Технология производства цемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика завода

2. Сырье для производства цемента

3. Производство портландцемента

3.1 Способы производства цемента

3.2 Характеристика пылегазовых выбросов цементного производства

3.3 Влияние выбросов цементного производства на ОС

3.4 Применение газоанализатора в цементном производстве

Заключение

Список литературы

Введение

Цемент - это один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов строительных конструкций, гидроизоляции и др. Это гидравлическое вяжущее вещество, которое затвердевает при добавлении воды, используется в бетоне для связи песка и гравия.

Цементная промышленность в настоящее время - высокомеханизированная отрасль народного хозяйства. На многих заводах непрерывно модернизируется технологическое оборудование, возрастает единичная мощность производственных агрегатов и заводов в целом, внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами.

В 2006 г. на 356 предприятиях было произведено 266 млн. т цемента, а ежедневная производительность крупных цементных заводов около 4 000 т цемента. цемент бетон экологический

Как и любая другая производственная деятельность, цементная промышленность в отношении охраны окружающей среды жестко регулируются национальным и международным законодательством. Поэтому в большей степени уровни выбросов зависят от очистительных установок, использующихся для соответствия установленным нормам выбросов.

Основными задачами данной курсовой работы являются: выбор и описание конкретного объекта экологического мониторинга, анализ возможных загрязнений окружающей среды, оценка степени воздействия данного цементного завода на природную среду, обоснование необходимости организации экологического мониторинга, обзор существующих методов и приборов контроля выявленных загрязнителей окружающей среды.

1. Характеристика завода

Завод "Красноярский цемент" находится в г. Красноярске - административном центре Красноярского края, второго по величине федерального субъекта Российской Федерации. (Рис. 0)

Рисунок 0. Местонахождение завода "Красноярский цемент".

Завод является ведущим производителем цемента в Красноярском крае. Предприятие на 90% обеспечивает цементом строительную отрасль региона.

Завод производит высокопрочные виды и специальные марки цемента: портландцемент c минеральными добавками ПЦ 400-Д 20 (PCR-М 400 D20), портландцемент бездобавочный ПЦ 500-Д 0 (PC-М 500 DO), портландцемент с минеральными добавками ПЦ 500 (PC-М 500 AC), портландцемент с минеральными добавками ПЦ 400-ДO (PC-М 400 DO GES) и сульфатостойкий бездобавочный цемент (SSPC-М 400 DO).

Предприятие является единственным за Уралом производителем гидроцемента для гидротехнических сооружений. В настоящее время на предприятии действуют три вращающиеся печи, работающие по мокрому способу (печи 3, 4 и 5); их общая мощность составляет 1 млн. 100 тысяч тонн цемента в год.

Сырье для производства цемента поставляется с Торгашинского месторождения известняков и Кузнецкого месторождения глин, расположенных поблизости, поставки угля осуществляются с Черногорского угольного месторождения и Кузнецкого угольного месторождения в Кемеровской области.

Завод начал работу в 1944 году. С 1965 по 1991гг. здесь производился миллион тонн цемента в год, после экономического спада 90-х с 2001 по 2003 гг. производство цемента было временно приостановлено.

В 2006 году завод вошел в холдинг "Сибирский цемент" и сразу после этого была разработана и начала осуществляться программа комплексной модернизации и реконструкции завода, включающая техническую модернизацию, установку современного оборудования, усовершенствование технологических процессов и процессов, связанных с воздействием на окружающую среду. [1].

2. Сырье для производства цемента

Добыча сырья

Месторождения сырья в цементной промышленности разрабатывают открытым способом, при котором добыча ведет непосредственно с поверхности земли.

Часто слой горной породы закрыт пустой породой, поэтому в комплекс горнодобывающих работ входит удаление этой пустой работы - вскрышные работы. Вскрышные работы проводят в теплое время года, так как зимой удалять замерзший грунт трудно. Отношение толщины полезного ископаемого к толщине пустой породы колеблется соответственно от 1: 0,5 до 1: 3. На цементных заводах мощность вскрыши составляет от 0,2 до 7 м, а иногда доходит до 20 м.

Карьеры цементного сырья разрабатывают одним или несколькими уступами. Высота уступа для твердых пород ограничивается типом экскаваторов и обычно составляет 10--15 м, а для мягких - 8--10 м.

Способ добычи зависит от физико-механических свойств сырья. Мягкие нескальные породы добывают методом прямой экскавации, при котором одноковшовые экскаваторы выполняют две операции: отделяют породу от пласта и грузят добытое сырье.

В цементной промышленности используют экскаваторы с ковшом емкостью до 8 и производительностью при разработке мягких пород до 400 тыс. /г.

Для разработки мела и глины иногда применяют гидромеханический способ - размывку породы струей воды под давлением.?При этом способе добычи в технологическую схему производства включаются сгустители шлама, так как влажность пульпы шлама составляет 80%.

При добыче скальных пород их разрыхляют взрывом, а затем?

экскаваторами загружают в вагоны или автосамосвалы.

Транспортирование сырья

Способ доставки добытого сырья определяется его свойствами, способом добычи, рельефом местности, расстоянием от карьера до завода и технико-экономическими показателями для различных видов транспорта.

Используют следующие способы транспортирования сырья: железнодорожный, автомобильный, с помощью воздушно-канатных дорог, ленточных конвейеров и гидротранспорта.

