Ресурсосбержение при производстве цемента

   3. Аппаратурно-конструкционные       Совмещение отдельных  аппаратов в одном

                                                                       Модельное проектирование  аппарата  

                                                                        Использование энергии взаимодействующих фаз

                                                                         Обогащение и использование наилучшего  сырья

4.Органзационно-технические               Комплексная переработка

                                                                         Комбинирование процессов и РСТ

Рассмотрим, каким из факторов приведенных выше соответствует схема очистки и утилизации отходящих газов вращающейся печи.

1. Среди режимно-параметрических можно выделить: оптимизацию параметров (температура, давление); изменение направления движения потоков  (возврат части холодного конденсата в реакторы для очистки газов).

2. Технологические мероприятия: совмещение в одном аппарате  различных процессов (в реакторе  происходит одновременно , очистка газов от пыли и образование продуктов нейтрализации кислот в виде солей);

3. Аппаратурно-конструкционные:  выбор геометрической  формы аппарата; выбор геометрической  формы аппарата; модельное проектирование  аппарата; использование энергии взаимодействующих фаз;

4.Органзационно-технические: утилизация тепла отходящих газов с получением тепла для отопления зданий, получение технической воды в сырьевые мельницы и на технические нужды.

Таким образом, по совокупной оценке можно говорить, о  том, что данная технология является ресурсосберегающей.

Для оценки экологических и экономических показателей технологии, рассмотрим ее с позиции наилучших доступных технологий (НДТ). Критерии НДТ приведены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Критерии НДТ

I. Схема реализует технологию позволяющую снизить негативное воздействие на воздушную среду (утилизация отходящих газов) и водную среду (снижение водопотребление предприятием).

II. Ресурсосбережение достигается за счет полной утилизации отходящих газов и их компонентов, что позволяет использовать конденсат на нужды котельной и для подачи в сырьевую мельницу.

III. Малоотходность заключается в отсутствии отходов при утилизации отходящих газов (отходов производства цемента).

IV. Оценить экономическую эффективность можно только с учетом экономических показателей в ценах на текущий год. Примерные экономические показатели приведены в главе 3.2.

V. По расчетам автора срок окупаемости составляет 0,6 лет [15].

VI. Из 45 действующих заводов в России, данная технология внедрена только на1 заводе - Каменец-Подольский цементный завод.

3.2 Экологическая и экономическая эффективность внедрения ресурсосберегающих  технологий

Поиск эколого-экономических резервов ресурсосбережения является основной задачей экологизации производства. Потребительский подход к использованию ресурсов окружающей среды не позволяет перейти к активному ресурсосбережению. В современных условиях важно, чтобы ресурсосберегающая технология давала, как экологический эффект, так и экономический.

Экологический аспект: практически на всех печах для улавливания технологического уноса за печами устанавливают электрофильтры. Эффективность электрофильтров находится в пределах от 87 до 99%, но только лишь около 8% электрофильтров работают с эффективностью более 98%. Если учесть, что начальная концентрация твердой фазы достигает 50 г/м3, то даже при эффективности 98% валовые выбросы будут очень большими. Таким образом, стоит задача повышения эффективности улавливания твердой фазы.

Материально-ресурсный аспект: сырьевыми продуктами в печь поступают соединения K и Na, которые вместе с сырьем двигаются к горячему концу печи. Здесь, в высокотемпературной зоне, соли Na и K разлагаются с образованием Na2O и K2O. Эти щелочи возгоняются и вместе с отходящими газами перемещаются в холодный конец печи, где их температура снижается, и щелочи присаживаются к твердым частицам уноса, затем улавливаются.

Энергетический аспект: целесообразно комбинировать отдельные производства таким образом, чтобы ВЭР, которые образуются в более энергоемких производствах могли бы использоваться в рядом расположенных менее энергоемких производствах и тем самым экономить первичные энергоресурсы.

Технологический аспект: щелочь в определенных зонах печи конденсируется, образуя там кольца, причем проходное сечение может уменьшаться до 1 м. Для удаления образующихся колец приходиться печь останавливать, ждать остывания печи и очищать поверхность, что снижает эффективность работы печи[4].

В Карачаево-черкесскому цементному заводу по состоянию на 2012 г. на каждой из четырек печей за один час в среднем выбрасывалось в атмосферу:

- пыль - 632 кг;

- окись углерода (СO2) - 229 кг;

- двуокись азота (NO2) - 328 кг.

 

При внедрении предлагаемого способа выбросы пыли и ее компонентов сокращается на 35-50%, т.е составят 230кг/час пыли; 114кг/час СO2; 164кг/ч NO2.

