбросысвинца уменьшились в 17 раз. Это связано, прежде всего, с прекращениемиспользования этилированного бензина. С 1999 г. началось некотороеувеличение объемов выбросов свинца, однако уровни по-прежнему гораздониже уровня 1990 г.

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

tons

Тренды выбросов тяжелых металлов

Hg

0,0

0,2

0,4

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Выбросы ртути снизились с 1,1 т в 1990 г. до 0,3 т в 1996 году. Однако посленачался рост уровней выбросов ртути; к 2009 г. они почти достигли уровня1990 года (0,9 т).

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

tons

Cd

Тренды выбросов тяжелых металлов

0,0

0,5

1,0

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Тренды изменения выбросов кадмия и ртути схожи: до 1996 г.наблюдалось их снижение, в период 1996-2000 гг. – некоторая стабилизацияи затем – увеличение. При этом в 2005 г. выбросы кадмия достигли уровня1990 г., в 2006 г. – несколько их превзошли. В 2009 г. выбросы кадмиясоставили 3,03 т.

Точечные источники выбросов

Pb

40

50

60

70

80

90

100

валовые выбросы

свинца, %

К крупным точечным источникам относятся 3 предприятия цементной промышленности, 2 предприятия стекольной промышленности и 1 предприятие металлургической промышленности (на их долю приходится более 80% выбросов свинца).

0

10

20

30

40

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48вклад

в валовые

количество предприятий

Cd

Точечные источники выбросов

40

50

60

70

80

90

100

валовые

выбросы

кадмия

, %

К крупным точечным источникам относятся 3 предприятия цементной промышленности и 1 предприятие металлургической промышленности (на их долю приходится более 80% выбросов кадмия).

0

10

20

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75вклад

в валовые

количество предприятий

3. Цементная промышленность

Мокрый способ (75% объема производства)Вращающиеся печи обжига клинкера Основной источник тяжелых металлов – пиритные огарки.Топливо − природный газ, шины (до 10% на одной из печей).Газоочистное оборудование основного процесса - электрофильтры ЭГА, Лурги, ЭГБМ, ЭСГ, УГ, тканевые фильтры EFR, автоматизированные системы контроля выбросов. Эффективность очистки от ВЧ 98,8-99,5%

Сухой способ (25% объема производства)Вращающиеся печи обжига клинкераВращающиеся печи обжига клинкераОсновной источник тяжелых металлов – пыль металлургического производства.Топливо − природный газ, шины.Газоочистное оборудование основного процесса - электрофильтры ЭГА, ЭГБМ, и циклон ЦП + электрофильтр ЭГА

Программы развития отрасли:Программа социально-экономического развития Республики Беларусь на 2011–2015 годы. Указ Президента Республики Беларусь (2011 г. № 136)Государственная комплексная программа развития материально-технической базы в строительной отрасли на 2006–2010 годы (Постановление Совета Министров Республики Беларусь, 2006 г. № 1118)

Увеличение объемов производства цемента примерно в 2 раза (к 2015 г.)Строительство цементных заводов – сухой способ производства цемента. Топливо − уголь (торф).

Стекольная промышленность

Хрустальное стеклоВанные печи непрерывного действия (газопламенные и электрическая); реконструкция в 2006 г. и 2008 гг.; по мощности установок не подпадают под действие Протокола

Газоочистное оборудование основного процесса - теплоутилизаторы (эффективность 83%), тканевые фильтры ФКИ (эффективность 99,2%).

Строительное стеклоГазопламенные стекловаренные печи непрерывного действия, введены в Газопламенные стекловаренные печи непрерывного действия, введены в эксплуатацию в 1996 и 2010 гг. Новая печь оснащена трехступенчатой системой пылегазоочистки эффективностью 85%

Программы развития отрасли:Программа развития стекольной промышленности Республики Беларусь на 2006–2010 гг. (Указ Президента Республики Беларусь, 2006 г. № 351)

Демонтаж газопламенной печи по производству хрустального стеклаСтроительство электрической печи Производство гнутого автомобильного стекла, увеличение объемов производства строительного стекла

Металлургическая промышленность

Производство стали (электродуговые печи)Основной объем стали выплавляется в электродуговых сталеплавильных печах емкостью 100 т; модернизация с целью повышения энергоэффективности Очистка выбросов осуществляется на рукавных фильтрах Лурги, Шойх, КЕ с эффективностью 99%.

