Ресурсосбержение при производстве цемента

ВВЕДЕНИЕ

Современная промышленность развивается очень динамично. В отличие от прошлых лет, развитие это идет интенсивным путем, с привлечением последних научных разработок. Огромное значение приобретает ресурсосберегающая технология. Под этим термином понимается целая система мероприятий, направленных на значительное снижение потребления ресурсов при условии сохранения высокого уровня качества продукции. В идеальном случае стараются достичь минимально возможного уровня потребления сырья.

Ежедневно производят десятки тысяч жилых, общественных и промышленных объектов, строительная отрасль является наикрупнейшим  потребителем материальных ресурсов. Экономное их расходование – одна из важнейших задач строительства. В настоящее время основой современного капитального строительства служат неметаллические строительные материалы, изделия и конструкции. Но, помимо их полезности и важности, эти материалы относятся к весьма энергоемким. По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Проблема экономии энергоресурсов возникла во второй половине нашего столетия. В последние годы к ее решению начали подходить на научной основе - комплексно и всеобъемлюще. Бездумное расходование природных ресурсов: угля, нефти, газа, вырубка лесов (использование древесины как сырье для промышленности), постоянно возрастающее потребление энергии - все это население планеты расходует на свои бытовые нужды, а бурно развивающаяся промышленность - на технические.

Цемент - один из наиболее широко применяемых, важных и дефицитных строительных  материалов, и  хотя  в нашей стране ежегодно выпускается достаточное количество цемента, его нехватка постоянно ощущается. Причина  не только в том, что масштабы строительства огромны - в большей степени дефицит цемента зависит от  его  из­лишнего расхода  при приготовление бетонов и растворов, от сверх­нормативных его потерь при транспортировке и хранении. Технология производства цемента довольно сложна, это поэтапный высокотехничный процесс. Причем качество конечного продукта зависит от множества факторов, которые непременно нужно учитывать. Из-за популярности и, можно сказать, универсальности данного строительного материала, конкуренция среди производителей велика. Потребитель же выбирает товар, исходя не только из его стоимости, но и характеристик. В последнее годы очень популярным становится направление по использованию вторичных ресурсов, как и самого цементного производства,  так и других отраслей промышленности.

По данным Федеральной службы статистики Росстат по итогам января-июля 2011 года объем производства цемента составил 30,7 млн. тонн. В то время как в 2010 году за этот же период было произведено лишь 27,1 млн. тонн. За весь 2009 год было произведено 44,3 млн. т., а за 2008 - 43,4 млн. т. готового цемента. Таким образом, становится понятным, что потребность в этом продукте с каждым годом лишь растет. При производстве цементов расходуется огромное количество ресурсов Земли: необходимо не только добыть сырье для изготовления смеси, но и обжечь ее, а это около 3500 кДж на кг готового продукта. По этому, для снижения уровня энергозатратности производства было разработано множество новых технологий.

В данной работе рассматривается применение ресурсосберегающих технологий в производстве цемента по «мокрому» способу.

 

Задачи данной работы:

1. Изучить технологию  производства цемента на ЗАО «Кавказцемент» , ее негативное воздействие на окружающую среду.

2. Ознакомиться с зарубежным  и российским опытом ресурсосбережения  в строительной отрасли.

3. Предложить ресурсосберегающую  технологию, дать ее экономическую  и экологическую оценку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА  ЦЕМЕНТА ПО «МОКРОМУ» СПОСОБУ  НА ПРЕДПРИЯТИИ ЗАО «КАВКАЗЦЕМЕНТ»

1.1 Общие сведения  о предприятии

ЗАО «Кавказцемент» является крупнейшим производителем высококачественного цемента на Северном Кавказе. Завод оснащен четырьмя вращающимися печами, работающими по мокрому способу производства. В качестве топлива  используется  газ. В декабре 1974г. была запущена 1 технологическая линия, в 1975г.  – линия №2, в 1978 – линии №№3,4. Мощность  по проекту 2,6 миллиона тонн цемента в год, фактическая мощность - 2900 тыс. т.

