Очистка газовых выбросов при производстве цемента

Федеральное агентство по образованию РФ

Белгородский  государственный технологический  университет

им. В.Г. Шухова

 

 

 

 

 

 

Кафедра «Промышленной экологии»

 

 

 

 

 

Курсовая  работа

по  дисциплине: «Охрана воздушного бассейна»

Тема: «Очистка газовых выбросов при производстве цемента»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

 студентка гр. ИЗ-41

Величко Л.В.

Проверила: доцент, к.т.н.

Токач Ю.Е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2014г.

Содержание

Введение

1. Загрязняющие вещества, летящие  от производства цемента

2. Методы очистки газовоздушных выбросов от пыли

3. Очистка выбросов от пыли с помощью электрофильтра.

4. Расчет электрофильтра

Заключение

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Среди проблем защиты окружающей среды наиболее актуальной является охрана воздушного бассейна, так как загрязненный воздух ухудшает экологические условия, приводит к преждевременному износу основных фондов промышленности, объектов жилищно-коммунального хозяйства и так далее.

Загрязнение воздушной среды вызывает нарушение экологических систем, ухудшает санитарно-гигиеническое состояние атмосферного воздуха, что нередко приводит к серьезнейшим последствиям, вплоть до массовых отравлений людей, гибели сельскохозяйственных животных и культур.

Летучие промышленные выбросы (пары, газы, аэрозоли), попав в атмосферу, разносятся с воздушными течениями на сотни и тысячи километров, создавая в континентальном и глобальном масштабе ситуацию, которую крайне трудно оценить и еще труднее прогнозировать.

В связи с этим необходимо своевременное строительство очистных сооружений, разработка и внедрение соответствующего газоочистного и пылеулавливающего оборудования на предприятиях.

Кроме этого, очистка промышленных газов необходима также для извлечения из газов ценных продуктов и примесей.

Газоочистное и пылеулавливающее оборудование подбирается с учетом особенностей данного вида производства. Надежность и эффективность работы такого оборудования зависят от физико-химических свойств частиц, подлежащих улавливанию, и от основных параметров пылегазовых потоков.

Цементная отрасль наряду с металлургией, электроэнергетикой, химией и машиностроением определяет экономический потенциал и уровень промышленного развития страны. Динамично развивающийся строительно-инвестиционный комплекс России, основу которого составляет цементная промышленность, дает возможности расширения объемов производства и ассортимента выпускаемой продукции.

В России в настоящее время действуют 52 цементных завода, из которых 48 работают по полному циклу и 4 помольные установки используют привозной. Основными потребителями цемента являются заводы железобетонных и асбестоцементных изделий и конструкций. Примерно 15 % цемента используется при проведении строительно-монтажных работ и порядка 5 % продается в розницу населению.

Производство цемента является источником 5 % выбросов углекислого газа (CO2) в мире. Цементная промышленность неизбежно приводит к выбросам CO2:

• 60 % выбросов происходят вследствие преобразования сырья при высоких температурах ("декарбонизация" известняка);
• 40 % выбросов являются результатом сжигания топлива при нагреве материала до нужной температуры.[1].

 

 

1. Загрязняющие вещества, летящие при производстве цемента.

Технологический процесс производства цемента:

1. Дробление и размол

В процессе переработки сырья используются системы фильтрации для контроля выбросов в атмосферу на этапе карьерной добычи. Для минимизации потерь известняка и других материалов, системы измерения пыли передают оператору данные по заполнению или повреждению рукавных фильтров. Контроль функционирования систем фильтрации сокращает расходы на техническое обслуживание и время простоя в работе операторов.

2. Печь подогрева и ротационная  печь для сушки

И при сухом, и при мокром способе производства цемента при нагревании материалов образовавшие газы выходят с обоих концов печи. Поэтому перед выхлопной трубой стоит система пылеуловителей. Обнаружение утечки фильтра служит для заблаговременного оповещения о том, что продукт выходит в атмосферу.

3. Мельница помола клинкера

После прохождения клинкера через систему охлаждения, очень важно максимально повысить выпуск конечного продукта. При прохождении газов через систему пылеуловителей, задержанные твердые частицы возвращаются в силос для клинкера в виде продукта, а не выходят в атмосферу. Измерение твердых частиц в выхлопных трубах систем фильтрации имеет важное значение для оптимизации работы завода. Раннее обнаружение разрыва фильтра позволяет операторам завода быстро реагировать на падение выпуска продукции.

4. Упаковка

Системы фильтрации используются на этапе упаковки и транспортировки. Как и на предыдущих этапах технологического процесса, определение утечек фильтра и контроль изменений позволяет обнаружить выбросы цемента в атмосферу. Измерители Sintrol являются прекрасным инструментом для оптимизации выпуска продукции на цементном заводе.

В зависимости от физических свойств исходных материалов и ряда других факторов при получении цемента по мокрому способу применяют разные схемы производства. Схемы эти отличаются одна от другой только способом приготовления сырьевой смеси.

При трехкомпонентной сырьевой смеси корректирующую добавку дробят, после чего она попадает в бункер, откуда вместе с известняком поступает в мельницу. Глину до болтушки пропускают через валковую дробилку. Сырьевые материалы дозируют перед мельницей специальными питателями.

Процесс производства цемента состоит из следующих основных технологических операций: добычи сырьевых материалов; приготовления сырьевой смеси; обжига сырьевой смеси и получения цементного клинкера; помола клинкера в тонкий порошок с небольшим количеством некоторых добавок[2].

