POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Kierunek Inżynieria Środowiska

Rok II

Seminarium z przedmiotu: Ochrona Powietrza

Temat opracowania:

PRZEMYSŁ SZKLARSKI JAKO ŹRÓDŁO EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ DO POWIETRZA

Spis treści

1. Wstęp

2. Źródła emisji zanieczyszczeń

3. Rodzaje emisji zanieczyszczeń do powietrza

4. Technologie ograniczające emisje

5. Przemysł szklarski w Polsce

6. Podsumowanie

7. Bibliografia

1. WSTĘP

Referat przedstawia problem emisji zanieczyszczeń do powietrza przez huty szkła i ma na celu przybliżyć informacje dotyczące powstawania, rodzajów oraz szkodliwych związków przedostających się do atmosfery. Informuje także o technologiach pozwalających ograniczyć emisje zgodnych z wymogami BAT (ang. Best Available Techniques).

2. ŹRÓDŁA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ

Aby w pełni zrozumieć wpływ przemysłu na powietrze należy przeanalizować proces produkcji szkła.

Początkowo przyrządzany jest zestaw szklarski w skład którego wchodzą głównie tlenki krzemu, sodu, wapnia oraz glinu jak również stłuczka w ilości 10-40% masy zestawu, pochodząca z odzysku. Związki te odważane są w odpowiednich proporcjach, a następnie wymieszane trafiają do pieców szklarskich - wielkich wanien wyłożonych ogniotrwałą gliną, które rozgrzewane są do bardzo wysokich temperatur- kilka tysięcy stopni C., powodujących powstanie masy szklanej . Masa szklana cięta jest na porcje, zwane kroplami, odpowiadającymi ciężarowi formowanego opakowania. W pierwszym etapie krople trafią do automatów w których pod wpływem sprężonego powietrza kształtują się bańki. Bańki umieszczane są do form, gdzie powstaje ostateczny kształt. Wytworzone wyroby uszlachetniane są na gorąco parami cyny, a następnie schładzane są do właściwego odprężenia szkła.

Procesy wytwarzania szkła głównie w fazie topnienia powodują powstanie szkodliwych zanieczyszczeń do atmosfery: między innymi tlenków azotu, siarki czy pyłów zawieszonych. Należy jednak pamiętać, że znaczna część emisji gazowych powstaje w wyniku reakcji zachodzących między składnikami zestawu.

Tabela poniżej przedstawia dopuszczalne wartości emisji związków lotnych ( tlenków azotu, dwutlenku siarki oraz pyłów zawieszonych) zgodne z wymogami BAT dla Polski. Jednak z powodu sporów wynikających z różnorodności technik produkcji oraz stosowanych instalacji całego sektora szklarskiego, kryteria utworzono w sposób wariantowy . Emisja pozostałych zanieczyszczeń (chlorki, fluorki, metale ciężkie) normowana jest przez przepisy ochrony środowiska i związanych z nimi wartościami dopuszczalnymi.

Emisja	Instalacje nowe	Instalacje istniejące w różnym wieku
Tlenki azotu mg/Nm3, (8% O2)	1200-1500	2000-2500
Dwutlenek siarki mg/Nm3, (8% O2)	500-800	800
Pył zawieszony PM10 mg/Nm3, (8% O2 )	50	170
Inne zanieczyszczenia	Chlorki (jako HCl) < 30 mg/Nm3 Fluorki (jako HF) < 5 mg/Nm3 Metale grupy 1 i 21 < 5 mg/Nm3 Metale grupy 1 < 1 mg/Nm3	Zgodnie z wymaganiami polskich przepisów ochrony środowiska

3.RODZAJE EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ DO POWIETRZA

Pyły i związki metali mogą być emitowane na większości etapów produkcji. Największe uwalnianie pyłów obserwuje się podczas transportu i magazynowania surowców jak również w trakcie topnienia zestawu szklarskiego. Metale ciężkie, wytwarzają się na drodze utleniania, pochodzą także z zanieczyszczenia stłuczki- głównie szkła kryształowego o dużej zawartości ołowiu, świetlówek które w swym składzie zawierają rtęć lub pochodzący z topnienia szkieł różowych selen który reaguje z fluorowcami tworząc z nim silnie trujące związki. Ograniczenie emisji substancji jest możliwa, jednak wymaga podniesienia kosztów produkcji oraz modernizację instalacji szklarskich.
Emisja CO2 odbywa się głównie na drodze spalania paliw wykorzystywanych do rozpalania wanien szklarskich. Dwutlenek węgla wydzielany jest również w wyniku zachodzącego w procesie topnienia rozkładu węglanów obecnych w zestawie surowców wykorzystywanych do produkcji szkła (np. soda kalcynowana, wapień, dolomit).
Wysoka temperatura płomienia powoduje tworzenie dużej ilości tlenków azotu, przy czym największa ich ilość to tlenki termiczne powstające w jądrze płomienia. Bardzo duży wpływ na intensywność powstawania tlenków azotu ma kształt oraz temperatura płomienia jak również mieszanie gazów.
Przedostawanie się dwutlenku siarki do atmosfery, poza procesem topnienia w piecach szybowych przy wyrobie wełny szklarskiej, jest stosunkowo mała. Większa część pochodzi z dysocjacji siarczanu wapnia lub sodu, wykorzystywanych do klarowania masy szklarskiej oraz innych dodatków w skład który wchodzą niewielkie ilości siarki.
Emisje fluorków i chlorków spowodowane są utlenianiem się tych związków w składnikach zestawu szklarskiego, dodawanych celowo dla uzyskania pożądanego produktu lub wraz ze stłuczką.
4. TECHNOLOGIE OGRANICZAJĄCE EMISJE

