KORZYŚCI ŚRODOWISKOWE WYNIKAJĄCE Z DOSTOSOWYWANIA SIĘ DO NAJLEPSZYCH DOSTĘPNYCH TECHNIK NA PRZYKŁADZIE ZAKŁADU METALURGICZNEGO ALSTOM POWER

Transkrypt

1 2/20 Archives of Foundry, Year 2006, Volume 6, 20 Archiwum Odlewnictwa, Rok 2006, Rocznik 6, Nr 20 PAN Katowice PL ISSN KORZYŚCI ŚRODOWISKOWE WYNIKAJĄCE Z DOSTOSOWYWANIA SIĘ DO NAJLEPSZYCH DOSTĘPNYCH TECHNIK NA PRZYKŁADZIE ZAKŁADU METALURGICZNEGO ALSTOM POWER STRESZCZENIE K. KOWALSKI Zakład Metalurgiczny ALSTOM POWER Dążenie do osiągnięcia w Zakładach Metalurgicznych ALSTOM POWER w Elblągu poziomu techniki uznawanego za BAT w zakresie zapylenia w gazach odlotowych wynoszącego 5-20 mg/m 3 wymagało podjęcia szeregu inwestycji w zakresie modernizacji i wymiany instalacji odpylających w odlewni i jej otoczeniu. Główne działania firmy skoncentrowały się na poprawie odpylania w stacji przerobu masy i regeneracji, transportu masy i regeneratu oraz w kabinie upalania nadlewów. Zrealizowane działania pozwoliły na uzyskanie korzystnych efektów środowiskowych do których należy zaliczyć: zastąpienie odpylania mokrego systemem odpylania suchego co pozwala na: zmniejszenie rocznej emisji pyłów do atmosfery o ponad 90% (75 Mg/rok), osiągnięcie poziomu stężenia pyłów w gazach poniżej wartości 20 mg/m 3, a ponadto pozwala uznać zastosowaną technikę odpylania za BAT, wyeliminowanie zrzut około 4200 m 3 ścieków z mokrego układu odpylania. Keywords: IPPC Directive, BAT, dedusting systems, waste water, foundry. 1. MODERNIZACJA INSTALACJI ODPYLAJĄCYCH Główną halę produkcyjną Zakładu Metalurgicznego (odlewnia staliwa i metali nieżelaznych) oddano do użytku w pierwszej połowie 1971 roku. Zgodnie z dominującą wtedy w naszym kraju tendencją w zakresie technik odpylania, instalacje i urządzenia odlewnicze zainstalowane w zakładzie wyposażono w systemy mokrego odpylania, w naszym przypadku zraszacze gazu typu OHD W układzie zastosowano otwarty obieg wody zakończony stacją hydrocyklonów. Pobierano z rzeki Elbląg około m 3 wody, która po wykorzystaniu w zraszaczach wodnych i podczyszczeniu jej w stacji hydrocyklonów zrzucana była do rzeki. Stężenie zawiesiny na zrzucie do rzeki wahało