Чугунное литьеОткрытые вагранки с холодным дутьем (обеспечивают около 85% производствачугунного литья). Средний возраст – более 20 летВ последние годы несколько расширилось использование индукционных печей.Выбросы от вагранок очищаются с помощью мокрых пылеуловителей различной конструкции с

эффективностью очистки 50–92 %;в ряде случаев очистка отсутствует

Программы развития отрасли:Программа технического переоснащения и модернизации литейных, термических, гальванических и других энергоемких производств на 2007–2010 гг. Постановление Совета Министров Республики Беларусь, 2007 г. № 1421

Увеличение доли выплавки чугунного литья в индукционных и электропечах

Проект пересмотренного Протокола предусматривает необходимость

сокращения выбросов по отношению к базовому году (1990 илиальтернативный год в интервале с 1985 по 1995) для стран с переходнойэкономикой − альтернативный год в период с 1985 года по год вступления всилу Протокола для Стороны, указанный этой Стороной при ратификации,принятии, утверждении или присоединении.

4. Возможности выполнения основных обязательств по

Протоколу по тяжелым металлам

Потолки выбросов

принятии, утверждении или присоединении.

Анализ показывает возможные сложности в будущем в достижении

потолков выбросов тяжелых металлов без специальных мер. Ожидается, чтоприменительно к выбросам свинца не будет сложностей, если в качествебазового будет выбран 1990 год или другой год в интервале 1985-1990;однако в связи с наметившимися трендами роста выбросов кадмия и ртути

могут возникнуть сложности с сокращением относительно 1990 года, вособенности для кадмия.

Источники информации

- результаты инвентаризации выбросов на предприятияхмашиностроения и металлургии, цементных и стекольных заводах;

- данные измерений содержания твердых частиц в отходящих газах(аналитические лабораторий Министерства природных ресурсов иохраны окружающей среды);

5 Соответствие фактических уровней концентраций тяжелых

металлов и твердых частиц в выбросах нормам Протокола по

тяжелым металлам

охраны окружающей среды);

- данные измерений содержания свинца при производстве хрустальногостекла;

- опубликованные данные о содержании тяжелых металлов в пыли;

-результаты экспериментальных исследований содержания тяжелыхметаллов в пыли;

- расчетные значения содержания тяжелых металлов в отходящих газах(на основании данных о содержании тяжелых металлов в пыли(уловленной), а также о концентрации пыли в отходящих газах)

Предприятия энергетики обеспечивают примерно 2% выбросов пыли, 3 % выбросов свинца, 4 % кадмия, 9,6 % ртути. В энергетике основным топливом является природный газ, резервным – мазут. На долю твердых видов топлива приходится около 4 % потребляемого топлива. Имеется ряд небольших ТЭЦ и котельных, где в качестве топлива используются древесные отходы, торф и топливные брикеты.

Сжигание топлива в котлах

Фактические концентрации: содержание твердых частиц при сжигании твердого топливанаходится в диапазоне 60-115 мг/м3

Содержание тяжелых металлов не превышает ПЗВ (расчетные данные)Содержание тяжелых металлов не превышает ПЗВ (расчетные данные)

Содержание ВЧ при сжигании твердого топлива: сравнение норм в Беларуси и ПЗВ Протокола, мг/м3

Тип и мощность установки

Действующие нормы в Беларуси

ПЗВ по Протоколу

50-100 МВт

новые 50 10/20/50

существующие 150 15/30/50

Уголь составляет 0,2 % от общего количества используемого топлива.Уголь сжигается на районных котельных общего пользования, котельнымиустановками организаций и в бытовом сектор.

Использование угля в энергетике/коммунальном хозяйстве

80

90

100% 0,2%

10%7%

0

10

20

30

40

50

60

70

1990 2000 2009 2010

прочие виды топлива уголь

83%

районные котельные

котельные установки организаций

население

ПЗВ твердых частиц по Протоколу: для существующих – 10/15/20 мг/м3;для новых - 5/5/20 мг/м3

В Беларуси: для крупных источников – 60 мг/м3, для других - 80 мг/м3

Электродуговые печи

Для металлургического предприятия, который обеспечивает основной объем стали, расчетная Для металлургического предприятия, который обеспечивает основной объем стали, расчетная концентрация тяжелых металлов не превышает предельные значения по Протоколу. Однако концентрация свинца и кадмия близка предельному значению. Концентрация ртути существенно ниже

ПЗВ твердых частиц по Протоколу для всех установок – 10/20/50 мг/м3

В Беларуси среднее содержание ВЧ в отходящих газах открытых вагранок оценивается в 675 мг/м3, индукционных печей – 30 мг/м3.Содержание тяжелых металлов в выбросах (при уровнях очистки 85 и 90%) не превышает предельных значений

Чугунолитейное производство

Учитывая принципиальные различия между установками по выплавке чугунного литья (открытые и закрытые вагранки, индукционные печи, электропечи) было бы целесообразным рассматривать более широкий диапазон ПЗВ для данной категории источников.

