VDI 2102 Blatt 2-2013 Emission control - Copper and copper alloy melting plants.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREEmissionsminderungKupfer- und KupferlegierungsschmelzanlagenEmission controlCopper and copper alloy melting plantsVDI 2102Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 2: Emissionsminderung IVDI-RICHTLINIENZubeziehen d

2、urch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2013Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung

3、im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.20, 77.120.30 April 2013The draft of this guideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version

4、of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. FrhereAusgaben: 03.02; 08.11 Entwurf, deutschFormer editions: 03/02; 08/11Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich Umwelt

5、schutztechnikInhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.1 Einsatzmaterialien. . . . . . . . . . . . . . 103.2 Anlieferun

6、g, Transport, Lagerung . . . . . 123.3 Vor- und Aufbereitung derEinsatzmaterialien. . . . . . . . . . . . . . 123.4 Schmelzverfahren . . . . . . . . . . . . . . 143.5 Abschlacken/Abkrtzen der Schmelze . . . 313.6 Schmelzebehandlungsverfahren . . . . . . 313.7 Einstellen der Legierung . . . . . . . .

7、 . . 333.8 Gieverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . 333.9 Emissionsquellen . . . . . . . . . . . . . . 454 Technische Mglichkeiten zur Verminderungder Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . 504.1 Prozessintegrierte Manahmen(Primrmanahmen) . . . . . . . . . . . . 504.2 Reinigung der Abgase(

8、Sekundrmanahmen) . . . . . . . . . . . 514.3 Minderung diffuser Emissionen. . . . . . . 544.4 Ableiten der Abgase. . . . . . . . . . . . . 565 Emissionswerte . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.2 Emissionswerte fr Abgas ausbrennstoffbeheizten Sch

9、melzfen. . . . . . 565.3 Emissionswerte fr Abgas aus elektrischbeheizten Schmelzfen und Gieanlagen. . 57Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 43 Technology . . . . . .

10、. . . . . . . . . . . . . 103.1 Charge materials . . . . . . . . . . . . . . 103.2 Delivery, transportation and storage . . . . 123.3 Preparation and pre-processing of the charge materials . . . . . . . . . . . . . . 123.4 Melting processes. . . . . . . . . . . . . . 143.5 Deslagging/dedrossing of m

11、olten metal . . 313.6 Melt treatment methods. . . . . . . . . . . 313.7 Adjustment of alloy composition. . . . . . 333.8 Casting processes . . . . . . . . . . . . . . 333.9 Emission sources . . . . . . . . . . . . . . 454 Emission control measures . . . . . . . . . . 504.1 Process-integrated measure

12、s (primary measures) . . . . . . . . . . . . . 504.2 Offgas cleaning(secondary measures). . . . . . . . . . . . 514.3 Control of fugitive emissions . . . . . . . . 544.4 Offgas discharge . . . . . . . . . . . . . . 565 Emissions values. . . . . . . . . . . . . . . . 565.1 General . . . . . . . . . .

13、 . . . . . . . . . 565.2 Emission values for offgas fromfuel-fired melting furnaces . . . . . . . . . 565.3 Emission values for offgas from electricallyheated melting furnaces and casting lines . 57B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deu

14、tscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 2 VDI 2102 Blatt 2 / Part 2Seite6 Anleitung fr Emissionsmessungen . . . . . 586.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . 586.2 Prflaboratorien. . . . . . . . . . . . . . . 596.3 Messstrecken und Messpltze . . . . . . . 596.4 Messaufgabe . . . . . . . . .

15、. . . . . . . 626.5 Messplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636.6 Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 686.7 Messbericht . . . . . . . . . . . . . . . . . 687 Abflle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 698 Khl- und Abwasser . . . . . . . . . . . . . . 709 Energieeffizienz, Abwrmen

16、utzung . . . . . . 72Anhang Blockschemata beispielhafterSchmelzanlagen . . . . . . . . . . . . . 75Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Benennungsindex englisch deutsch . . . . . . . 86VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehl

17、ungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-beding

18、ungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/2102.1 Anwendungsbere

19、ichDie Richtlinie gilt fr Anlagen, in denen Kupfer-kathoden, Legierungsmetalle, Rcklaufmaterialiensowie kupferhaltige Schrotte eingeschmolzen, dieSchmelzen gegebenenfalls raffiniert und anschlie-end auf Gieanlagen zu Formaten weiterverarbeitetwerden. Sie gilt darber hinaus fr Anlagen, in denenaus Ku

20、pfer- und Kupferlegierungen metallische Pig-mente hergestellt werden.Page6 Instructions for emission measurements . . 586.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586.2 Test laboratories . . . . . . . . . . . . . . 596.3 Measurement trains and sampling locations. 596.4 Measurement objective.