2 22 się w granicach mg/dm 3 a roczny jej zrzut w granicach 11 Mg. W niezmienionym układzie instalacja mokrego odpylania funkcjonowała w Zakładzie Metalurgicznym do początku lat dziewięćdziesiątych. W związku ze stwierdzonymi przekroczeniami wartości dopuszczalnej stężenia zawiesiny na zrzucie z układu mokrego odpylania Wojewódzki Inspektor Ochrony Środowiska w Elblągu zobowiązał zakład do wyeliminowania przekroczeń. W 1991 roku zastąpiono otwarty obieg wody w układzie odpylania obiegiem zamkniętym. Stację hydrocyklonów zastąpiono odstojnikiem, a ścieki z okresowego czyszczenia odstojnika skierowano do systemu kanalizacji komunalnej (wyposażonej w oczyszczalnię ścieków). W takim kształcie odpylanie mokre funkcjonowało w zakładzie do początku roku 1999 kiedy to w ramach działań inwestycyjnych uruchomiono nową śrutownicę Blastman wyposażoną w filtry tkaninowe. Zastąpiła ona oczyszczarkę komorową 5x10 wyposażoną w zraszacze gazów. Według przyjętych przez zakład standardów, jako warunek dla wykonawcy nowej śrutownicy postawiono wymóg aby stężenie pyłów w gazie odlotowym nie przekraczało 10 mg/m 3. Modernizacja odpylania w procesie śrutowania była jednym z celów środowiskowych jakie zdefiniowano w systemie zarządzania środowiskowego wdrożonym i certyfikowanym w zakładzie w 1998 roku zgodnie z wymaganiami Normy ISO W ramach działań systemowych dokonano także analizy osiągniętych efektów ekologicznych stwierdzając, że emisja pyłów w procesie oczyszczania odlewów w śrutownicy spadła z 4.25 kg/godz. do poziomu kg/godz.. Stężenie pyłów w gazie odlotowym zmniejszyło się z mg/m 3 do wartości 2 5 mg/m 3, a emisji pyłów do atmosfery została ograniczona w skali roku o ponad 10 Mg. Korzystając z tego doświadczenia, w ramach kolejnego działania systemowego (2000 rok) przeprowadzona została analiza korzyści środowiskowych i finansowych wynikająca z wymiany użytkowanych jeszcze w zakładzie zraszaczy gazów na odpylacze tkaninowe. Wykonaną analizę oraz wynikające z niej wnioski przedstawiono w tabelach 1, 2 i 3. Przedstawiona poniżej analiza pokazuje również, że potwierdza się twierdzenie o wyższych kosztach eksploatacji instalacji mokrych w stosunku do instalacji suchych. Warto także zwrócić uwagę na dodatkowy aspekt związany z użytkowaniem instalacji mokrego odpylania w Zakładzie Metalurgicznym. Przeprowadzona analiza skuteczności mokrych odpylaczy pokazała, że zamknięcie obiegu wody w systemie odpylania (działanie związane z decyzją WIOŚ) w znacznym stopniu pogorszyło ich sprawność. Zastosowany w obiegu zamkniętym odstojnik nie zapewniał odpowiedniego stopnia oczyszczania wody z zawiesiny. Skutkowało to szeregiem negatywnych zjawisk wpływających na obniżenie skuteczności zraszaczy gazowych poprzez: znaczący ładunek zawiesiny w wodzie podawanej na zraszacze mokre ograniczający zdolność wychwytywania pyłów, szybkie zarastanie rur doprowadzających wodę do zraszaczy (szczególnie w przypadki Zakładu Metalurgicznego gdzie ponad połowę stosowanej masy formierskiej stanowiła masa cementowa), ciągłe zapychanie szlamem zraszaczy w odpylaczach,

3 23 wysokie ph wody w obiegu (ograniczona pojemność, masy cementowe). Tabela 1. Analiza korzyści wynikających z wymiany istniejącej instalacji odpylania mokrego na odpylanie suche Table 1. Analysis of benefits caused by the replacement of wet de-dusting systems by dry systems in ZM ALSTOM POWER Odpylanie mokre Filtry tkaninowe Urządzenie krata nr 2 (4 zraszacze) śrutownice 4x4 (2 zraszacze) Mieszarki, przesypy (5 zraszaczy) przerób i regeneracja (10 zraszaczy) kabina przepalania (4 zraszacze) Przepływ [m 3 /h] Emisja [kg/h] Sprawność [%] Stężenie [mg/m 3 ] Urządzenie Przepływ [m 3 /h] piece łukowe kabina elektrożłobie nia śrutownica Blastman krata nr transport cementu Razem: Razem: Emisja [kg/h] Sprawność [%] Stężenie [mg/m 3 ] Tabela 2. Analiza kosztów eksploatacji instalacji odpylających Table 2. Analysis of costs connected with exploitation of de-dusting systems Dane Odpylanie mokre Filtry tkaninowe przepływ na emitorze m 3 /h m 3 /h sprawność 78 89% % emisja do powietrza kg/rok (2000) 3800 kg/rok (2000) zł/rok 1600 zł/rok serwis (mechanicy, hydraulicy) zł/rok zł/rok zapotrzebowanie na energię 1 kwh = 0.30 zł kwh/rok zł/rok kwh/rok zł/rok wymiana filtrów/tkaniny założenie: 1 x 7 lat zł/7 lat zł/rok około zł/7 lat zł/rok odpady stałe szlam: Mg/rok pyły: 750 Mg/rok zł/rok zł/rok ścieki 4200 m 3 /rok zł/rok - pomiary i badania zł/rok zł/rok eksploatacja - szacunkowe koszty roczne zł zł Analizę zjawiska w oparciu o badania wody i pomiary emisji pokazano w tabeli 4.

