VDI 2094-2003 Emission control - Cement plants.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREEmissionsminderungZementwerkeEmission controlCement plantsVDI 2094Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 3VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserv

2、ed Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version

3、 dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.40Mrz 2003March 2003The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall b

4、e taken asauthoritative.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Geltungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Technologie der Zementherstellung. . . . . . 51.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2 M

5、ahltechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2.1 Kugelmhlen . . . . . . . . . . . . . 131.2.2 Gutbett-Walzenmhlen. . . . . . . . 131.2.3 Vertikal-Wlzmhlen. . . . . . . . . 141.2.4 Horizontal-Wlzmhle . . . . . . . . 151.3 Rohmaterialaufbereitung . . . . . . . . . . 131.3.1 Trockene Aufbereitung.

6、. . . . . . . 171.3.2 Nasse Aufbereitung . . . . . . . . . 181.4 Klinkerbrennen . . . . . . . . . . . . . . . 181.4.1 Anlagen mit Zyklonvorwrmer . . . 201.4.2 Anlagen mit Rostvorwrmer . . . . . 221.5 Klinkerkhlung . . . . . . . . . . . . . . . 241.5.1 Rostkhler . . . . . . . . . . . . . . 241.5.2 Ro

7、hrkhler (Khltrommel). . . . . . 251.5.3 Satellitenkhler. . . . . . . . . . . . 261.6 Zementmahlung . . . . . . . . . . . . . . . 262 Emissionen und Minderungsmanahmen . . 282.1 Staubfrmige Emissionen. . . . . . . . . . 282.2 Minderung staubfrmiger Emissionen . . . 302.2.1 Elektrofilter. . . . . . .

8、. . . . . . . 302.2.2 Filternde Abscheider . . . . . . . . . 342.3 Gasfrmige Emissionen. . . . . . . . . . . 372.3.1 Stickstoffoxide (NOx) . . . . . . . . 372.3.2 Schwefeldioxid (SO2) . . . . . . . . 452.3.3 Kohlenstoffdioxid (CO2) . . . . . . . 472.3.4 Kohlenstoffmonoxid (CO) und organische Stoffe

9、(Gesamtkohlen-stoff) . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . . . 41 Cement production technology . . . . . . . . 51.1 Fundamentals . .

10、 . . . . . . . . . . . . . . 51.2 Grinding technologies . . . . . . . . . . . 131.2.1 Ball mills. . . . . . . . . . . . . . . 131.2.2 Gutbett roller mills. . . . . . . . . . 131.2.3 Vertical roller mills . . . . . . . . . 141.2.4 Horizontal roller mill . . . . . . . . 151.3 Raw material preparation

11、. . . . . . . . . . 131.3.1 Dry process . . . . . . . . . . . . . 171.3.2 Wet process . . . . . . . . . . . . . 181.4 Clinker burning . . . . . . . . . . . . . . . 181.4.1 Cyclone preheater kiln systems . . . 201.4.2 Grate preheater kiln systems. . . . . 221.5 Clinker cooling . . . . . . . . . . . .

12、 . . . 241.5.1 Grate cooler . . . . . . . . . . . . . 241.5.2 Tube cooler (rotary cooler) . . . . . 251.5.3 Satellite cooler . . . . . . . . . . . . 261.6 Cement grinding . . . . . . . . . . . . . . 262 Emissions and emission control measures . 282.1 Particulate emissions . . . . . . . . . . . . 282

13、.2 Reduction of particulate emissions . . . . . 302.2.1 Electrostatic precipitators . . . . . . 302.2.2 Filtering separators. . . . . . . . . . 342.3 Gaseous emissions . . . . . . . . . . . . . 372.3.1 Nitrogen oxides (NOx) . . . . . . . . 372.3.2 Sulphur dioxide (SO2) . . . . . . . . 452.3.3 Carbon

14、 dioxide (CO2) . . . . . . . . 472.3.4 Carbon monoxide (CO) and organic matter (total organic carbon) 49Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLAusschuss ZementwerkeFrhere Ausgabe: 3/01 Entwurf,deutschFormer edition: 3/01 draft, in German onlyB974908A824A6748CAAAA99BAB349F

15、63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 2 VDI 2094Seite2.3.5 Weitere organische Emissionen . . . 502.3.6 Anorganische gasfrmige Chlor-und Fluorverbindungen . . . . . . .