21、. . . . . . . . . . 626.5 Measurement plan . . . . . . . . . . . . . 636.6 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . 686.7 Measurement report . . . . . . . . . . . . 687 Waste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 698 Cooling water and waste water . . . . . . . . 709 Energy efficiency, heat r

22、ecovery . . . . . . . 72Annex Block diagrams of example melting plants . . . . . . . . . . . . . . . 76Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Term index English German . . . . . . . . . . . 86Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with th

23、e requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of

24、copy-right is permitted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the internet atwww.vdi.d

25、e/2102.1 ScopeThis guideline applies to plants melting copper cath-odes, alloy metals, return material and copper-bear-ing scrap metals, refining the melt, where applicable,and subsequently casting it into formats on castinglines. It also covers plants producing metallic pig-ments from copper and co

26、pper alloys.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 2102 Blatt 2 / Part 2 3 Die Richtlinie gilt nicht fr Anlagen, in denen Kupferund Kupferlegierungen fr die Herstellung vonFormgussteilen eingeschmol

27、zen werden.Rechtliche GrundlagenKupfer- und Kupferlegierungsschmelzanlagen habenbei einer Schmelzkapazitt von mehr als 20 t/d denAnforderungen der Richtlinie 2010/75/EU ber In-dustrieemissionen (integrierte Vermeidung und Ver-minderung der Umweltverschmutzung) zu gengen.Fr bestehende Anlagen und sol

28、che, die sich im Ge-nehmigungsverfahren befinden, bestehen bis zum7. Januar 2014 bergangsbestimmungen. Bis dahinist weiter die Richtlinie 2008/1/EG (IVU-Richtlinie)gltig. Anlagen, die diesen Richtlinien unterliegen,mssen alle geeigneten Vorsorgemanahmen zurVermeidung und, sofern dies nicht mglich is

29、t, zurVerminderung von Emissionen in Luft, Wasser undBoden einschlielich der den Abfall betreffendenManahmen ergreifen, um ein hohes Schutzniveaufr die Umwelt insgesamt zu erreichen. Insbesondereist dazu der Einsatz der besten verfgbaren Techni-ken (BVT) erforderlich. Fr Kupfer- und Kupfer-schmelzan

30、lagen sind die BVT im BVT-MerkblattNichteisenmetallindustrie“ 1 beschrieben, das vonder Europischen Kommission verffentlicht wurde.Ab dem Jahr 2013 werden Anlagen zur Herstellungvon Kupfer einschlielich der Herstellung von Kup-ferlegierungen, Raffinationsprodukten, Gussproduk-ten usw. bei Betrieb vo

31、n Verbrennungseinheiten miteiner Gesamtfeuerungswrmeleistung (einschlie-lich der als Reduktionsmittel verwendeten Brenn-stoffe) von ber 20 MW“ in das Gemeinschaftssys-tem fr den Handel mit Treibhausgasemissionszerti-fikaten (Treibhausgasemissionshandel) einbezogen(siehe Richtlinie 2009/29/EG, TEHG,

32、ZuG 2012 undZuV 2020).In Deutschland bedrfen Anlagen zum Schmelzen,zum Legieren oder zur Raffination von Kupfer oderKupferlegierungen ab einer Schmelzleistung von 2 t/deiner Genehmigung nach dem Bundes-Immissions-schutzgesetz (BImSchG). Diese Anlagen sind im An-hang der Verordnung ber genehmigungsbe

33、drftigeAnlagen (4. BImSchV) unter Nr. 3.4 Anlagen zumSchmelzen, Legieren und Raffinieren von Nichtei-senmetallen1) eingeordnet. Dort werden auch kon-kret Anlagen benannt, die von der Genehmigungsbe-drftigkeit freigestellt sind. Weiterhin wird ein was-serrechtlicher Bescheid nach dem Wasserhaushalts-

34、gesetz (WHG) bentigt. Sofern Schmelzfen unmit-telbare Bestandteile von Gieanlagen sind und keineRaffination durchgefhrt wird, erfolgt ihre Einord-1) Ausnahmen fr Anlagen mit einer Schmelzleistung von 2 t/d bisweniger als 20 t/d beachten.Not included in the scope of this guideline are plantsmelting c

35、opper and copper alloys for the productionof finished castings.Legal basisCopper and copper alloy melting plants designed fora melting capacity of more than 20 t/d must meet therequirements of EC Directive 2010/75/EU on Indus-trial Emissions (integrated pollution prevention andcontrol). For existing