Наиболее высокие капиталовложения -- при воздушно-канатном и железнодорожном способе транспортирования, самые низкие - при автомобильном. Однако эксплуатационные расходы при доставке сырья автотранспортом более высокие, самые низкие они при использовании воздушно-канатных дорог и ленточных конвейеров.

Подвесные канатные или воздушно-канатные дороги служат для транспортирования сырья по сильно пересеченной местности. На такой дороге устраивают погрузочную и разгрузочную станции, а при извилистой трассе устанавливают одну или несколько промежуточных угловых станций.

Карбонатный компонент дробят в карьере и подвозят автотранспортом к погрузочной станции воздушно-канатной дороги.

Ленточными конвейерами доставляют на завод мягкие, рыхлые? и мелкокусковые породы при сравнительно небольших расстояниях?и благоприятных климатических условиях.

Гидротранспорт применяют при транспортировании мягких? сырьевых материалов (глины, мела). В этом случае их вначале обрабатывают в установленной на карьере болтушке или мельнице самоизмельчения "Гидрофол".

Разгрузка и хранение сырья

На цементных заводах целесообразно иметь запас сырья или шлама, который обеспечивал бы непрерывную работу на случай прекращения добычи сырья (непогода, авария экскаваторов или транспортных устройств).

Установлены следующие нормы запасов материалов: известняка - на 5 суток; корректирующих добавок - на 15--20 суток; гипсового камня-- на 30--40 суток; гидравлических добавок - на 15--20 суток; твердого топлива - на 10--15 суток; жидкого топлива - на 15 суток.

Нормативные запасы сырьевых материалов, клинкера, топлива, гипса, корректирующих и других добавок хранят на складах (шихтовальных дворах), которые обеспечивают бесперебойность технологического процесса, а также шихтование материалов.

Разгрузочно-погрузочные работы на территории складов выполняют с помощью различных средств механизации: мостовых кранов с грейфером, разгрузчиков, мостовых перегружателей (козловых кранов), электрических талей, ленточных конвейеров и другого оборудования.

Выбор механизмов и схемы организации разгрузочно-погрузочных работ и складских операций определяется величиной грузопотока и видами транспортных средств доставки грузов.

С открытых платформ материал разгружают скребковым разгрузчиком. Платформа медленно продвигается над приемным бункером и одновременно с нее в бункер сгребается материал скребком, совершающим возвратно-поступательное движение. Из приемного бункера материалы посредством одного или системы ленточных конвейеров передаются на склад.

При очень больших грузопотоках применяют стационарные опрокидыватели вагонов. При опрокидывании вагона материал ссыпается в приемный бункер, откуда затем подается на склад.

Склады различны по своему назначению, конструкции и применяемым средствам механизации. Склады сырья применяют открытые и закрытые.

К открытым складам относятся: эстакадно-гравитационные (купольные, хребтовые, полубункерные), у которых отсыпка штабеля осуществляется ленточным конвейером, а разгрузка производится ленточными конвейерами, расположенными в подштабельных галереях; штабельные, оборудованные мостовыми перегружателями; склады, на которых штабель формируется бульдозерами; склады для усреднения сырья, оборудованные штабелеукладчиками и разгрузочными машинами.

Закрытые склады бывают: ангарного типа, которые оборудуют мостовыми кранами с грейфером. На заводах мощностью до 1 млн. т цемента в год закрытые склады с мостовыми кранами делают объединенными, т. е. предназначенными для одновременного раздельного хранения сырья, клинкера, добавок и топлива; эстакадно-гравитационные шатрового полубункерного типа с конвейерной загрузкой и разгрузкой; для разгрузки роторных экскаваторов; силосные склады (силосы) для хранения клинкера и добавок

Силосы - это железобетонные или металлические емкости цилиндрической формы с днищем в виде усеченного конуса. Силосы разгружаются весовыми дозаторами.

Склады добавок обычно совмещаются со складами сырья (шлак, пиритные огарки) или клинкера (гипс, гидравлические добавки).

Кроме того, на цементных заводах строят склады огнеупорных материалов, мелющих тел, материальные склады, так называемые базы оборудования. Объемы этих складов определяются мощностью и потребностью предприятия в соответствующих материалах и оборудовании.

Краткая характеристика сырья

Известняки - один из основных видов известкового сырья. Плотные известняки, широко распространенные, часто имеют мелкокристаллическую структуру. Плотность известняков составляет 2700--2760 кг/м 3; прочность на сжатие до 250--300 МПа; влажность колеблется от 1 до 6%. Наиболее пригодны для производства цемента мергелистые и пористые известняки с невысоким пределом прочности при сжатии, не содержащие кремниевых включений.

Мел - осадочная мягкая, легко растирающаяся горная порода, представляющая собой разновидность слабо сцементированного мажущего известняка. Мел легко измельчается при добавлении воды и является хорошим сырьем для производства портландцемента.

Мергель - осадочная порода, представляющая собой смесь мельчайших частиц СаСОз и глины с примесью доломита, тонкого кварцевого песка, полевого шпата н др. Мергель - переходная порода от известняков (50--80%) к глинистым породам (20--50%). Если в мергелях соотношение между СаСОз и глинистой породой приближается к требуемому для производства портландцемента и значения силикатного и глиноземного модулей находятся в допустимых пределах, то мергели называют натуральными или цементными.