4 24 Tabela 3. Wnioski z przeprowadzonej analizy systemów odpylania Table 3. Results of carried out analysis concerning de-dusting systems Lp Odpylanie mokre Filtry tkaninowe 1. sprawność: 78 89% sprawność: 90 99% 2. stężenia pyłów w gazach odlotowych : mg/m 3 stężenia pyłów w gazach odlotowych : 2 17 mg/m 3 3. duża awaryjność (rozpylacze, zapychanie rurociągów, oklejanie ścian odpylaczy, pomp, korozja) 4. duża pracochłonność serwisowania oczyszczania odpylaczy (dłuższy czas wyłączania urządzeń) 5. duża pracochłonność czyszczenia zbiorników kumulacyjnych: - wyłączenie całego układu (praca tylko w dni wolne) - kłopotliwy transport szlamów na pole odkładcze (zawodnienie) - angażowanie środków transportowych (suwnica) 6. praca ciągła układu niezależnie od zapotrzebowania, w okresie zimowym konieczność okresowego załączania pomp w dni wolne - zamarzanie 7. konieczność instalacji dodatkowego podczyszczania za odstojnikiem: woda powracająca do obiegu obciążona jest dużą ilością zawiesiny co: - obniża sprawność odpylaczy, - zwiększa awaryjność - zwiększa częstotliwość serwisowania 8. duża pracochłonność zagospodarowania odpadów stałych szlamów: - transport na pole odkładcze - załadunek na samochody (ładowarka ) - transport w miejsca składowania 9. zrzut ścieków do kanalizacji komunalnej: - opłaty - decyzja - badania - przekroczenia ph: duża zawartość cementu 10. według oceny stan techniczny rurociągów i zaworów kwalifikuje je do wymiany: koszt około zł zainstalowane w zakładzie filtry suche pracują bez awarii, można przyjąć 8 letni okres wytrzymałości tkaniny (nie dotyczy źle dobranego filtra na regeneracji mas ) serwis tylko mechaniczny odprowadzanie pyłów do zbiorników transportem pneumatycznym praca indywidualna z pracą urządzenia podawanie do silosów (dodatkowa linia transportu pneumatycznego), wykorzystanie do asfaltów, na utwardzania dróg. Zwiększona sprawność odpylania więcej odpadów. Wskazane granulowanie pyłów. Wskazane dalsze poszukiwania metod zagospodarowania. Z przedstawionych pomiarów wynika, że wyraźnie wyższe jest stężenie zawiesiny w układzie zamkniętym mokrego odpylania, wyższe jest stężenie pyłów w gazach odlotowych (niestety niewielka ilość pomiarów na początku lat 90 do porównania z późniejszymi ),

