4.4.2.3. Выбор метода для пфу
В процессе электролиза глинозем (Al2O3) растворяется во фторидном расплаве, который примерно на 80% состоит из криолита (Na3AlF6). Перфторуглероды (под термином ПФУ здесь подразумеваются вещества CF4 и C2F6) образуются в реакции углерода анода с расплавом криолита при нарушении технологических параметров процесса, известных как «анодный эффект». Анодный эффект имеет место, когда концентрация глинозёма в электролите слишком мала для протекания стандартной анодной реакции.
Блок 4.2 Анодный эффект Анодный эффект – это нарушение технологических параметров процесса, когда в электролите растворено недостаточное количество глинозёма, что приводит к повышению напряжения выше нормального технологического предела, в результате чего образуются выбросы газов, содержащих ПФУ. |
Уровни 2 и 3 для оценки ПФУ основаны на заводских данных об анодном эффекте, которые регулярно собирают. При выборе метода для ПФУ следует знать, что неопределённость, связанная с методикой более высокого уровня намного ниже, чем для уровня 1, поэтому для ключевой категории настоятельно рекомендуется использовать уровни 2 или 3. В зависимости от типа технологии неопределённость методов оценки ПФУ меняется от нескольких сот процентов для уровня 1 до менее 20% для уровня 3.
Контакты с производителями первичного алюминия позволят узнать о наличии данных, которые, в свою очередь, определяют метод оценки выбросов. Заводы постоянно (рутинно) измеряют анодные эффекты – в минутах анодного эффекта на ванно-сутки или как избыточное напряжение анодного эффекта. Выбросы ПФУ напрямую зависят от анодного эффекта через коэффициент (либо угловой коэффициент, либо коэффициент перенапряжения). Все заводы ОК РУСАЛ, которая является единственным производителем первичного алюминия в России, выполняют измерения частоты и длительности анодных эффектов, отдельные предприятия измеряют также избыточное перенапряжение анодного эффекта. Излагаемая ниже методика основана на расчете выбросов ПФУ с использованием данных по частоте и продолжительности анодных эффектов. Методика, основанная на использовании данных об избыточном перенапряжении анодного эффекта, приведена в Межправительственная, 2006.
Метод уровня 1: расчет на основании коэффициентах выбросов специфичных для отдельных технологий
В методе уровня 1 используются коэффициенты выбросов специфичные для отдельных технологий, а именно, для четырёх основных способов (CWPB, SWPB, VSS и HSS). Выбросы ПФУ можно рассчитать по уравнению 4.23. Уровень неопределённости для метода уровня 1 намного выше, поскольку уровень анодного эффекта на предприятиях (что является определяющим фактором для выбросов ПФУ) не учитывается напрямую. Уровень 1 может соответствовать требованиям эффективной практики, только если выбросы ПФУ от первичного алюминия не относятся к ключевой категории и если предприятия не предоставляют соответствующие данные о процессе.
Уравнение 4.23
Выбросы ПФУ – метод уровня 1
И
Где
ECF4 = выбросы CF4 от производства алюминия, кг CF4
EC2F6 = выбросы C2F6 от производства алюминия, кг C2F6
EFCF4i = коэффициент выбросов по умолчанию для технологии i для CF4, кг CF4/тонну Al
EFC2F6i = коэффициент выбросов по умолчанию для технологии i для C2F6, кг C2F6/тонну Al
MPi = производство металла по технологии i, тонны Al
Методы уровня 2 и 3: расчет на основании анодного эффекта
Методики расчета выбросов CF4 от отдельных заводов уровня 2 и 3 отражают взаимосвязь между анодным эффектом и выбросами CF4. Эти уравнения включают угловой коэффициент, основанный на прямых измерениях ПФУ. В уровне 2 используется усреднённый коэффициент МГЭИК, полученный в результате измерений на нескольких предприятиях, а в уровне 3 используются измерения на отдельном предприятии. Поскольку механизмы процесса возникновения выбросов ПФУ одинаковы для CF4 и C2F6, то эти два газа следует рассматривать вместе при оценке выбросов ПФУ. Во всех методах, выбросы C2F6 рассчитывают в виде доли от выбросов CF4.
Уравнение 4.24 используется в том случае, если ведётся регистрация анодного эффекта в минутах на ванно-сутки, что соответствует практике предприятий по производству первичного алюминия ОК РУСАЛ.
Угловой коэффициент. Угловой коэффициент равен количеству кг CF4 на тонну продукции алюминия, делённому на количество минут анодного эффекта на ванно-сутки34. Поскольку выбросы ПФУ измеряют по отношению к тонне продукции алюминия, то уравнение включает влияние силы тока на ванну и коэффициент полезного действия тока – два основных фактора, определяющих количество алюминия, производимого в ванне. Уравнение 4.24 описывает метод с угловым коэффициентом для выбросов CF4 и C2F6.
Уравнение 4.24
Выбросы ПФУ с использованием углового коэффициента – методы уровня 2 и 3
И
Где
ECF4 = выбросы CF4 от производства алюминия, кг CF4
EC2F6 = выбросы C2F6 от производства алюминия, кг C2F6
SCF4 = угловой коэффициент для CF4, (кг CF4/тонну Al)/(минуты анодного эффекта /ванно-сутки)
AEM = минуты анодного эффекта на ванно-сутки, (минуты анодного эффекта /ванно-сутки)
MP = производство металла, тонны Al
FC2F6/CF4 = весовая доля C2F6/CF4, кг C2F6/кг CF4