Структура мергелей различная: плотная и твердая или землисто-рыхлая. Залегают мергели большей частью в виде слоев, отличающихся один от другого по составу. Плотность мергелей колеблется от 2000 до 2500 кг/м 3; влажность в зависимости от содержания глинистых примесей 3--20%.

Глинистые породы. Для цементного производства применяют следующие виды глинистых пород: глину, суглинок, глинистый сланец, лесс и лессовидные суглинки.

Глины - тонкодисперсные осадочные горные породы, состоящие из различных минералов: каолинита, монтмориллонита, гидрослюд и других гпдроалюмосиликатов. Глина при увлажнении разбухает и приобретает пластичность. При сухом способе производства пластичность и связующая способность глины обеспечивают возможность брикетирования и гранулирования сырьевой муки.

Суглинок - глина, содержащая повышенное количество песчаных и пылеватых частиц.

Глинистые сланцы - твердые плотные горные породы с ориентированным расположением слагающих минералов, тонкослоистой структурой и хорошо выраженной сланцеватостью - способностью легко раскалываться на тонкие пластинки. Глинистые сланцы по сравнению с глиной характеризуются меньшей влажностью, боле постоянным составом и не смерзаются зимой при хранении на складах.

Глинистые породы обеспечивают в сырьевой смеси необходимое количество и соотношение кислотных окислов: SiO2, Al2O3 и Fe2O3. К химическому составу глинистых пород, используемых при производстве цемента, установлены следующие требования. Количество СаО не ограничивается. Допустимое содержание МдО зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера с содержанием МgО не более 5%. Содержание Na2O и К 2О в сумме не должно превышать 3--4%, а SO3 - не более 1%.

3. Производство портландцемента

3.1 Способы производства цемента

Процесс производства портландцемента складывается в основном из следующих основных операций: добычи сырьевых материалов; приготовления сырьевой смеси, состоящей из дробления, помола и усреднения ее состава; обжига сырьевой смеси (получение клинкера); помола клинкера в тонкий порошок.

В зависимости от вида подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой и комбинированный способы производств портландцементного клинкера.

При мокром способе производства измельчение сырьевых материалов, их перемешивание, усреднение и корректирование сырьевом смеси осуществляются в присутствии определенного количества воды, а при сухом способе все перечисленные операции выполняются с сухими материалами.

При комбинированном способе сырьевую смесь приготовляют по мокрому способу, затем ее максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи.

Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки.

Способ производства портландцемента выбирают в зависимости от технологических и технико-экономических факторов: свойств сырья, его однородности и влажности, наличия достаточной топливной базы и др.

Завод ООО "Красноярский цемент" используют мокрый способ производства.

Технологическая схема производства цемента

На цементных заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера часто используют мягкий глинистый и твердый известняковый компоненты.

Начальная технологическая операция получения клинкера - измельчение сырьевых материалов. (Рис. 1, Рис. 2) При использовании в качестве известкового компонента мела его измельчают в болтушках или в мельнице самоизмельчения. Если применяют твердый известняк, то его дробят в одну-две стадии в щековых дробилках. Глиняный шлам, полученный в болтушках или других агрегатах, направляют в сырьевую мельницу, куда подается для измельчения и известняк.

В мельницу известняк и глиняный шлам подают в определенном соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера. Чтобы получить сырьевой шлам заданного химического состава, его корректируют в бассейнах или в потоке.

Выходящий из мельниц сырьевой шлам в виде сметанообразной массы насосами подают в расходный бачок в печной цех на обжиг. Из бачка шлам равномерно сливается во вращающуюся печь. При мокром способе производства для обжига клинкера используют длинные вращающиеся печи со встроенными теплообменными устройствами.

Из печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается холодным воздухом. Охлажденный клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильников направляют непосредственно на помол в цементные мельницы. Перед помолом клинкер дробят.

Дробление клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками.

Из мельницы цемент транспортируют на склад силосного типа (цементные силосы). Отгружают цемент потребителю либо в таре (бумажных мешках по 50 кг), либо навалом в автоцементовозах или в специальных железнодорожных вагонах.



Рис. 2 Схема производства портландцемента по мокрому способу

3.2 Характеристика пылегазовых выбросов цементного производства

Основные технологические процессы производства цемента сопровождаются выделением большого количества пыли. Источниками пылевыделения служат печные агрегаты, мельницы, сушильные, а также дробильные установки, склады сырья, топлива, добавок, клинкера, цемента, упаковочные машины цемента, узлы пересылок и сброса пылящих материалов при их транспортировании,? посты погрузки цемента в железнодорожные вагоны и автотранспорт.

Для обеспыливания выбрасываемых в атмосферу отходящих газов и аспирационного воздуха применяют специальные пылеулавливающие установки, которые предотвращают загрязнение воздуха и потери перерабатываемых материалов.

Более 80% пыли, выносимой газами на цементных заводах, выделяется клинкерообжигательными печами. Если отсутствует или неудовлетворительно работают печные пылеуловители, пыль рассеивается вне завода на площади радиусом до 20 км.

При неудовлетворительной аспирации транспортирующего, дробильно-размольного и другого оборудования в цехах завода возможно выделение пыли, ухудшающей условия труда и ускоряющей износ машин и контрольно-измерительных приборов.