5 25 obecny układ: zbiornik kumulacyjny osadnik nie zapewnia sprawnego oczyszczania wody z zawiesiny ( wytrącania szlamu ). Tabela 4. Analiza skuteczności zraszaczy mokrych w obiegu otwartym i zamkniętym wody Table 4. Effectiveness of water spray device adopted in open and close water system Rodzaj obiegu wody w układzie odpylania Wskaźniki stężenia zawiesiny Oczyszczarka 5x10 ( zamknięta w 1999r) Kraty wstrząsowe ( nr 2 i 3 ) Mieszarki mas, przesypy, kuźnia ( emitor E 9 ) Obieg otwarty (do IX 1991 r.) Na poborze z rzeki stężenie zawiesiny w granicach mg/dm 3, średnio 11.2 mg/dm 3 Stężenie pyłów w gazach odlotowych Obieg zamknięty (po IX 1991 r.) Woda pobierana z osadnika: na zrzucie do systemu kanalizacyjnego po kilku kilkunastu godzinach odstania - stężenie zawiesiny w granicach mg/dm 3, średnio mg/dm 3. Woda pobierana z osadnika do układu mg/dm mg/nm mg/nm mg/nm mg/nm mg/nm mg/nm 3 Na rysunku 1 pokazano stopień wzrostu stężenia zawiesiny w wodzie po uruchomieniu obiegu zamkniętego. Przeprowadzone analizy wykorzystane zostały do stworzenia programu modernizacji instalacji odpylających zainstalowanych w Zakładzie Metalurgicznym. Dzięki zaangażowaniu kierownictwa i załogi zakładu uruchomiono w latach szereg celów środowiskowych, których realizacja doprowadziła do znaczącej redukcji oddziaływania zakładu na środowisko w zakresie emisji pyłów do atmosfery i do środowiska pracy. W roku 2000 uruchomiono nową kabinę do elektrożłobienia wyposażoną w filtry tkaninowe, co pozwoliło wyeliminować rocznie od 14 do 20 Mg pyłów stanowiących emisję niezorganizowaną (w tym także metali zawartych w pyłach) do środowiska hali odlewni, a także ograniczyć wtórną emisję hałasu na inne stanowiska pracy. Kolejnym celem środowiskowym była redukcja emisji pyłów do atmosfery w procesie śrutowania odlewów zrealizowana poprzez podjętą w 2004 roku modernizację oczyszczarek komorowych w nawie bocznej hali odlewni (zakończona z początkiem 2005 r.). W ramach przeprowadzonych prac zraszacze gazów zastąpiono filtrem tkaninowym. Analiza osiągniętych efektów środowiskowych wykazała, że ograniczono ilość emitowanych pyłów o około 1.4 Mg rocznie (2004 rok tab. 5).

6 mg/dm x10 kraty mieszarki obieg otwarty obieg zamknięty Rys 1. Wzrost stężenia zawiesiny w obiegu mokrego odpylania po jego zamknięciu. Fig. 1. Increase of dust concentration in the circulated water after closing of wet de-dusting system. Tabela 5. Efekt ekologiczny modernizacji odpylania śrutownicy Table 5. Ecological effect of de-dusting modernizing of the shot-blasting unit Śrutownica 4 x 4 Parametr (zraszacze mokre 2004 r.) Stężenie pyłów w gazach odlotowych [mg/m 3 ] Emisja pyłów do atmosfery [kg/godz.] Roczna emisja pyłów do atmosfery (średnio 54.5) pomiary Śrutownica TECHNICAL (filtry tkaninowe na bazie 2004 r.) (średnio 4.4 ) 2 serwie pomiarowe w kg kg W czerwcu 2005 roku Zakład Metalurgiczny uzyskał Pozwolenie Zintegrowane wydane przez Wojewodę Warmińsko Mazurskiego (zgodnie z wymogami Dyrektywy 96/61EC). W trakcie przygotowywania wniosku i analizy szeregu dokumentów dokonaliśmy porównania skuteczności zastosowanych w Zakładzie Metalurgicznym systemów odpylania z technikami opisanymi i uważanymi za BAT (najlepsza dostępna technika) w dokumentach referencyjnych. Przeprowadzona analiza wykazała, że żadna z instalacji mokrego odpylania użytkowana w Zakładzie Metalurgicznym nie spełnia standardów określanych jako BAT. W zakresie technik odpylania jako BAT przyjęto systemy odpylające gwarantujące utrzymanie stężenia pyłów w gazach odlotowych na poziomie 5 20 mg/m 3 (w procesach wytapiania ciekłego metalu, przerobu i dystrybucji mas formierskich, wykańczania odlewów). Jak przedstawiono w tabeli 1, w naszej

