New 

ISO 19694-3:2023

Викиди стаціонарних джерел — Визначення викидів парникових газів в енергоємних галузях — Частина 3: Цементна промисловість

Передмова

ISO (Міжнародна організація зі стандартизації) – це всесвітня федерація національних органів стандартизації (органів-членів ISO). Робота з підготовки міжнародних стандартів, як правило, здійснюється технічними комітетами ISO. Кожен орган-член, зацікавлений у предметі, для якого створено технічний комітет, має право бути представленим у цьому комітеті. У роботі також беруть участь міжнародні організації, урядові та неурядові, які перебувають у взаємодії з ISO. ISO тісно співпрацює з Міжнародною електротехнічною комісією (МЕК) з усіх питань електротехнічної стандартизації.

Процедури, що використовуються для розробки цього документа, і процедури, призначені для його подальшого супроводу, описані в Директивах ISO/IEC, Частина 1. Зокрема, слід звернути увагу на різні критерії затвердження, необхідні для різних типів документів ISO. Цей документ був складений відповідно до редакційних правил Директив ISO/IEC, частина 2 (див. www.iso.org/directives).

Звертається увага на можливість того, що деякі елементи цього документа можуть бути предметом патентних прав. ISO не несе відповідальності за ідентифікацію будь-яких або всіх таких патентних прав. Детальна інформація про будь-які патентні права, виявлені під час розробки документа, буде вказана у Вступі та/або в списку отриманих патентних декларацій ISO (див. www.iso.org/patents).

Будь-яке комерційне найменування, що використовується в цьому документі, є інформацією, наданою для зручності користувачів, і не є схваленням.

Для пояснення добровільного характеру стандартів, значення специфічних термінів і виразів ISO, пов'язаних з оцінкою відповідності, а також інформації про дотримання ISO принципів Світової організації торгівлі (СОТ) у Технічних бар'єрах у торгівлі (ТБТ), див www.iso.org/iso/foreword.html.

Цей документ був підготовлений Технічним комітетом ISO/TC 146, Якість повітря, Підкомітет SC 1, Викиди стаціонарних джерел.

Список всіх деталей серії ISO 19694 можна знайти на сайті ISO.

Будь-які відгуки або запитання щодо цього документа слід направляти до національного органу стандартизації користувача. З повним переліком цих органів можна ознайомитися за посиланням www.iso.org/members.html.

Введення

0.1 Огляд процесу виробництва цементу

Виробництво цементу включає в себе три основні етапи процесу (див. Малюнок 1):

• а) підготовка сировини і палива;

• б) виробництво клінкеру, проміжного продукту, шляхом піропереробки сировини;

• в) подрібнення і змішування клінкеру з іншими продуктами ( «мінеральними компонентами») для отримання цементу.

Існує два основних джерела прямих викидів CO2 у виробничому процесі: прожарювання сировини на етапі піропереробки та спалювання пічного палива. Більш докладно ці два джерела описані нижче. Інші джерела CO2 включають прямі викиди парникових газів від палива, не пов'язаного з печами (наприклад, сушарки для виробництва цементу, опалення приміщень, транспортування на місці та виробництво електроенергії на місці), а також непрямі викиди парникових газів від, наприклад, зовнішнього виробництва та транспортування електроенергії. Парникові гази, що не належать до CO2, на які поширюється дія Кіотського протоколу, за винятком метану чадного газу (CO4) та закису азоту (N2O), не мають значення в контексті цементу в тому сенсі, що прямі викиди цих газів парниковими газами є незначними.

ПРИМІТКА Парникові гази, що не належать до CO2, на які поширюється дія Кіотського протоколу: метан (CH4), закис азоту (N2O), гексафторид сірки (SF6), частково галогеновані фторвуглеводні (HFC) і перфторовані вуглеводні (PFC).

Рисунок 1 — Етапи технологічного процесу у виробництві цементу

TARGET Посилання [8], засноване на довіднику [16]. Відтворено з дозволу авторів.

У таблиці 1 наведено огляд місць, де матеріали надходять у процес виробництва цементу.