При температуре отходящих газов t1= 200оС и выходе пульпы, и чистого конденсата из теплоприемников с температурой t2= 20оС cуммарное количество теплоты, отданной отходящими газами в реакторах, составит:

Q = Qп +QCO2 + Qвоз = 56000900 ккал/ч, где Qп, QCO2, Qвоз - тепло, отданное паром, СО2 и воздухом. При теплотворной способности 1 кг условного топлива 7000 ккал общее количество условного топлива, эквивалентное утилизированной теплоте в 56000900 ккал составит: 56000900: 7000 = 8000,2 кг = 8,0 т, т. е. для производства 56000900 ккал в час необходимо сжигать ежечасно 8,0 т условного топлива[9].

Конкурентными преимуществами данной технологии является:

1. снижение выбросов загрязняющих  веществ в атмосферу;

2. снижение водопотребления  на: хозяйственные нужды; приготовление  шлама;

3. подача чистого конденсата  на отопление зданий.

 

В результате внедрения, возможно, получить следующее результаты:

- дополнительные капитальные  вложения на 1 Гкал/ч получаемого тепла более чем в 2 раза ниже и окупаются приблизительно за 0,6 года;

- ввиду того, что используемое  оборудование чрезвычайно простое  в обслуживании и используется  бесплатный теплоноситель, т. е. дымовой  газ (ДГ), ранее выбрасывавшийся в  атмосферу, стоимость 1 Гкал тепла  оказывается в 8–10 раз ниже стоимости  тепла, вырабатываемого котельными;

- коэффициент полезного  действия котлов повышен на 10%.

Так, все затраты в ценах на 2010 год на внедрение данной технологии мощностью 1 Гкал тепла в час составили 830 тыс. руб., а ожидаемая экономия в год составит 1,5 млн руб.

Эколого-экономическая оценка утилизации отходящих газов вращающейся печи цементного завода представлена в приложении B.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование вторичного сырья в производстве цемента позволяет решить одновременно несколько важнейших задач: обеспечить экономию природных сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, повысить эффективность производства и улучшить экологический баланс каждого региона страны. Для рассмотрения возможности внедрения элементов ресурсосбережения на предприятии ЗАО «Кавказцемент» в данной работе ставилось три задачи.

1. Производство цемента по «мокрому» способу весьма дорогостоящий и энергоемкий процесс. Завод расположен в непосредственной близости к месту добычи сырья, из которого в дальнейшем будет создаваться продукт. Производство цемента включает 2 этапа: получение клинкера; измельчение клинкера и введение добавок. За счет произведенных модернизаций ЗАО «Кавказцемент» можно  отнести к достаточно экологически чистому и  малоотходному производству. Основной проблемой являются выбросы в атмосферный воздух. В качестве мер по защите атмосферного воздуха используется пыле-газоочистное оборудование. В частности на рассматриваемом участке (цех обжига) предусмотрены пылеосадельная камера и электрофильтр. Эффективность данных аппаратов 98%, при этом, однако, отсутствует утилизации тепла и компонентов отходящих газов.

2. В мировой практике наибольшее распространение получила технология утилизации отходов строительной и других отраслей производства, в качестве альтернативных источников топлива, либо в качестве сырьевой добавки. На большинстве европейских предприятий альтернативное топливо замещает до 20%  традиционного.

Среди зарубежных методов утилизации отходящих газов широкое распространение получила немецкая технология LEEP. Которая позволяет снизить выбросы загрязняющих веществ на 50% ,  общее сокращение энергопотребления составляет 213 МДж на 1 т клинкера, или на 12,5 %.

3. В работе предлагается схемы утилизации отходящих газов вращающихся печей после электрофильтров, которая успешно внедрена и работает на Каменец-Подольском цементном заводе.

Рассмотренная технология позволяет решить задачу утилизации отходящих газов и их компонентов. В частности, охлажденная пульпа  подается на приготовление шлама в сырьевых мельницах, чистый конденсат для отопления зданий; холодный конденсат для хозяйственных нужд. Все это позволяет снизить водопотребление для различных целей ≈20%.; выбросы загрязняющих веществ снижаются на 50% ; затраты в ценах на 2010 год на внедрение данной технологии составляют ≈830 тыс. руб., а ожидаемая экономия в год составит ≈1,5 млн руб.

По основным критериям данную технологию можно считать ресурсосберегающей. Внедрение ее на производстве можно считать целесообразным, как с экологической, так с и экономической точки зрения.