7 27 odlewni w przypadku urządzeń wyposażonych w zraszacze gazowe, poziomy stężenia pyłów w gazach odlotowych znacznie przekraczały wartości referencyjne. Stwierdzenie tego faktu było dla nas (także dla władz koncernu ALSTOM) silnym bodźcem do przyśpieszenia realizacji programu modernizacji systemów odpylających. Jesienią 2005 roku przystąpiliśmy do realizacji dwóch dużych projektów inwestycyjnych obejmujących budowę instalacji do odzysku piasku chromitowego i kompleksową wymianę użytkowanego jeszcze w zakładzie odpylania mokrego na odpylanie suche. W obszarze stacji przerobu, dystrybucji i regeneracji mas przeprowadzono następujące działania: wymiana 10 zraszaczy gazów i 2 filtrów tkaninowych na jeden filtr workowy o wydajności m 3 (odpylanie regeneratorów mechanicznych, pieca regeneracji termicznej, instalacji odzysku piasku chromitowego, suszarki fluidyzacyjnej, mieszarki do mas cementowych, zasypu zbiorników i przesypów taśmociągów), wymiana zraszaczy gazów na filtr tkaninowy przy kracie wstrząsowej nr 2 (wykorzystanie systemu odpylania zlikwidowanej kraty wstrząsowej nr 1), wymiana zraszaczy gazów na filtry tkaninowe w ciągu transportu masy wybitej z kraty wstrząsowej na stację przerobu i regeneracji oraz transportu piasku i regeneratu do mieszarko-nasypywarek, wymiana zraszaczy gazów na filtr tkaninowy w kabinie przepalania nadlewów, instalacja granulatora pyłów. Działania inwestycyjne zakończone zostały w kwietniu 2006 roku. Wstępne pomiary stężenia pyłów w gazach odlotowych oraz poziomu emisji do atmosfery potwierdziły osiągnięcie zakładanego efektu ekologicznego (tab. 6). Nowy zespół odpylający zakończony został nowoczesnym granulatorem pyłów co znacznie rozszerzy możliwości ich gospodarczego wykorzystania poprzez znaczne ułatwienie transportu odpadów. Dla oceny osiągniętego efektu ekologicznego, roczna emisja pyłów dla obu systemów odpylania wyliczona została na podstawie godzin pracy urządzeń w roku 2005 (produkcja 6456 Mg odlewów staliwnych i 1637 Mg odlewów z metali nieżelaznych).

8 28 Tabela 6. Efekty ekologiczne realizacji programu modernizacji instalacji odpylających Table 6. Ecological effect of modernizing the de-dusting installation in ZM ALSTOM POWER mg/dm x10 4x4 przerób krata nr 1 transport masy przepalanie elektrożłobienie odpylanie suche wartość referencyjna odpylanie mokre Rys 2. Stężenie pyłów w gazach odlotowych przed i po modernizacji odpylania. Fig. 2. Dust concentration in the outlet gas before and after the modernizing of de-dusting system in ZM ALSTOM POWER.