Эта пыль, попадая в органы дыхания, может вызвать заболевание легких - пневмокониоз. В соответствии с санитарными нормами (СН 245--71) допустимая концентрация пыли цемента, известняка, глины и других материалов в воздухе рабочих помещений не должна превышать 6 мг/м 3.

Запыленность же отходящих газов и аспирационного воздуха, выбрасываемых в атмосферу, после обеспыливания в пылеуловителях должна быть не?больше 0,1 г/м 3 с таким расчетом, чтобы при рассеивании пыли в атмосфере среднесуточная запыленность воздуха за пределами санитарно-защитной зоны предприятия не превышала 0,15 мг/м 3.

Пылеуловители и область их применения

Для постоянного обеспечения норм пылевыбросов необходимо применять соответствующие пылеуловители. Выбор этих схем и конструкций пылеуловителей обусловлен?такими физическими характеристиками обеспыливаемых газов,?как температура и влагосодержание газа, концентрация и крупность пыли, ее плотность, абразивность и электрическое сопротивление.

Пыль из газового потока выделяется под действием сил, вызывающих движение частиц пыли относительно самого потока. В соответствии с характером сил, осаждающих частицы пыли из газового потока, применяемые на цементных заводах пылеуловители разделяются на группы (Табл. 1).

Таблица 1. Пылеуловители и область их применения

Примечание: степень обеспыливания определяется отношением количества пыли, уловленной в пылеуловителе, к количеству пыли" поступившей в пылеуловитель, выраженным в %.

В пылеосадительных камерах частицы пыли, движущейся вместе с потоком горизонтально, осаждаются под действием силы тяжести. Эффективная работа пылеосадительных камер возможна?только при очень крупной пыли (размером более 50 мкм) и при?малой скорости движения газового потока. В настоящее время пылеосадительные камеры применяют лишь как аппараты для осаждения грубой пыли, а так же как детали перехода от вращающейся?части агрегата к неподвижной.

В аспирационных шахтах, несколько отличающихся от пылеосадительных камер, запыленный воздух?движется снизу вверх со скоростью 1--1,5 м/с. Такие шахты?у мельницы сухого помола снижают запыленность аспирационного?воздуха в 5--10 раз при начальной запыленности 300--500 г/м 3.?В этом случае происходит укрупнение частиц пыли в восходящем? потоке.

В циклонах и центробежных скрубберах на частицы пыли действуют в основном центробежные силы, под действием которых?пыль осаждается. Они эффективно работают при малых диаметрах?циклонов и высокой скорости движения газа. Циклоны диаметром?0,6--1 м осаждают частицы пыли размером более 10 мкм.

В центробежных скрубберах при движении газа пыль отжимается центробежной силой к стенке, смачивается водой и вместе?с последней в виде пульпы удаляется из пылеуловителя. Степень обеспыливания газов в центробежных скрубберах несколько выше,?чем в сухих циклонах. Однако эти аппараты пригодны только для улавливания не схватывающейся пыли во избежание залипания,?поэтому применяют их довольно редко.

В электрофильтрах газы очищаются от взвешенных в газовом?потоке частиц пыли с помощью электрических сил. Запыленные газы проходят через электрическое поле высокой напряженности,?созданное между электродами с противоположными полюсами, и?притягиваются к осадительным электродам. Осажденная на электродах пыль стряхивается в бункер, а очищенные газы выходят из?электрофильтра. В электрофильтрах осаждаются частицы пыли? всех размеров.

Принцип действия рукавных и зернистых фильтров основан на? фильтрации. При прохождении запыленного газа через ткань или?зернистый слой фильтра частицы пыли задерживаются, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу. Эти фильтры задерживают частицы менее 0,5 мкм. Скорость фильтрации запыленных газов?в рукавных фильтрах принимают 0,008--0,017 м/с, а в зернистых?фильтрах - 0,33--0,5 м/с. Температура газов в этих фильтрах допускается 150--350° С.

Конструкция пылеуловителей

Циклоны (рис. 103) состоят из верхней цилиндрической / и нижней конической 2 частей. Газы поступают в циклон по касательной?через патрубок 5. В циклоне газовый поток приобретает вращательное движение, в результате которого частицы пыли, ударяясь о стенки, теряют скорость и падают в коническую часть циклона. Очищенный газовый поток меняет свое?направление и движется вверх по центральной трубе 4. Осевшая пыль поступает из конуса в бункер 3, из которого?она периодически удаляется.

Степень очистки в циклоне обычно не превышает 70--80%, поэтому циклоны?рекомендуется устанавливать только на?первой стадии обеспыливания сушильных барабанов, угольных и цементных?мельниц, сырьевых мельниц при сухом?способе производства и клинкерообжигательных печей.

Наиболее широко распространены?циклоны конструкции НИИОГАЗА, производительность которых зависит от их?диаметра. Циклоны НИИОГАЗ выпускают диаметром от 400 до 800 мм, средняя производительность их от 2000 до?6000 м 3/ч газа. Если необходимо обеспечить более?высокую производительность, несколько?циклонов соединяют в группу - батарейный циклон (рис. 4) с общим подводом?и отводом газа и общим бункером для?пыли.

Производительность групповых?циклонов прямо пропорциональна количеству циклонов в группе. Центробежная сила, создаваемая в? циклоне, обратно пропорциональна его?радиусу, поэтому устанавливают циклоны меньшего диаметра, объединяя их в?отдельные секции, что позволяет довести?степень очистки в батарейных циклонах?до 80--90%.