Таблиця 1 — Огляд місць введення матеріалів

       Сира мука

       Місце введення

Сировина з природних ресурсів

Сировинний млин

Альтернативна сировина

Сировинний млин

Сировинні потоки для виробництва клінкеру

Місце введення

Сира мука

Подача в печі

Паливна зола

Пальник або прекальцинатор або осушувач палива

Додаткова сировина, що не входить до складу корму печі

Вхідний отвір печі

Паливні потоки для виробництва клінкеру та цементу

Місце введення

Викопне паливо

Пальник або прекальцинатор або сушарка для палива або сушарка сировини

Альтернативні види палива

Пальник або прекальцинатор або сушарка для палива або сушарка сировини

Альтернативні види викопного палива

Пальник або прекальцинатор або сушарка для палива або сушарка сировини

Змішане паливо

Пальник або прекальцинатор або сушарка для палива або сушарка сировини

Паливо з біомаси

Пальник або прекальцинатор або сушарка для палива або сушарка сировини

Пил цементних печей

Місце виведення

Повернення пилу

Передпусковий підігрівач

Фільтруючий пил

Фільтр / фільтр

За допомогою прохідного пилу

Обхідний фільтр

Продукти на основі цементних компонентів

Місце виведення

Клінкерна

Піч (охолоджувач)

Цементу

Цементний млин

Доменний шлак

Цементний млин або подрібнювальна станція

Зола-винесення

Цементний млин або подрібнювальна станція

Гіпсова

Цементний млин або подрібнювальна станція

Пил від кулера

Охолоджувач, зазвичай додається до потоку клінкеру в силос для клінкеру

Пил цементних печей

Передпусковий підігрівач або осаджувач або фільтр або байпасний фільтр

Вапняку

Цементний млин або подрібнювальна станція

Обпалені сланці

Цементний млин або подрібнювальна станція

Пуццолана

Цементний млин або подрібнювальна станція

Пари кремнезему

Цементний млин або подрібнювальна станція

0,2 СО2 від прожарювання сировини

У процесі виробництва клінкеру СО2 виділяється внаслідок хімічного розкладання кальцію, магнію та інших карбонатів (наприклад, з вапняку) на вапно:

CaCO3 + тепло → CaO + CO2

MgCO3 + тепло → MgO + CO2

Цей процес називається «прожарювання» або «прожарювання». Це призводить до прямих викидів CO2 через трубу печі. При розгляді викидів СО2 внаслідок прожарювання можна виділити дві складові:

• — CO2 з сировини, фактично використовуваної для виробництва клінкеру, ця сировина повністю прожарюється в процесі виробництва клінкеру;

• — CO2 з сировини, що виходить з системи печей, у вигляді частково прожареного цементного пилу печі (CKD), або у вигляді нормально повністю прожареного байпасного пилу.

CO2 від фактичного виробництва клінкеру пропорційний вмісту вапна в клінкері, який, у свою чергу, мало змінюється в часі або між різними цементними заводами.

ПРИМІТКА Другим, але набагато меншим фактором є вміст CaO і MgO в використовуваній сировині і добавках.

В результаті, коефіцієнт викидів CO2 на тонну клінкеру є досить стабільним зі значенням за замовчуванням у цьому документі 525 кг CO2/т клінкеру (IPCC за замовчуванням: 510 кг CO2/т клінкеру, CSI за замовчуванням: 525 кг CO2/т клінкеру[19]).

Кількість пічного пилу, що виходить з системи печі, сильно варіюється в залежності від типів печей і стандартів якості цементу, коливаючись практично від нуля до понад ста кілограмів на тонну клінкеру. Пов'язані з цим викиди, ймовірно, будуть актуальними в деяких країнах або установах.

Викиди CO2 від прожарювання сировини можуть бути розраховані двома методами, які в принципі еквівалентні: або на основі кількості та хімічного складу продуктів (клінкер плюс пил, що виходить з системи печі, методи виходу В1 та В2), або на основі кількості та складу сировини, що надходить у піч (методи введення А1 та А2). Докладніше про це читайте у розділах 7.2.1 та 7.2.2.

0,3 СО2 з органічного вуглецю в сировині

Сировина, що використовується для виробництва клінкеру, зазвичай містить невелику частку органічного вуглецю, яку можна виразити як вміст ТОС. Органічний вуглець в сирому шроті при пірообробці перетворюється в CO2. Внесок цього компонента в загальні викиди CO2 цементного заводу, як правило, дуже малий (близько 1 % або менше). Однак вміст органічного вуглецю в сировині може істотно відрізнятися в різних місцях і між типами використовуваних матеріалів. Наприклад, результуючі викиди можуть бути актуальними, якщо організація цементної компанії споживає велику кількість певних видів золи або сланцю в якості сировини, що надходить в піч.

