Ресурсосбержение при производстве цемента

От расходных силосов цемент системой аэрожелобов подается на элеватор, который поднимает исходный материал на виброгрохот. Материал, прошедший виброгрохот, поступает в накопительные бункера затарочных установок «CEV/8 PLUS», производительностью 120 т/час каждая, и после их заполнения подается в накопительный бункер установки затарки «Биг-бэгов». Затаренный в «Биг-бэги» цемент автопогрузчиками доставляется на склад. Склад цемента, затаренного в «Биг-бэги», находится на открытом воздухе и оборудован козловым краном, максимальная вместимость склада 1452 т.

На затарочные установки «CEV/8 PLUS» цемент подается ячейковым питателем. Каждая установка комплектуется устройством автоматической насадки мешков и установкой контроля затаренных мешков. Заполненный мешок с затарочной машины по конвейеру поступает на установку отбраковки, где проходит контроль по весу.

Цемент, затаренный в мешки, системой ленточных конвейеров может подаваться на отгрузку в железнодорожный и автотранспорт или на паллетирование. Паллетированный и упакованный в пленку цемент двумя автопогрузчиками доставляется на склад. На каждой из двух линий установлено пылеулавливающее оборудование. Обеспыливание  подачи цемента от цементных силосов происходит в рукавных фильтрах MBС-S-D  25B, загрузка цемента в накопительный бункер, хранение цемента  - в рукавных фильтрах MBС-S-D  25B. Воздух, аспирированный от подачи цемента на элеватор, с элеватора на виброгрохот, с виброгрохота в накопительный бункер и установку тарирования цемента очищается в рукавных фильтрах MBС-S-P306. Кроме фасованного цемента, предприятие производит отгрузку нефасованного цемента насыпью в ж/д вагоны и автотранспорт.

Все подразделения основного производства работают круглосуточно, в 3 смены, технологические процессы имеют нецикличный и постоянный режим.  Исключения составляет розжиг печей после остановок на плановые или незапланированные ремонты, при котором допускаются сравнительно непродолжительные по времени выбросы, превышающие средние в нормальных эксплуатационных режимах. Эти выбросы предусмотрены технологическим режимом и не относятся к аварийным.

Периодом розжига считается время от воспламенения факела до вывода печи на стационарный (эксплуатационный) режим с расчетной производительностью. В этот период нагрев печи осуществляется путем медленного увеличения расхода топлива и воздуха вплоть до достижения в зоне спекания температуры, необходимой для получения клинкера, после чего подается сырьевой материал. В дальнейшем расходы топлива и сырья постепенно доводятся до эксплуатационных значений, и печь выводится па стационарный режим. С увеличением расхода топлива процесс выгорания интенсифицируется, и при достижении в зоне спекания температуры футеровки, равной 650-700оС (температуре воспламенения топливно-вовдушной смеси) существенно стабилизируется. С технологической точки зрения это соответствует переводу печи с периодических  подворотов на постоянное вращение от вспомогательного привода.  К моменту перевода печи на главный привод и началу ее стационарной загрузки материалом температура футеровки в зоне спекания превышает 1000°С, и условия для возникновения недожога полностью исчезают.

Подача высокого напряжения на электрофильтры не лимитируется условиями сжигания топлива (образованием продуктов недожога), а определяется точкой росы отходящих газов. Во избежание поверхностного электрического пробоя вследствие конденсации паров воды и сернистого ангидрида на стенках и опорно-проходных изоляторах. Подачу высокого напряжения на электрофильтры допускается осуществлять после стабилизации режима работы печного агрегата. При этом за время от момента подачи сырья до включения электрофильтров могут происходить повышенные выбросы пыли с концентрацией, во много раз  превышающей эксплуатационные значения.

Вспомогательное производство

В блок цехов вспомогательного производства входят:

•Ремонтное управление с отделениями:

•Электроремонтное управление с подразделениями:

•Теплоэнергетический цех с 4-мя котельными и мазутным хозяйством

•Цех автотранспорта

•Цех железнодорожного транспорта.

Полная графическая схема производства представлена в Приложении A.

1.3 Источники негативного  воздействия на окружающую среду   

Главные воздействия на окружающую среду при производстве цемента связанны со следующими факторами:

-Пыль (выбросы из дымовых труб и быстроиспаряющиеся компоненты) – III класс опасности, код 2908.

-Газообразные выбросы в атмосферу -  NOx, (II класс опасности, код 0301,0304); SO2  (II опасности, код 0330); CO2, (IV класс опасности, код 0336).