16、 532.4 Schwermetalle . . . . . . . . . . . . . . . 532.4.1 Emissionsverhalten . . . . . . . . . 562.4.2 Emissionsminderung. . . . . . . . . 573 Begrenzung der Emissionen. . . . . . . . . . 583.1 Immissionsschutzrechtliche Anforderungen 583.2 Emissionswerte . . . . . . . . . . . . . . . 584 Abfallein

17、satz in der Zementindustrie . . . . . 594.1 Energetische Verwertung von Abfllen. . . 594.2 Stoffliche Verwertung von Abfllen . . . . 614.3 Schwermetallgehalte in Abfllen . . . . . . 634.4 Auswirkungen des Abfalleinsatzes auf das Emissionsverhalten . . . . . . . . . . . 634.5 Auswirkungen des Abfalle

18、insatzes auf die Produktqualitt . . . . . . . . . . . . . . . 645 Messen und berwachen von Emissionen . . 655.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 655.2 Anforderungen an den Ort der Probenahme. . . . . . . . . . . . . . . . . 66Anforderungen an den Messplatz. . . . . . 66Anforderungen an d

19、ie Messbhne . . . . . 66Anforderungen an die Messffnungen . . . 67Anforderungen an die Strmung imMessquerschnitt. . . . . . . . . . . . . . . 675.3 Einzelmessungen . . . . . . . . . . . . . . 675.4 Kontinuierliche Messungen. . . . . . . . . 685.4.1 Funktionsberprfung und Kalibrierung . . . . . . . .

20、 . . . . . 685.4.2 Auswertung der Messungen . . . . . 70Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Page2.3.5 Other organic emissions . . . . . . . 502.3.6 Inorganic gaseous chlorine and fluorine compounds . . . . . . . . . 532.4 Heavy metals . . . . . . . . . . . . . . . . 532.4.1 Emissi

21、on behaviour . . . . . . . . . 562.4.2 Emission reducing . . . . . . . . . . 573 Emission limits . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.1 Applicable air pollution control legislation 583.2 Emission levels . . . . . . . . . . . . . . . 584 Use of wastes in the cement industry . . . . 594.1 Use of wast

22、es as secondary fuels. . . . . . 594.2 Use of wastes as secondary raw materials . 614.3 Heavy metal concentrations of wastes . . . 634.4 Impacts of waste co-processing on emission behaviour. . . . . . . . . . . . . 634.5 Impacts of waste co-processing on product quality . . . . . . . . . . . . . . .

23、 645 Emission measurement and monitoring . . . 655.1 Fundamentals. . . . . . . . . . . . . . . . 655.2 Requirements for the sampling location . . 66Requirements for sampling location . . . . 66Requirements for measurement platform . 66Requirements for sampling ports. . . . . . 67Requirements for flo

24、w pattern in the measurement cross-section. . . . . . . . . 675.3 Single measurements. . . . . . . . . . . . 675.4 Continuous measurements . . . . . . . . . 685.4.1 Function test and calibration . . . . 685.4.2 Evaluation of measured data . . . . 70Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25、. 71B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 VDI 2094 3 VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI undDIN Normenausschuss

26、 KRdL erarbeiten Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. den Stand derWissenschaft in der Bundesrepublik Deutschlandund dienen als Entscheidungshilfen bei de

27、r Erarbei-tung und Anwendung von Rechts- und Verwaltungs-vorschriften. Die Arbeitsergebnisse der KRdL flie-en ferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt indie europische technische Regelsetzung bei CEN(Europisches Komitee fr Normung) und in dieinternationale technische Regelsetzung bei ISO(Internat

28、ionale Organisation fr Normung) ein.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitliche Betrachtung von Emissionsminde-rungsmanahmen unter Bercksich

29、tigung vonLuft, Wasser und Boden; Emissionswerte frStube und Gase; anlagenbezogene messtechni-sche Anleitungen; UmweltschutzkostenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmosphre; strfallbedingte Freisetzungen;mikro- und mesoskalige Windfeldmodelle; Wech

30、-selwirkung zwischen Atmosphre und Oberfl-chen; meteorologische Messungen; angewandteKlimatologie; Lufthygienekarten; human-bio-meteorologische Bewertung von Klima und Luft-hygiene; bertragung meteorologischer DatenFachbereich III Umweltqualitt“Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflan

31、ze, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfah-ren; Erfassung und Wirkung mikrobieller Luftver-unreinigungen; Olfaktometrie; UmweltsimulationFachbereich IVUmweltmesstechnik“Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;opt