Номенклатура выпускаемой продукции представлена в таблице 1.                                                                                                                                    Таблица 1

№	Наименование продукции	Н Т Д
1.	Портландцемент бездобавочный ЦЕМ-I	ГОСТ 31108-2003
2.	Портландцемент с добавками ЦЕМ-II/А-Ш 42,5Н	ГОСТ 31108-2003
3.	Портландцемент с добавками ЦЕМ-II/А-Ш 32,5Н	ГОСТ 31108-2003
4.	Сульфатостойкий портландцемент СС ПЦ 500-Д20	ГОСТ 31108-2003
5.	Портландцемент с минеральными добавками ПЦ500-Д20-Н	ГОСТ 31108-2003

 

Основными сырьевыми материалами, используемыми для производства цемента, являются известняк и глина местного Усть - Джегутинского карьера. Для корректировки химического состава сырьевой смеси используются железосодержащие добавки, при размоле клинкера в качестве активной минеральной добавки применяются гранулированные доменные шлаки металлургических предприятий или известняк. Для замедления сроков схватывания цемента обязательной добавкой является гипсовый камень.

 

К подразделениям основного производства относятся цеха

•помола сырья,

•обжига клинкера,

•помола цемента,

•отгрузки и упаковки цемента,

а также складское хозяйство, занимающееся складированием сырьевых материалов – шлаков, железосодержащих добавок, гипса.

1.2 Описание технологии  производства цемента

На предприятии производят цемент по мокрому способу производства.

Готовые грубомолотые шламы, являющиеся основным сырьевым материалом, из горно-сырьевого цеха ЗАО «Недра» гидротранспортом подаются в шламбассейны  цеха помола сырья, где соответственно дозируются и, проходя через расходный бассейн для предварительного смешивания, подаются в три  сырьевые мельницы  типоразмера 4 х 13,5 м, для окончательного помола сырья. Сюда же вводятся железосодержащие добавки.

 На предприятие добавки  доставляются железнодорожным транспортом, из вагонов по конвейеру перегружаются  в  закрытый склад, и далее   грейфером загружаются в  бункера  сырьевых мельниц.  Норма расхода  железосодержащих добавок устанавливается  в зависимости от химического  состава сырья.

Из мельниц шлам подается в 4 шламбассейна готового шлама, емкостью 7000 м3, оборудованные мешалками, откуда и поступает в цех обжига клинкера  для  обжига во вращающихся горизонтальных печах), оснащенных теплообменными и обеспыливающими устройствами, колосниковыми холодильниками, а также системами дозирования, транспортировки сырьевых материалов и готового продукта – клинкера. Все печи работают на природном газе Ставропольского месторождения. Внутри вращающейся печи смонтированы приспособления для интенсификации теплообмена между газами и материалом – цепной теплообменник и цепная завеса. Цепная завеса применяется для ускорения сушки шлама. В цепной завесе материал переходит из текучего в вязкое, затем в сыпучее состояние. Цепи увеличивают поверхность соприкосновения шлама с газами, а также снижают пылеунос материала с отходящими газами. Теплообменник представляет собой массивные звенья из жаропрочной стали.  Система обеспыливания отходящих печных газов состоит из пылевой камеры и электрофильтров.  Первичная очистка газов из печи производится в пылеосадительной камере, в которой  улавливается более грубая пыль. Окончательно отходящие газы обеспыливаются в горизонтальных четырехпольных электрофильтрах УГ2-4-74. Пыль, уловленная в пылеосадительных камерах и электрофильтрах, возвращается в горячую головку печи.

Выходящий из печи клинкер поступает в колосниковый холодильник «Волга-75СА», в котором через слой клинкера, движущегося по колосниковой решетке, вентилятором продувается воздух. Часть воздуха из холодильника поступает в печь, а остальной воздух очищается в электрофильтрах типа УГ 2-4-37.

 Из холодильников клинкер  с помощью ковшовых транспортеров  подается в клинкерные силоса. Для транспортировки клинкера в силосный склад установлено по 2 ковшовых транспортера на каждую печь. т.е. возможна одновременная загрузка 2-х силосов. Кроме этого, имеется возможность с помощью реверсивною ленточного транспортера переводить загрузку клинкера одной печи в силосы другой печи.

Узлы пересыпки клинкера с ковшового транспортера   в течку силоса, загрузка клинкерных силосов, хранение клинкера, пересыпка на реверсивный транспортер  на двух печах оснащены пылеулавливающим оборудованием: печь №1 -  рукавным фильтром ФРИ-С-10-2,  печь №4 –рукавным фильтром ФРИ-С-15. 

Из  клинкерных силосов клинкер по системе транспортеров  подается в цех помола цемента.

Основную долю (50-80%) в шихте, поступающей на измельчение в мельницы, составляет клинкер. В качестве добавок, в зависимости от марки цемента, при помоле клинкера используется гранулированный шлак. Для регулирования сроков схватывания цемента при помоле  добавляя    в среднем 6,6% гипсового камня.