Цементные печи

Согласно техническому приложению, ПЗВ для ВЧ – 15 мг/м3 (вариант 1), 20мг/м3 (вариант 2) и 50 мг/м3 (вариант 3); для кадмия – 0,05 мг/м3, свинца – 1 мг/м3,ртути – 0,05 мг/м3.

В Беларуси уровни содержания пыли в выбросах цементных печей заметно превышают

нормативы, установленные Протоколом (в 2,5-3 раза). Исключение составляют две печиобжига на одном из предприятий, где концентрация пыли после модернизацииэлектрофильтров составляет около 30мг/м3.

Полученные расчетные концентрации тяжелых металлов составили (при эффективности99,5 %): свинца – 0,04мг/м3, кадмия – 0,0004мг/м3, ртути – 0,00002мг/м3.99,5 %): свинца – 0,04мг/м3, кадмия – 0,0004мг/м3, ртути – 0,00002мг/м3.

Стекольное производство

Рекомендуемые ПЗВ: Cd – 0,05 мг/м3 (при производстве стеклотары – 0,8 мг/м3);Pb – 0,5 мг/м3 (при производстве стеклотары с использованием стеклянного боя –0,8 мг/м3), при производстве стекла в тех случаях, когда свинец необходим для обеспечения необходимого качества продукции: [3] мг/м3; Hg – 0,05 мг/м3.

В Беларуси концентрация пыли в отходящих газах варьирует в диапазоне 15-70 мг/м3; концентрация свинца (по данным измерений составила 20 мг/м3, согласно расчетам - 12 мг/м3.

Это означает, что содержание свинца при варке свинцового хрусталя значительно превышает установленные предельные значения по свинцу – 3 мг/м3. Расчетные концентрации кадмия и ртути существенно ниже предельных значений по Протоколу.

Для других типов стекла (строительного, специального, тарного) содержание тяжелых металлов в пыли незначительно.

Перечень основных источников выбросов тяжелых металлов

достаточно ограниченный, и включает производство цемента, стали,чугунного литья, свинцового хрустального стекла.

Не ожидается сложностей с достижением потолков выбросов

свинца, если в качестве базового будет выбран 1990 год или другой

Заключение

год в интервале 1985-1990; однако в связи с наметившимисятрендами роста могут возникнуть сложности с сокращением

относительно 1990 года выбросов ртути и в особенности кадмия. Всвязи с этим в качестве базового для кадмия может быть указан

2009 или 2010 год.

В отношении достижения предельных значений выбросов

твердых частиц могут быть проблемы с твердотопливными котлами,производством цемента, установками по выплавке черныхметаллов.

Для большинства секторов существенных проблем с достижением

предельных значений концентраций тяжелых металлов в выбросах

возникнуть не должно (кроме производства свинцового хрусталя, накотором в настоящее время предельные значения превышаются).

(По последнему варианту изменений Протокола сроки применения(По последнему варианту изменений Протокола сроки примененияпредельных значений и наилучших имеющихся технологий для

существующих стационарных источников для стран с переходной

экономикой предполагается увеличить до 15лет.)

При этом следует отметить, что предельные значения содержания тяжелых металлов ввыбросах по Протоколу предполагаются одинаковыми для большинства процессов, в том числесжигания топлива и металлургических процессов, что вряд ли обосновано, учитывая сильноразличающееся содержание тяжелых металлов в пылевых выбросах от этих процессов.

• для достижения норм Протокола по твердым частицам вотношении новых стационарных источников потребуется привести в

соответствие национальные нормы, касающиеся концентрацийтвердых частиц в выбросах при сжигании топлива в установках

мощностью более 50 МВт;• установить нормы выбросов ВЧ и пыли для других источников,подпадающих под действие Протокола.• наиболее актуально принятие мер по снижению концентрации пыли в• наиболее актуально принятие мер по снижению концентрации пыли вотходящих газах (за счет повышения эффективности действующихпылеулавливающих установок, модернизации процессов). Этимероприятия будут способствовать также снижению концентрации

тяжелых металлов (особенно свинца и кадмия), которые эмитируютпреимущественно в аэрозольной форме.

В качестве источников, приоритетных для реализации мер поснижению выбросов, выделены вращающиеся печи впроизводстве цемента и извести, производство удобрений, атакже чугунолитейные вагранки и, в меньшей степени,электродуговые печи. Достижимое сокращение выбросов ВЧ отэтих процессов составляет, согласно выполненным оценкам,5,9 тыс. т. Ежегодные дополнительные затраты составят 23,65,9 тыс. т. Ежегодные дополнительные затраты составят 23,6млн. евро, в том числе 5,7 млн. евро в производстве цемента, и12 млн евро – в производстве извести. При этом выбросы свинцабудут сокращены на 2,45 т, кадмия – на 0,23 т, ртути – на 0,005 т.

Спасибо за внимание!