Батарейный циклон состоит?из большого числа циклонов диаметром?450 и 250 мм, в которых очистка запыленных газов осуществляется последовательно. Температура газового потока, поступающего в циклоны, должна превышать?точку росы на 20--25° С, чтобы предотвратить конденсацию влаги в циклонах.?Очистка газов температурой выше 400° С? в циклонах запрещается.

Рис. 3 Циклон НИИОГАЗ диаметром 600 мм:

1 - цилиндрическая часть, 2 - коническая часть корпуса, 3 - бункер, 4 - центральная труба, 5 - входной патрубок.

Рис. 4 Батарейный циклон:

а - общая схема, б - элемент циклона.

1 - патрубок для входа запыленных газов, 2 - патрубок для выхода очищенных газов, 3 - элементы циклона, 4 - конусный разгрузочный конец с автоматическим устройством для удаления, 5 - винтовая лопасть.

Центробежный скруббер (рис. 105)?представляет собой вертикальный стальной цилиндр, в нижнюю часть которого?через патрубок 5 вводится запыленный газ. В верхней части скруббера по окружности установлены форсунки 2, через которые подается вода. При вращательном движении газов в скруббере частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к стенкам, смачиваются там водой и удаляются вместе с ней в виде пульпы влажностью 97--98% через разгрузитель 1.

Степень обеспыливания в скрубберах зависит от смачиваемости пыли и колеблется в пределах 85--90%. В этих пылеуловителях осаждаются частицы пыли размером более 5 мкм.

Производительность скрубберов диаметром 1300, 1400 и?1500 мм соответственно 28,5; 33 и 38 тыс. м 3/ч газа, при этом расход воды на пылеосаждение составляет 0,07--0,13 л/м 3.

В циклонах и скрубберах не происходит полной очистки газов,?поэтому после них газовый поток направляется на вторую стадию?очистки в электрофильтры или рукавные фильтры.

Рис. 5 Центробежный скруббер:

1 - конусный разгрузитель, 2 - форсунки для подачн воды,? 3 - шибер для регулирования скорости?газов, 4 - корпус,?5 - патрубок для? ввода запыленных газов

Электрофильтры - наиболее эффективные пылеочистительные аппараты. Принцип очистки газа в электрофильтре (рис. 6)? основан на приобретении взвешенными в газе?частицами электрического заряда при воздействии электрического поля высокого напряжения (до 100 кВ).

Очистка газов от пыли в?электрофильтрах происходит следующим образом. Между двумя разноименно заряженными?электродами (положительно заряженным анодом 2 и отрицательно заряженным катодом 5)?пропускается газовый поток /, содержащий?частицы пыли. Под воздействием электрического поля высокого напряжения молекулы?газа или воздуха ионизируются, т. е. приобретают электрический заряд 4. Ионизированные молекулы перемещаются от одного электрода?к другому, в результате чего происходит электрический разряд в газе и образуется замкнутая электрическая цепь между электродами.

Частицы пыли под воздействием электрического поля приобретают отрицательный заряд и под влиянием сил притяжения перемещаются к поверхности положительно заряженного электрода, где осаждаются. Этот?электрод называется осадительным (рис. 7, а), а второй - коронирующим (рис. 7, б). Коронирующие электроды изолированы от осадительных, которые заземляются.

Наиболее эффективны игольчатые и пластинчатые электроды. Осевшая на электродах пыль периодически или?непрерывно стряхивается в бункер с помощью вибраторов.

В зависимости от направления движения запыленного газового потока электрофильтры подразделяются на горизонтальные?(рис. 8) и вертикальные (рис. 9). При большом количестве запыленных газов электрофильтры монтируют по два или по три?параллельно, называя их соответственно двух- или трехсекционными.

Электрофильтр получает питание от повысительно-выпрямительного агрегата, который преобразует переменный электрический?ток в постоянный. Расход электроэнергии в электрофильтрах на?очистку 1000 м 3 газа составляет 0,13--0,2 кВт-ч. Производительность электрофильтров по газу от 20 000 до 500 000 м 3/ч.

Рис. 6. Схема электрического осаждения в электрофильтре:

1 - поток запыленного газа. 2 - заземленный электрод с положительным зарядом (анод), 3-- электрическое поле, 4-- заряженные частицы, 5 - короннрующий электрод с отрицательным зарядом (катод),?6 - выход чистого газа, 7 --* высокое напряжение от выпрямителя, 8 --?частицы, притянутые к осадительному электроду н образующие слой?пылн, 9 - незаряженные частицы

Рис. 7. Электроды электрофильтрации:

а - осадительные, б - коронирующне; 1 - прутковые, 2 - пластинчатые, 3 - пластинчато-ребристые, 4 - желобчатые, 5 - волнистые, 6--8 --? пластинчатые с улавливающими желобами, 9--11 --* с улавливающей?