32、ische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur Herstellungvon Referenzmaterialien; Prfplne fr Mess-gerte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus-Preliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Stan

33、dards Committee KRdL ex-perts from science, industry and administration, act-ing on their own responsibility, establish VDI guide-lines and DIN standards in the field of environmentalprotection. These describe the state of the art in sci-ence and technology in the Federal Republic of Ger-many and se

34、rve as a decision-making aid in the pre-paratory stages of legislation and application of legalregulations and ordinances. KRdLs working resultsare also considered as the common German point ofview in the establishment of technical rules on theEuropean level by CEN (European Committee forStandardiza

35、tion) and on the international level byISO (International Organization for Standardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sions: Subdivision I ”Environmental Protection Techniques“Integrated pollution prevention and control for in-stallations; procedures and installations for e

36、mis-sion control; overall consideration of measures foremission control with consideration given to theair, water and soil; emission limits for dusts andgases; plant-related measurement instructions; en-vironmental industrial cost accountingSubdivision II ”Environmental Meteorology“Dispersion of pol

37、lutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climatology; air pollution maps;human-biometeorological evaluation of climateand air hygiene; transfer of met

38、eorological dataSubdivision III ”Environmental Quality“Effects of air pollutants on man, farm animals, veg-etation, soil, materials, and the atmosphere; meth-ods for the measurement and evaluation of effects;determination of microbial air pollutants and theireffects; olfactometry; environmental simu

39、lation Subdivision IV”Environmental Measurement Techniques“Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; measurement of indoor air pollutants,measurement of soil air pollutants; procedures fore

40、stablishing reference material; test procedures formeasurement devices; validation procedures;B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 4 VDI

41、 2094werteverfahren; QualittssicherungDie Richtlinien und Normen werden zunchst alsEntwurf verffentlicht. Durch Ankndigung im Bun-desanzeiger und in der Fachpresse erhalten alle inte-ressierten Kreise die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren w

42、ird sichergestellt, dassunterschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luftzusammengefasst.GeltungsbereichDie vorliegende Richtlinie bezieht sich auf Anlagenzur

43、 Herstellung von Zementen, wobei sich die Be-schreibung der Verfahrenstechnik an den in der Bun-desrepublik Deutschland umgesetzten Standards ori-entiert. Im Einzelnen werden die folgenden Verfah-rensschritte behandelt:Vorhomogenisierung und Transport des Rohmate-rialsZerkleinerung des RohmaterialsM

44、ahlung des Rohmaterials und Homogenisie-rung des RohmehlsBrennen des Klinkers in DrehrohrfenKhlen und Lagern des KlinkersZementmahlungAuf die Gewinnung des Rohmaterials im Steinbruchwird nicht eingegangen. Es wird hierzu auf die Richt-linie VDI 2584 1 verwiesen.Im Rahmen der vorliegenden Richtlinie

45、werdenEmissionen luftverunreinigender Stoffe behandelt.Abwasseremissionen sowie Abflle treten auf Grundder Besonderheit des Produktionsverfahrens in derRegel nicht auf.Auf die fr die Errichtung und den Betrieb der An-lagen geltenden Gesetze, Verordnungen, Verwal-tungs- und sonstigen Vorschriften wir

46、d hingewiesen2 bis 4.BegriffeStoffliche UmwandlungenVorentsuerung/Entsuerung(Vor-)Entsuerung bezeichnet die endotherme Zer-setzung des im Ofenmehl vorliegenden Calciumcar-bonats (CaCO3) unter Entstehung von Kohlenstoffdi-oxid (CO2) und Calciumoxid (CaO).measurement planning; evaluation methods; qual

47、-ity assuranceThe guidelines and standards are first published asdrafts. These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazette) and in professional publications inorder to give all interested parties the opportunity toparticipate in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that dif

48、fering opinions can be con-sidered before the final version is published.The guidelines and standards are published in the six-volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.ScopeThis guideline covers plants for the production of ce-ments with the focus on the standard proces

49、s technol-ogy implemented in the Federal Republic of Ger-many. The following unit processes are dealt with:preliminary homogenization and transport of rawmaterialsraw material comminutionraw material grinding and raw meal homogeniza-tionclinker burning in rotary kilnsclinker cooling and storagecement grindingQuarrying of the raw material is dealt with in guide-line VDI 2584 1 and therefore not covered in thisguideline.Moreover, this guideline addresses air