На предприятие шлак доставляются железнодорожным транспортом, из вагонов по конвейеру он перегружается в  закрытый склад, откуда грейферным краном подается в приемный бункер сушильного барабана, работающего на газе. Так как вместимость закрытого склада не всегда позволяет принять одновременно крупные партии шлаков, частично они хранятся в открытом и прирельсовом   складах и на дополнительных площадках хранения. 

В связи с выпуском цементов по ГОСТ 31108-2003:ЦЕМ Н/А-Ш-42,5Н ЦЕМ П/А-Ш-32,5Н  внесены изменения в  обычную технологическую схему –  в качестве добавки, наряду  со шлаком, предприятием стал использоваться известняк.

Известняк, с природной влажностью в среднем 5%, фракцией до 100 мм, поступает из карьера ЗАО «Недра» автотранспортом в склад добавок. Затем, совместно с гранулированным доменным шлаком поступает на сушку в сушильный барабан (т.е. массовая доля вводимого шлака уменьшается на % ввода известняка от 3,7 до   4,7%).

Фактическая влажность высушенного шлака и известняка достигает 2,0 - 0,5% . Очистка от пыли отходящих газов сушильного барабана производится последовательно в скруббере, работающем без воды, в режиме пылеосадительной камеры, затем в электрофильтре УГ 2-3-37.

Высушенный шлак, известняк  и гипсовый камень из склада  подаются по системе ленточных транспортеров  в силоса  добавок. Транспортирование дозированного материала от силосов к загрузочным горловинам трубных шаровых мельниц № 1,2 производится ленточными транспортерами, а мельниц № 3,4,5 – ковшовыми транспортерами.

 Пересыпка шлака, известняка  и гипса с ленточного транспортера  на транспортер (отм.+15м) оборудована  рукавным фильтром ФРИ-С-03-2. На  загрузке    и    разгрузке    силосов    добавок    №№8-10    ленточным транспортером  установлен  рукавный фильтр ФРИ-С-5-2. На разгрузке  клинкера, шлака, гипса  и известняка  на подающий транспортер цеммельницы №1 установлены  два рукавных фильтра ФРИ-С-06-2.  На разгрузке клинкера, шлака,  гипса и известняка на подаюший транспортер цеммельницы №5 установлен рукавный фильтр ФРИ-С-5-2

Загрязненный воздух, аспирированный от цементных мельниц №№ 2 - 5 очищается в двухступенчатых пылеочистных установках - 1ст.- циклоны «Крейзеля» d 1410- (2 шт.), 2 ступень - рукавный фильтр СМЦ-101-II, от цеммельницы №1 -  в рукавном фильтре ФРКДИ - 720.

Цех отгрузки и упаковки цемента.

 После помола цемент  пневмотранспортом загружается  в в цементные силоса (16 шт.). Избыточный воздух от  закачки силосов выбрасывается  в атмосферу, проходя через 4 рукавных фильтра ФРИН(В)- С-4-60  (блок №3),  4 фильтра ФРИН(В)- С-81  (блок №4),  или через напорные бескаркасные типа «Парашют» на блоках №№1,2 , где реконструкцию  пылеочистного оборудования еще не успели произвести.

Из силосов цемент отгружается потребителю в железнодорожный транспорт  и автотранспорт.

Часть цемента подается в расходные силоса  на фасовочные  линии цемента в тару «Акма» (2 силоса) и «Спектр» (8 силосов), где фасуется в мешки и в мягкую тару «Биг-беги».  Упаковочные машины  КУМ на линии «Акма» оснащены группой из 3-х циклонов: ЦН-15-600 - (2 шт.) и СЦН-400-600 – (1шт.),На момент проведения корректировки  инвентаризации пылегазоочистные установки находятся в нерабочем состоянии. Избыточный воздух от  закачки расходных силосов проходит очистку в  напорных бескаркасных фильтрах типа «Парашют». Расходные силоса и  одна упаковочная машина на линии «Спектр» также оборудованы фильтрами «Парашют».

  Расфасованный цемент  вывозится железнодорожным транспортом и автотранспортом.  На предприятии введена новое упаковочное отделение «Ventomatik» (Италия)

Производительность  нового упаковочного отделения  на две линии составит 700 тыс. тонн тарированного цемента в год.

Цемент по трубопроводам подается в 4  расходных силоса, емкостью 160 т каждый, установленных в упаковочном отделении. На силосах предусмотрена установка двухходовых переключателей для подачи цемента в силос.