 

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

- Пыль (выбросы из дымовых труб  и быстроиспаряющиеся компоненты)

- Газообразные выбросы в атмосферу (NOx, SO2, CO2, VOC, другие)

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

- Потребление ресурсов (энергия, сырье)

Пыль.

Исторически, выбросы пыли (особенно от печей), как загрязняющий окружающую среду фактор цементного производства, вызывают наибольшее беспокойство. В основном причиной выбросов пыли являются сырьевые заводы, печи для обжига, клинкерные холодильники, цементные мельницы. Основная особенность этих процессов это то, 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.

На данный момент доступны современные технические методы снижения пыли (электростатические осадители, фильтры), что снизило пылеобразование в цементной промышленности за последние 20 лет приблизительно на 90 %.

Пылеобразование из рассредоточенных источников на территории завода (“сдуваемая пыль”), может происходить в результате хранения и погрузки то есть в транспортной системе, складских запасах, во время движения подъемного крана, упаковки в мешки, и т.д., и в процессе транспортировки, во время движения транспорта по грунтовым дорогам.

Поскольку химический и минералогический состав цементной пыли подобен природному камню, ее воздействие на здоровье человека считается вредным, но не токсчиным. Снижение и контроль за пылеобразованием на современном цементном заводе нуждается в инвестировании и компетентных методах управления, но это уже не технические проблемы[3].

Выделение газов в атмосферу

Газообразные выделения от системы печей, выбрасываемые в атмосферу, являются проблемой номер один в борьбе с загрязнением окружающей среды при производстве цемента сегодня.

Основные газы, которые выбрасываються в атмосферу это - NOx и SO2. Другие менее вредные соединения - VOCs (летучие органические соединения), CO, аммиак, HCl, и тяжелые металлы.

CO2 - газ, который в значительных количествах используется для отопления оранжерей, теплиц.

Формирование NOx является неизбежным следствием высоко температурных 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 (то есть 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 высоко температурном горении, или почти полностью поглощаются продуктом.

Таким образом, неотъемлемой частью процесса в печах для обжига цемента есть незначительные выделения газов, таких как VOCs, HCl, HF, NH3 или тяжелые металлы.

Наличие органических компонентов в природном сырье может существенно повысить уровень углеводорода и выбросы СО. 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. Выделение углекислого газа, как результат потребления топлива, было прогрессивно снижено в результате воздействия сильного экономического стимула к минимизации потребления топливной энергии[4].

 

 

2. Методы очистки газовоздушных выбросов от пыли.

Источниками образования неорганизованных пылевых выбросов являются процессы складирования и переработки сырьевых материалов, топлива и клинкера, также как и любые транспортные средства, используемые в территории производства. Компактное расположение объектов является наиболее простым способом снижения диффузных выбросов пыли. Регулярное и тщательное обслуживание установок всегда приводят к косвенному снижению неорганизованных выбросов пыли благодаря уменьшению подсоса воздуха или предотвращению их негерметичности. Использование автоматических приборов и системы контроля также способствует снижению выбросов пылевидных частиц, также как и постоянная безотказная надежная работа установок.

Различные технические решения для снижения неорганизованных пылевых выбросов:

• укрытие/капсулирование операций, связанных с пылением – измельчение, рассев, смешивание;
• закрытые конвейеры и элеваторы, сконструированные по закрытой схеме, если расдиффузные пылевидные выбросы могут иметь место при транспортировке;
• уменьшение мест подсоса воздуха или просыпания материала, герметизация установок;
• использование автоматических приборов и систем контроля;
• обеспечение безотказной надежной работы;
• использование передвижных и стационарных пылеочистительных установок для надежной и полной очистки:

− в период работы установки и в период ремонтных работ обычно имеет место утечка материала. Для предотвращения диффузных выбросов пыли в эти периоды необходимо использовать вакуумную систему пылеочистки. Новое строительство может быть оборудовано стационарными вакуумными системами пылеочистки, в то время как на существующих установках лучше использовать передвижные вакуумные системы пылеочистки в связи с их легкой приспосабливаемостью к условиям производства;

− в некоторых случаях условиях, циркуляционный процесс более предпочтителен для пневматической транспортной системы.

• вентиляция и пылеосаждение в рукавных фильтрах:

− насколько возможно все материалы должны перерабатываться в закрытых установках, работающих под разряжением. Аспирационный воздух обеспыливается рукавным фильтром до его выхода в атмосферу.

− использование закрытых складов с автоматической системой перемещения материала:

− клинкерный силос и закрытый полностью автоматизированный склад сырьевых материалов являются наилучшим решением проблемы неорганизованных пылевых выбросов. Такие типы складов оборудованы одним или большим количеством рукавных фильтров для предотвращения образования диффузной пыли при загрузочных и разгрузочных работах;

− использование силосов соответствующей емкости, оснащенных индикаторами уровня материала, выключателями, фильтрами, снабженными распределительными воздушными установками в период заполнения силоса.

• использование гибких шлангов и рукавов, снабженных системой улавливания пыли, для размещения и распределения материала при погрузке цемента в цементовоз[5].

На цементном заводе имеются различные источники организованных выбросов пыли. Это печи, клинкерные холодильники и мельницы для помола сырьевых материалов, цемента и угля, а также вспомогательные процессы. Основная часть выбросов пыли (с размером частиц менее 10 и 2,5 мкм) может быть снижена за счет уменьшения общей величины пылевыделения, достигаемой путем использования эффективной системы пылеулавливания.