полостью соответственно сетчатые, карманные и перфорированные, 12,? 13 - проволочные соответственно гладкий и штыковой, 14 - игольчатые проволочные и ленточные

Рис. 8 Горизонтальный электрофильтр:

1 - диффузор, 2 - корпус, 3 - коронирующие электроды, 4 - осадительные электроды, 5 - люки, 6, 9 - изоляторные коробки, 7 - привод? встряхивающих механизмов, 8 - крышка монтажного люка, 10 - элементы электрического обогрева изолятора, И - опорно-проходной изолятор, 12 - конфузор, 13 - бункера пыли, 14 - секторы затвора, 15 --? газораспределительные решетки



Рис. 9 Вертикальный электрофильтр:

1 - короннрующие провода, 2 - рамы короннрующих электродов, 3 - осадительные электроды,?4 - желоба для пыли, 5 - направляющий аппарат, 6 - площадка для обслуживания, 7 - бункера пыли, 8 - обвязка, 9, 10 - люки, 11 - изоляторная коробка; " 12 - приводы встряхивающих?механизмов осадительных и короннрующих электродов, 13 - высоковольтный опорно-проходной?изолятор, 14 - механизмы встряхивания короннрующих электродов, 15 - молотки для встряхивания коронирующнх электродов, 16 - тяги подвеса?короннрующих электродов, 17 - тяги встряхивания осадительных электродов, 18 - механизм? встряхивания осадительных электродов

Устойчивость работы и качество очистки газов в электрофильтрах зависят от температуры газов, степени их запыленности, скорости прохождения через фильтр и герметизации аспирационной?установки. При подаче газов с температурой, выше предусмотренной правилами технической эксплуатации, возможно коробление электродов. С повышением температуры ухудшается также электропроводность газа, падает напряженность электрического поля и снижается эффект осаждения частиц пыли.

Поэтому при установке?электрофильтров для очистки газов, выходящих из агрегата с повышенной температурой, их охлаждают перед подачей в электрофильтр. Наилучшие показатели работы электрофильтров достигаются при влажности газа 20% и температуре 200° С.

Степень очистки газов в электрофильтрах составляет 0,97--0,99.?Но такая высокая степень очистки достигается лишь в том случае,?когда запыленность газа не превышает нормы, установленной правилами технической эксплуатации (не более 50 г/м 3). Увеличение?запыленности газа соответственно снижает степень очистки.

Аспирационный воздух сырьевых или цементных мельниц, а?также дымовые газы вращающихся печей и сушильных барабанов,?как правило, имеют запыленность выше допустимой для нормальной работы электрофильтров. Поэтому газовый поток первоначально обеспыливают в циклонах и только после этого подают на очистку в электрофильтры.

Скорость прохождения газа в электрофильтрах и, следовательно, продолжительность пребывания в нем газа влияют на качество?

работы фильтра по той причине, что для приобретения электрического заряда частицами пыли требуется определенное время. При?недостаточной величине заряда частицы не смогут осаждаться в фильтре и будут вынесены в атмосферу. Скорость движения газов в вертикальных электрофильтрах принимается равной 0,7--?0,8 м/с, а в горизонтальных - 1,5--2 м/с. Уменьшение скорости движения газов улучшает очистку, а?увеличение - резко ухудшает ее.

Рукавные фильтры используют в цементной промышленности для очистки?аспирационного воздуха, содержащего тонкую сухую?пыль.

Рукавный фильтр (рис. 10) представляет собой короб, разделенный перегородками на две камеры. В?каждой камере подвешены?рукава 4, изготовленные из?специальной ткани. В качестве фильтровальных тканей применяют шерстяную?байку 4Ш, капроно-шерстяные байки, а также синтетические ткани из лавсана,?терилена и стеклоткани.?Верхние отверстия рукавов закрыты металлической?крышкой, а нижние открытые концы закрепляются на?цилиндрических выступах. Запыленный воздух через? нижнее отверстие поступает в рукава, просасывается через ткань, оставляя на ней пыль, и очищенным удаляется в атмосферу. Рукава периодически?встряхиваются для удаления скопившейся пыли, которая подает в бункер и удаляется винтовым конвейером 5. Температуру газа в рукавном фильтре не следует повышать? до границы термостойкости ткани, чтобы она не разрушалась, и?снижать до температуры точки росы.

Зернистый фильтр состоит из нескольких одинаковых параллельно соединенных элементов. Газ входит тангенциально в расположенный под зернистым фильтром циклон, а затем через выхлопную трубу поступает на зернистый слой. После обеспыливания в фильтре газ выходит в атмосферу. Зернистый слой высотой? 6--8 см состоит из зерен размерами 2--3 мм. Слой очищается от?уловленной пыли через определенные промежутки времени продувкой воздухом по противотоку. [2].



Рис. 10 Рукавный фильтр

1 - вентилятор, 2 - выходная труба, 3 - заслонка, 4 - рукава, 5 - винтовой конвейер, 6 - место выпуска пыли, 7 - вход запыленного воздуха хлопную трубу поступает на зернистый слой.

3.3 Влияние выбросов цементного производства на ОС

Основные выбросы от производства цемента - это выбросы в воздух, возникающие во время работы цементной печи. Выбросы образуется в результате физических и химических реакций сырья и топлива. Основными составляющими отходящих газов являются азот и избыточный кислород, образующиеся из воздуха для горения, и углекислый газ и вода, образующиеся из сырьевого материала и в результате процесса горения, который является неотъемлемой частью процесса производства цемента. Отходящие газы также содержат в себе небольшой объем загрязняющих воздух веществ.

Выбросы от работы цементной печи включают в себя выбросы, образующиеся при горении и выбросы в результате производственного процесса. Во всех цементных печах, твердый материал перемешивается с топочными газами. Такое смешивание влияет на выброс загрязняющих веществ, т.к. твердый материал выполняет роль встроенного очистителя воздуха, который абсорбирует газы или на поверхности которого они конденсируются.