- Другие выбросы (шум и  колебания, запах, техническая вода, отходы производства и т.д.),

- Потребление ресурсов (энергия, сырье) Для производства 1 т цементного  клинкера необходимо около 1,57 т сырья[10].

Исторически, выбросы пыли (особенно от печей), как загрязняющий окружающую среду фактор цементного производства, вызывают наибольшее беспокойство[11].

         В основном причиной выбросов  пыли являются сырьевые заводы, печи для обжига, клинкерные холодильники, цементные мельницы. Основная особенность  этих процессов заключается в том, что горячий отработанный газ или отработанный воздух проходит через измельченный до состояния пыли материал, что приводит к образованию дисперсионной смеси газа и пыли. Основные свойства частиц зависят от исходного материала, а именно сырьевого материала, клинкера или цемента.

Основные газы, которые выбрасываются в атмосферу это - NOx и SO2. Формирование NOx является неизбежным следствием высокотемпературных процессов горения. Сера, поступающая в печи вместе с сырьем и топливом в значительной степени, поглощается продуктами печи. Однако, сера, содержавшаяся в сырье как сульфиды (или органические сернистые вещества) - легко улетучивается при низких температурах  (т. е. 400 - 600 ° C), что может привести к значительным испарениям SO2 через дымовые трубы. Другие легко испаряющиеся нежелательные вещества, поступающие в систему печей или эффективно, разрушаются при высокотемпературном горении, или почти полностью поглощаются продуктом. Наличие органических компонентов в природном сырье может существенно повысить уровень углеводорода и выбросы СО (IV класс опасности, код 0337). Выбросы летучих органических соединений, СО и NH3 (II класс опасности) могут возникнуть на начальных стадиях обжига (предварительный подогрев, прекальценирование), когда примеси (такие как органическое вещество), присутствующие в сырье, становятся летучими в результате нагревания сырьевой смеси. Выделение хлорсодержащих углеводородов типа диоксинов и фуранов обычно значительно ниже существующих предельных норм. Другие летучие компоненты, такие как ртуть - тщательно контролируются, чтобы предотвратить нежелательные выбросы в атмосферу. Как результат обжига исходного сырья и сгорания ископаемого топлива выделяется углекислота[14].

После вступления в холдинг «Евроцемент» групп на предприятие ЗАО «Кавказцемет» произошла модернизация, как технологического процесса, так  и системы защиты окружающей среды. Все производство полностью перешло на замкнутую систему водоснабжения, что позволило исключить сброс загрязненной воды в водный объект. На предприятии установлено   пылеочистное оборудование различных типов – пылеосадительные камеры, электрофильтры, циклоны, рукавные фильтры, пылеуловитель типа ЗИЛ-900. Образующиеся в ходе основного производственного процесса отходы утилизируются в основной производственной линии (клинкер цементный, шихта, шлам). Территория цементного завода расположена за чертой города, что позволяет снизить негативное воздействие шумов, запаха и др. факторов. Территория санитарно-защитной зоны предприятия составляет 1000м[3].

2. ЗАРУБЕЖНЫЙ И РОССИЙСКИЙ  ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ  ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВО ЦЕМЕНТА 

Основные принципы охраны окружающей среды допускают воздействие предприятий на природную среду, исходя из требований в области охраны окружающей среды. При этом снижение негативного воздействия на окружающую среду должно достигаться на основе использования наилучших существующих технологий с учетом экономических и социальных факторов. Законом определено, что эксплуатация предприятий и иных объектов, оказывающих прямое или косвенное негативное воздействие на окружающую среду, осуществляется в соответствии с требованиями в области охраны окружающей среды. При этом должны предусматриваться мероприятия по охране окружающей среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, обеспечению экологической безопасности[1].

Общие требования в области охраны окружающей среды при эксплуатации предприятий установлены в главе 8 федерального закона «Об охране окружающей среды»[2]. Юридические и физические лица, осуществляющие эксплуатацию предприятий, обязаны соблюдать утвержденные технологии и требования в области охраны окружающей среды, и обязаны обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей среды на основе применения технических средств и технологий обезвреживания и безопасного размещения отходов производства и потребления, обезвреживания выбросов и сбросов загрязняющих веществ, а также иных наилучших существующих технологий, обеспечивающих выполнение требований в области охраны окружающей среды [2].