36、 plants and plants in the permit-ting stage, there are transitional provisions until7 January, 2014. Until then EC Directive 2008/1/EC(IPPC Directive) continues to apply to such plants.Plants subject to these directives must use all suitableprecautionary measures to avoid and, where this isnot possi

37、ble, to control emissions into air, water andsoil, taking into account waste management, in orderto achieve a high protection level for the environmentas a whole. This requires in particular the use of thebest available techniques (BAT). The BATs for cop-per and copper alloy melting plants are descr

38、ibed inthe BAT Reference Document “Non-ferrous MetalsIndustry” 1 published by the European Commis-sion.From 2013, plants for the “production of copper in-cluding copper alloys, refining products, cast prod-ucts, etc. operating combustion units with a total ratedthermal input (including fuels used as

39、 reductants) ofgreater than 20 MW” will be included in the commu-nity greenhouse gas emission permit trading system(greenhouse gas emission trading) (see EC Directive2009/29/EC, TEHG, ZuG 2012 and ZuV 2020).In Germany, copper or copper alloy melting, alloyingor refining plants from a melting capacit

40、y of 2 t/d aresubject to a permit under the Federal Immission Con-trol Act (BImSchG). In the annex to the German Or-dinance on Plants subject to Permitting (4. BImSchV),these plants are allocated to No. 3.4 Plants for Melt-ing, Alloying and Refining Non-ferrous Metals1).Plants exempted from the perm

41、itting requirement areexpressly stated there. Besides, such plants require adischarge permit under the German Water Manage-ment Act (WHG). Where melting furnaces are an in-tegral part of the foundry operation and no refining isperformed, such plants are allocated to No. 3.8 in theannex to 4. BImSchV

42、 Foundries for non-ferrousmetals.1) Note exemption for plants with a melting capacity of 2 t/d to lessthan 20 t/d. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 4 VDI 2102 Blatt 2 / Part 2nung unter die Nr

43、. 3.8 des Anhangs der 4. BImSchV Gieereien fr Nichteisenmetalle.Im Rahmen eines immissionsschutzrechtlichen Ge-nehmigungsverfahrens fr Kupfer- und Kupferlegie-rungsschmelzanlagen ist die Durchfhrung einerUmweltvertrglichkeitsprfung (UVP) nach dem Ge-setz ber die Umweltvertrglichkeitsprfung (UVPG)obl

44、igatorisch, wenn die Schmelzleistung der Anlage100000 t/a oder mehr betrgt. Fr Anlagen mit gerin-geren Schmelzleistungen sind Vorprfungen erfor-derlich, um zu ermitteln, ob das Vorhaben erheblichenachteilige Umweltauswirkungen haben kann undsomit einer UVP bedarf.Fr Kupfer- und Kupferlegierungsschme

45、lzanlagensind spezielle materielle Anforderungen zur Luftrein-haltung in Nr. 5.4.3.4.1 der TA Luft und zur Einlei-tung von Abwasser in Gewsser im Anhang 39 undAnhang 40 der Abwasserverordnung (AbwV) enthal-ten. Diese bercksichtigen die erreichbaren Emissi-onswerte fr Luft- und Wasserschadstoffe unte

46、r An-wendung der in dieser Richtlinie beschriebenen Min-derungsmanahmen. In dem BVT-Merkblatt Nicht-eisenmetallindustrie“ 1 sind ebenfalls Minderungs-manahmen beschrieben.Auf die sonstigen fr die Errichtung, die Beschaffen-heit und den Betrieb von Kupfer- und Kupferlegie-rungsschmelzanlagen geltende

47、n Gesetze, Verordnun-gen, Verwaltungs- und sonstigen Vorschriften wirdhingewiesen (siehe Gesetze, Verordnungen und Ver-waltungsvorschriften im Schrifttum).Allgemeiner HinweisAlle Volumenangaben fr Gase in dieser Richtliniebeziehen sich auf den Normzustand (273 K, 1013 hPa)nach Abzug des Wasserdampfa

48、nteils. Auf Ausnah-men wird besonders hingewiesen.2 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:AbgasVon einer Anlage ausgehendes Gas, das Trger fester,flssiger und/oder gasfrmiger Emissionen ist.BnderHalbzeuge aus Kupfer oder Kupferlegierungen, beidenen die Lnge sehr v

49、iel grer als die Breite unddie Dicke (blicherweise kleiner 5 mm) ist, herge-stellt durch Gieen, Warm- und Kaltwalzen sowie ge-gebenenfalls Lngsteilen.As part of the permitting procedure for copper andcopper alloy melting plants under the German air pol-lution control legislation, an environmental impactassessment in accordance with the EnvironmentalImpact Assessment Act (UVPG) is mandatory forplants with a melting capacity of 100000 t/a and