0,4 СО2 з палива для роботи печі

Цементна промисловість традиційно використовує різні викопні види палива для роботи цементних печей, включаючи вугілля, нафтовий кокс, мазут і природний газ. Паливо, отримане з відходів, стало важливим замінником традиційного викопного палива. Ці ФП включають фракції, отримані з викопного палива, такі як, наприклад, відпрацьоване масло та пластмаси, а також фракції, отримані з біомаси, такі як відходи деревини та зневоднений мул від очищення стічних вод. Крім того, все частіше використовуються види палива, які містять як викопний, так і біогенний вуглець (змішані види палива), такі як, наприклад, (попередньо оброблені) муніципальні та (попередньо очищені) промислові відходи (що містять пластмаси, текстиль, папір тощо) або відпрацьовані шини (що містять натуральний та синтетичний каучук).

Як традиційне викопне, так і альтернативне паливо призводить до прямих викидів CO2 через трубу печей. Однак біомаса та біорідини вважаються «кліматично нейтральними» відповідно до визначень МГЕЗК. Використання альтернативних видів палива (отриманих з біомаси або викопного палива) може, крім того, призвести до значного скорочення викидів в інших місцях, наприклад, від сміттєспалювальних заводів або звалищ.

Мінеральні компоненти - це природні і штучні матеріали, що володіють прихованими гідравлічними властивостями. Прикладами ВПК є природний пуццолан, доменний шлак і зола-винесення. Крім того, гіпс у цьому документі позначений як MIC. МІК додають до клінкеру для отримання сумішевого цементу. У деяких випадках чисті ВПК безпосередньо додаються в бетон готовою сумішшю або будівельною компанією. Використання ВПК призводить до еквівалентного скорочення прямих викидів CO2, пов'язаних з виробництвом клінкеру, як від прожарювання, так і від спалювання палива. Штучні ВПК – це відходи інших виробничих процесів, таких як, наприклад, виробництво сталі та електроенергії на вугіллі. Відповідні викиди парникових газів відстежуються та звітуються відповідним сектором промисловості. Використання цих ОПК для заміни клінкеру або цементу не тягне за собою додаткових викидів парникових газів на виробничому майданчику. Отже, ці непрямі викиди парникових газів не включаються до інвентаризації виробництва цементу.

Основні методи балансування маси, використані в цьому документі, сумісні з Рекомендаціями МГЕЗК щодо національних кадастрів парникових газів 2006 року, виданими Міжурядовою групою експертів зі зміни клімату (МГЕЗК)[4], а також з переглянутим Протоколом WRI/WBCSD щодо парникових газів[9]. Використовуються коефіцієнти викидів за замовчуванням, запропоновані в цих документах, за винятком тих випадків, коли стали доступними новіші дані для конкретної галузі.

Керівні принципи МГЕЗК 2006 року[4] запровадили метод Tier 3 для звітування про викиди CO2 від виробництва цементу на основі сировини (див. Том III, Розділ 2.2.1.1, Формула (2).3[4]). Однак велика кількість сировини, що вводиться і необхідність постійного контролю за їх хімічним складом, роблять такий підхід непрактичним на багатьох цементних заводах. Різна сировина зазвичай гомогенізується до та під час процесу подрібнення на сирому млині. Тому WRI / WBCSD рекомендував альтернативні методи для звітування про викиди CO2 на основі факторів виробництва від прожарювання сировини на цементних заводах. Вони ґрунтуються на визначенні кількості сирої макухи, споживаної в системі печі. На багатьох цементних заводах гомогенізована масова витрата сировини регулярно контролюється, включаючи її хімічний аналіз з метою контролю якості процесу та продукції. Методи введення, засновані на спожитій сирій макуші, вже успішно застосовуються на цементних заводах в різних країнах і представляються більш практичними, ніж Tier 3 Reference [4]. Вони були включені до Cement CO2 та Energy Protocol версії 3[1] (простий метод введення A1 та детальний метод введення A2, 7.2.1). Цей документ містить вказівки щодо того, як порівнювати показники викидів парникових газів іншими компаніями або заводами на галузевому рівні, що відрізняється від методології Керівництва МГЕЗК щодо національної інвентаризації.

Цей документ для цементної промисловості був заснований на Reference [1].