В условиях нарастающей экологической напряженности в мире проблема рационального использования и эффективного сбережения природных ресурсов становится важнейшей задачей жизнедеятельности любого государства. Исключительно важное значение имеет не только сбережение сырьевых ресурсов, но и их повторное использование. Значение вторичных сырьевых ресурсов для поддержания экологически безопасного уровня воздействия на окружающую среду весьма значительно, в частности, их использование является одним из необходимых условий внедрения малоотходных и безотходных технологий[5].

Наибольшую мировую популярность получила ресурсосберегающая технология (далее РСТ), основанная на использовании отходов производства в цементной промышленности. Использование техногенного сырья - мощный экологический ресурс.

Важную роль в утилизации (использовании) вторичных сырьевых ресурсов играет строительство и промышленность строительных материалов. Как известно, эти отрасли промышленности используют два вида сырья: природное и техногенное (вторичное). Производство цемента характеризуется высоким потреблением энергии, в связи, с чем все большую актуальность приобретают технологии, использующие альтернативные и экологичные источники энергии[5].

В производстве цемента обычное ископаемое топливо может быть заменено горючими отходами, то есть остатками, образующимися после сортировки отходов и содержащими твердые или жидкие горючие остатки топлива и/или биомассы[6].

Различные типы отходов могут заменять сырье и ископаемое топливо в производстве цемента. Замещение традиционного топлива горючими отходами (в среднем на 17%) показывает, что использование отходов в качестве топлива и сырьевых материалов в процессе производства цемента становится обычной практикой[4].

В европейской цементной промышленности используют значительное количество горючих отходов различного происхождения, которые на отдельных заводах заменяют до 80% ископаемого топлива, что способствует общему снижению выбросов парниковых газов и экономии исходных энергетических ресурсов[6].

В европейской цементной промышленности в качестве сырьевых материалов наиболее часто используют следующие виды отходов: зола-унос, сталеплавильный шлак, формовочный литейный песок, доменный шлак, шламы целлюлозно-бумажного производства, нефтесодержащие грунты, микрокремнезем, пиритные огарки, синтетический гипс (отход десульфуризации газов и производства фосфорной кислоты). Другие отходы, так называемые "добавки при измельчении", поставляются на заводы, где реализованы процессы измельчения или смешивания. Зола-унос может применяться как сырье при получении клинкера (в основном как компонент, содержащий оксид алюминия) и как добавка при измельчении при производстве цемента. Она может заменять до 50% портландцементного клинкера[6].

Использование отходов в качестве топлива.

Специально отобранные горючие отходы приемлемой теплотворной способности можно использовать в цементной печи взамен традиционного ископаемого топлива, учитывая при этом свойства добавок для цементов[7].

При производстве цемента используют следующие горючие отходы с высокой теплотой сгорания:

• отходы древесины, бумаги, картона, текстиля, полимеров;
• отработанные шины/резина, растворители;
• промышленные шламы;
• городские сточные воды;
• отходы сельскохозяйственного производства, садоводства, лесного хозяйства, охоты, рыболовства;
• отходы кожевенного, мехового и текстильного производства;
• твердые бытовые отходы, включая упаковочные, полимерные, текстильные, древесные отходы, макулатуру;
• отходы производства, изготовления, поставки и использования красок, лаков, клеев, герметиков и пр.;
• шламы от очистки сточных вод и водоподготовки;
• углеродсодержащие отходы (нефтесодержащие отходы, отходы нефтепереработки и пр.);
• отходы обработки древесины, производства фурнитуры, бумаги, картона;
• продукты обработки отходов (например, восстановленное топливо из отходов);
• твердые отходы (например, пропитанные древесные опилки)[5].

Твердые горючие отходы

Твердые горючие отходы могут быть однородными или неоднородными смесями разнообразных компонентов, таких как:

• частиц с разной способностью к горению, например бумага, картон, полимеры, резина, остатки обработки древесины;
• смесей с различным количеством инертных материалов, содержащих органические фракции, например песок, камни, железистые и нежелезистые металлы, органические влажные материалы;
• шин, смол, пропитанных древесных отходов или неопасных материалов[7].

Жидкие горючие отходы

Жидкие горючие отходы  представляют собой преимущественно отходы классов опасности I-IV, что необходимо учитывать при обращении с ними, например при складировании, транспортировании и подаче материала, чтобы предотвратить выбросы органических соединений. Для этого используются, например, испарители, причем система испарения эксплуатируется таким образом, чтобы обеспечить выход органических веществ только при согласовании с работой системы испарения и не выпускать пары органических веществ в воздух при нормальной работе, что необходимо с точки зрения безопасности[6].

Использование отходов в качестве сырьевых материалов