Emisja substancji szkodliwych do atmosfery jest skutkiem ubocznym produkcji wyrobów szklarskich, jednak najpoważniejszym problem to emisja tlenków azotu. Aby temu zapobiec stosuje się tzw. metody pierwotne czyli ulepszenie procesów spalania tak aby powstawało jak najmniej związków azotu w gazach lotnych lub metody wtórne czyli usuwania powstałych związków w gazach przedostających sie do powietrza.
Powszechnie stosowane metody pierwotne to:

- specjalna budowa pieca
- recyrkulacja spalin
- obniżenie temperatury powietrza spalania
- automatyczna kontrola nadmiaru powietrza

Do metod wtórnych zalicza się:
- chemiczna redukcja przy użyciu paliwa z NO_x do
- selektywna katalityczna redukcja (SCR)
- selektywnie nie katalityczna redukcja (SNCR)

SCR- jest to reakcja tlenków azotu z amoniakiem w temperaturze około 400^oC . Sposób ten jest połączony z usuwaniem pyłów oraz redukcją gazów kwaśnych, które są katalizatorami.

SNCR- zasada działania tej metody jest identyczna jak SCR, jednak reakcja odbywa się w temperaturze 800-1100 ^oC i nie wymaga katalizatora. Efektywność tego procesu to 30-70% jednak problemem jest dostarczenie niezbędnej ilości amoniaku aby reakcja mogła zajść.

Aby ograniczyć zanieczyszczenia pyłowe wykorzystuje się poza metodami pierwotnymi:
- wysoko-efektywne elektrofiltry (stężenie pyłów <20 mg/m3)
-filtry workowe (stężenie pyłów w powietrzu 0.1-5 mg gwarantowane poniżej 10 mg/m3)

Znaczna część dwutlenku siarki powstaje w procesie rozkładu siarczanu wapnia lub sodu, wykorzystywanych do klarowania oraz innych składników dodawanych do zestawu szklarskiego. Ze wzlęgu na restrykcyjne wymogi, emisja SO2 są stosunkowo niewielkie i nie przekraczają ilości dopuszczalnej. Dla osiągnięcia planów dotyczących ochrony powietrza, chcąc ograniczyć powstawanie tego związku, stosuje się zawracanie pyłu ( posiadającego tlenki siarki) do zestawu szklarskiego i obniża się zawartość dodawanej substancji klarującej.
Do głównych sposobów ograniczenia emisji zanieczyszczeń w postaci chlorków i fluorków jest zmiana składu zestawu szklarskiego jak również absorbcja spalin. Jeżeli halogenki są obecne w materiałach wykorzystywanych do produkcji, emisje redukowane są przez dokładny dobór surowców. Jeżeli zestaw szklarski został przygotowany i nie ma możliwości selekcji, zakłady stosują zawracanie spalin.

5. PRZEMYSŁ SZKLARSKI W POLSCE

Polska jest państwem zasobnym w surowce mineralne, potrzebne do rozwoju przemysłu niemetalicznego a w tym szklarskiego. Na terenie naszego kraju znajdują się między innymi złoża piasku szklarskiego czy złóż dolomitu. Polska jest jednym z największych producentów szkła w Europie. W roku 2012 wartość polskiego eksportu szkła wyceniono na ponad miliard euro. Polskie huty wytapiają około 3 mln ton szkła rocznie, a sam przemysł cechuje się wysoką rentownością, wskaźniki od 2010 roku nie spadają poniżej 5%. Na terenie kraju znajduje się 45 hut szkła z czego ponad połowa z nich należy do zagranicznych inwestorów.

6. PODSUMOWANIE

Huty szkła stanowią źródło emisji zanieczyszczeń ze względu na ich lokalizację oraz stosowane techniki produkcji szkła, dlatego ich problematykę należy rozpatrywać w skali regionalnej. Przemysł wykorzystuje najefektywniejsze dostępne techniki w celu ograniczenia przedostawania się związków szkodliwych do atmosfery.

7. BIBLIOGRAFIA

• Bałtowski M., Miszewski M., Transformacja gospodarcza w Polsce, PWN, Warszawa 2007,

• Najlepsze dostępne techniki (BAT). Wytyczne dla branży szklarskiej, Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2004

• http://stat.gov.pl 30.10.2014

• http://www.kobize.pl/okres-rozliczeniowy-2008-2012.html 30.10.2014