NOx получается при горении в результате реакции азота с кислородом, присутствующем или в воздухе, использующемся для горения (тепловые NOx), или в топливе (топливные NOx). Тепловые NOx образуются при температуре выше 1200?C. Тепловые NOx преобладают из-за применения высоких температур в цементных печах. Оксид азота составляет около 95%, а диоксид азота около 5 %.

Выбросы SO2 в первую очередь обусловлены наличием летучей серы в сырьевом материале. Эта сера в виде SO2 выбрасывается со стороны низкотемпературной части печи. При высоких температурах сера, присутствующая в сырье в виде сульфатов, распадается только частично и практически полностью забирается из печи с клинкером. Сера, попадающая в печь вместе с топливом, вступит в реакцию с кислородом до образования SO2 и не приведет к значительным выбросам SO2, т.к. SO2, образованный в горячей части печи, прореагирует с активными мелкими частицами сырьевого материала в зонахспекания, кальценирования и в горячей части предварительного подогрева.

Образование пыли (включая твердые частицы) всегда было наиболее острой экологической проблемой в цементном производстве. Основными источниками пыли являются дымовые трубы цементных печей. Кроме этого, возникают некоторые направленные выбросы пыли, связанные с измельчением (сырья, топлива, цемента), и рассеянные выбросы, которые могут возникнуть в результате хранения и погрузки сырья, топлива, клинкера, цемента, а также в результате использования транспортных средств на территории производства. [3].

Показатели по уровню воздушных выбросов (в мг/м 3) завода за 2008 и 2009 гг. отражены в таблице (Табл. 2 и сравниваются с предельными нормами выбросов, установленными Европейской директивой по комплексному предотвращению и контролю загрязнения окружающей среды (EU IPPC Directive).

Табл. 2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу за 2008 и 2009 гг.

Выбросы Ед. измерения 2008 2009

Исходя из представленных данных, делаем вывод, о том что наблюдаются превышение установленных нормативов для взвешенных веществ и оксида углерода. Из этого следует что, у пылегазоотчистного оборудования предприятия очень низкие показатели эффективности и надежности работы и необходимо проводить непрерывный мониторинг содержания пыли в отходящих газах, с целью оценки эффективности работы фильтров, контроля пылевых выбросов в соответствии со стандартами загрязнения окружающей среды и разработку способов и методов снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

3.4 Применение газоанализатора в цементном производстве

Рассмотрим применение газоанализатора в цементном производстве: [4].

Основные точки для использования газоанализатора на предприятии по производству цемента: (Рис. 11)

· Перед попаданием во вращающуюся печь (проверка газовой атмосферы).

· Между этапами кальцинирования и охлаждения (определение сбалансированности процесса).

· При мониторинге выбросов (контроль соответствия нормам).

Рис. 11 Основные точки расположения газоанализатора на предприятии по производству цемента

Измерительная точка 1. Вращающаяся печь. (Рис. 12).

Для производства цементного клинкера, предварительно разогретую сырьевую смесь сжигают при температуре примерно 1400 єС. После этого клинкер охлаждается до 150 єС, смешивается с гипсом и минералами, и фильтруется от пыли в цементной мельнице.

Необходимость производства анализа в данной точке: измерение O2 на выходе из вращающейся печи предоставляет ценную информацию относительно наличия утечки воздуха в подогревателе. Время измерения составляет приблизительно 15 минут. (Табл. 3)

Табл. 3 Типичные значения при измерениях во вращающейся печи

Параметры	Типичные значения
O2	2 %Об.
CO	1% Об.
NO	1000 ppm
SO2	до 40000 ppm
Пылевая нагрузка	100… 2000 г/м 3
Температура	1100 - 1400 єС

Комментарии к приведённым значениям:

· Высоким является значение пылевой нагрузки около 2000 г/м 3;

· Значение SO2, близкое к 40000 ppm означает очень большую концентрацию хлора и диоксида серы;

· В условиях измерения высоких температур используют специальный керамический зонд (0600 7805) для измерения температур до 1800 єС.

Рис. 12 Вращающаяся печь

Измерительная точка 2. Между этапами кальцинирования и охлаждения

Для более эффективного нагревания, сушки и предварительного кальцинирования большинство цементных установок снабжено многоуровневыми башнями циклонного теплообменника. Сырьё нагревается для дальнейшего попадания во вращающуюся печь до температуры 1100 єС. (Рис.13)

Необходимость проведение анализа: производится анализ дымовых газов и проверка атмосферы печи. (Табл. 4)

Табл. 4 Типичные значения при измерениях между процессами кальцинирования и охлаждения

Параметры	Типичные значения
O2	3 %Об.
CO	0,05 %Об.
NO	400 ppm
Давление	100 мбар (под давлением)
Пылевая нагрузка	80 г/м 3
Температура	350 єС

Комментарии к приведённым значениям:

· Пылевая нагрузка до 80 г/м 3;

· Иногда содержит отрицательное давление (максимальное отрицательное давления для testo 350: 300 мбар).