9 29 Z przedstawionych wyliczeń wynika, że zrealizowany przez Zakład Metalurgiczny wieloletni program modernizacji systemów odpylających pozwolił na znaczące obniżenie ilości pyłów emitowanych do atmosfery i do środowiska pracy; rocznie ponad 75 Mg. Stężenia pyłów w gazach odlotowych dotrzymują wartości referencyjnych. Warto także zasygnalizować, że Zakład Metalurgiczny wystąpił do Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej o wsparcie finansowe z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego dla inwestycji modernizacji instalacji odpylającej (poddziałanie wsparcie dla przedsiębiorstwa w zakresie przeprowadzenia inwestycji koniecznych do uzyskania pozwolenia zintegrowanego), a także inwestycji budowy instalacji do odzysku piasku chromitowego (poddziałanie wsparcie dla przedsiębiorstw w zakresie gospodarki odpadami przemysłowymi i niebezpiecznymi. W chwili obecnej przystąpiliśmy do przygotowania dużego projektu inwestycyjnego, którego celem jest znacząca redukcja emisji niezorganizowanej pyłów z hali odlewni (budynek C 41), ze szczególnym uwzględnieniem emisji niezorganizowanej do środowiska pracy. Głównymi źródłami tej emisji są proces świeżenia ciekłej stali w elektrycznych piecach łukowych oraz operacje upalania nadlewów i układów zasilających w odlewach wielkogabarytowych. W oparciu o szacunkowe obliczenia poziomu emisji niezorganizowanej pyłów oraz proponowane rozwiązania techniczne postawiliśmy sobie za cel zwiększenie skuteczności wychwytywania pyłów o około 60 Mg rocznie. Przeprowadzenie tych działań pozwoli nam osiągnąć poziom BAT w zakresie skuteczności wychwycenia pyłów powstających w procesach odlewniczych. 2. PODSUMOWANIE 1. Dzięki wymianie systemu odpylania mokrego (zraszacze gazowe) na suchy system odpylania (filtry tkaninowe): zmniejszono rocznie emisję pyłów do atmosfery o ponad 90% (75 Mg/rok), zwiększono wielokrotnie skuteczność wychwytywania pyłów w gazach odlotowych, osiągnięto poziom stężenia pyłów w gazach odlotowych poniżej wartości 20 mg/m 3 co pozwala uznać zastosowaną technikę odpylania za BAT, wyeliminowano zrzut około 4200 m 3 ścieków z układu mokrego odpylania, ograniczono pobór wody rzecznej do celów przemysłowych, wyeliminowano powstawanie odpadów w postaci szlamów. 2. Koszty eksploatacji instalacji suchego odpylania są niższe od kosztów eksploatacji odpylania mokrego. 3. Zamykanie obiegu wody w układach mokrego odpylania może wpływać na obniżenie skuteczności wychwytywania pyłów przez odpylacze mokre.

10 30 ENVIRONMENTAL BENEFITS INDUCED BY THE ADAPTATION TO THE BEST AVAILABLE TECHNIQUES PRESENTED ON THE EXAMPLE OF ZAKLADY METALURGICZNE ALSTOM POWER SUMMARY The aspirations of Zakłady Metalurgiczne ALSTOM POWER in Elbląg to achieve in Factory the technical level of adopted environmental protection equivalent to the BAT in de-dusting of exhausted air which range is 5-20 mg/m 3 have required to undertake the considerable investment outlays in modernization of the de-dusting installations renewal both in the foundry and other departments. Main activity of ZM ALSTOM POWER was aimed on improvement of de dusting systems covering: sand preparation station, reclamation, the new and the reclaimed sand transportation system, as well as in a separated place adopted to arc cutting of heavy castings risers. All this initiated and implemented effords have resulted in obtaining countable positive effects: replacement of wet de-dusting systems by modern dry systems, which enables decreasing of the dusts volume emitted into atmosphere by ca. 90% (75 Mg/rok), accomplishing of dust s level in outlet gases less 20 mg/m 3, what nominated solutions applied in of ZM ALSTOM POWER as being adequate to BAT, elimination of sewer waste water of about 4200 m 3 originated from past wet dedusting systems. Recenzent: prof. dr hab. Mariusz Holtzer.