Рис. 13 Между этапами кальцинирования и охлаждения

Измерительная точка 3. Мониторинг выбросов в атмосферу (Рис.14)

Мониторинг выбросов производят на этапе после проведения нескольких этапов очистки. (Табл. 5)

Табл. 5 Типичные значения при мониторинге выбросов в атмосферу

Параметры	Типичные значения
O2	10 %Об.
CO	0,01 %Об.
NO	200 ppm
Пылевая нагрузка	< 30 мг/м 3
Температура	150 єС

Рис. 14 Мониторинг выбросов в атмосферу

1. Необходимое оборудование для газового анализа [5]

Промышленные стационарные измерители пыли S300 и сигнализатор исправности рукавного фильтра Snifter: (Рис. 15)

· Трибоэлектрический метод измерения массовой концентрации аэрозолей, основанный на определении индуцированного заряда на измерительном электроде, расположенном в металлическом газоходе;

· Автоматический выбор диапазона;

· Не требуется ручной настройки;

· Автоматическая компенсация дрейфа показаний;

· Цвет частиц не оказывает влияния на показания;

· Не требуется регулярная очистка линз и окон, как в оптических приборах;

· Скопление пыли на измерительном зонде не влияет на процесс измерения;

· Поставляются готовыми к установке;

· Вибрация не оказывает влияния на показания;

· Наилучшее соотношение цены и качества.

Рис. 15 Промышленные стационарные измерители пыли S300 и сигнализатор исправности рукавного фильтра Snifter

Стационарный газоанализатор SWG 200: (Рис.16)

· Применение инфракрасных, циркониевых, парамагнитных, термокондуктивных и электрохимических сенсоров для измерения O2, CO, CO2, NO, NO2, CH;

· Одновременное измерение концентраций 6-ти газов;

· Погрешность измерений не больше 5%; 8 аналоговых выходов 4 … 20 мА;

· Встроенный блок пробоподготовки с автоматическим отбором конденсата;

· Интерфейс RS 485 для передачи данных на большие расстояния;

· Дисплей с одновременной индикацией 10 измеряемых параметров;

· Возможность использования различных диапазонов измерения токсичных газов;

· Большой графический дисплей с подсветкой (9х 13);

· Применение различных сенсоров для измерений O2, CO, CO2, NO, NO2, SO2, CH;

· Одновременное измерение 5 компонентов Ик сенсорами;

· Погрешность 5 ппм при измерениях низких концентраций токсичных газов;

· Стационарный промышленный зонд с обогреваемым фильтром и шлангом с температурой среды до +1500 °С;

· Автоматическая обратная продувка зонда и фильтра сжатым воздухом;

· Термокаталический конвертер для измерения концентраций NO2;

· 8 аналоговых выходов 4 - 20 мА;

· Защита от атмосферных осадков. Возможность установки устройства вне помещений;

· Автоматическая калибровка поверочными газами для обеспечения максимальной точности длительных измерений.

Заключение

Формирование эффективной системы обеспечения экологической безопасности производств "Сибирский цемент" является важным фактором повышения конкурентоспособности компании и составной частью успешной хозяйственной деятельности. Ежегодно холдинг реализует мероприятия, позволяющие снижать уровень воздействия на окружающую природную среду.

Стратегия экологической ответственности, которой следует "Сибирский цемент", предполагает комплексный подход. Компания не только ведет установку современного газоочистного и обеспыливающего оборудования, но и постепенно переходит на ресурсосберегающие технологии, усиливает контроль воздействия на окружающую среду, повышает квалификацию специалистов, работающих в данной области.

За последние пять лет на реализацию мероприятий экологической направленности "Сибирский цемент" выделил 577 млн рублей. В числе самых крупных проектов холдинга:

· Замена электрофильтра печи № 4, а также установка электрофильтра "ELEX" на технологической линии № 4 в ООО "Топкинский цемент";

· Ввод в эксплуатацию современной надсилосной галереи из 12 рукавных фильтров с компрессорной станцией "Atlas Copco", системы очистки воздуха, транспортирующего цемент от цементных мельниц в силосы, в ООО "Красноярский цемент";

· Реконструкция системы аспирации грохочения дробильно-сортировочной фабрики в цехе "Горный" ООО "ТимлюйЦемент".

Сегодня работа по повышению уровня экологической безопасности производств продолжается. Специалисты "Сибирского цемента" контролируют экологическую ситуацию на каждом заводе холдинга, осуществляют мониторинг по всем объектам воздействия на окружающую среду (атмосферный воздух, водные ресурсы, почва), проводят анализ полученных результатов и реализуют природоохранные мероприятия на его основе. [6].

Список литературы

1. Модернизация и реконструкция ООО "Красноярский цемент". Нетехническое резюме. 2011 г.

2. Б.В. Алексеев, Технология производства цемента, М.: Высшая школа, 1980 - 237с.

3. Интернет - журнал о цементе, [электронный ресурс]. - режим доступа: URL: http://www.rucem.ru/tehnology/ecology.php, (дата обращения 7.04.2015)

4. Газоанализаторы Testo, [электронный ресурс]. - режим доступа:

5. URL: http://gasanalyzer.ru/testo-350/primenenie/promyshlennost/primer-primenenie-gazoanalizatora-na-tsementnom-proizvodstve.html, (дата обращения 7.04.2015)

6. ЭКО - ИНТЕХ. Новые приборы для контроля пылегазовых выбросов в цементной промышленности.

7. ООО "Красноярский цемент", [электронный ресурс]. - режим доступа: URL:

8. http://www.sibcem.ru/index.php/about/ekologicheskaya-bezopasnost, (дата обращения 7.04.2015)

Размещено на Allbest.ru

...