Охрана окружающей среды при производстве кислостойкого цемента

Охрана окружающей среды при производстве кислостойкого цемента

Основными факторами, воздействующими на окружающую среду при производстве извести, являются загрязнение атмосферы и использование энергии. Процесс обжига извести является главным источником выбросов и основным потребителем энергии. Вторичные процессы гашения извести и измельчения могут быть также значимыми. В зависимости от специфики производственного процесса известковые заводы дают выбросы ввоздух, в воду и в почву (как отходы). Дополнительно на окружающую среду воздействуют шум и неприятные запахи. Основным загрязнителем воздуха является пыль, оксидыазота, диоксид серы и оксид углерода. Количество выбросов полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов, углерода органических соединений, металлов, хлорида ифторид водорода зависит от используемых сырьевых материалов и топлива.

Выбросы вредных веществ отдельными промышленными предприятиями зависят от объема производства, структуры предприятия, оснащенности газоочистным оборудованием, технологических особенностей и других обстоятельств. Технологический прогресс в производстве извести немыслим без решения защиты окружающей среды от загрязнений. Новые технологические процессы производства металла, агрегаты, оборудование могут считаться прогрессивными, эффективными только в том случае, если наряду с увеличением выпуска продукции, повышением его качества и других технико-экономических показателей достигается сокращение выбросов во внешнюю среду. Одним из путей снижения материалоемкости производства продукции, увеличения его экологичности является повышение использования вторичных материальных и энергетических ресурсов, которые неизбежно образуются как в сфере материального производства, так и в сфере потребления. Опыт показывает, что использование многих видов отходов производства экономически выгодно и технически осуществимо. Одной из причин неудовлетворительного использования вторичных ресурсов производства является отсутствие соответствующих разработок и объектов по утилизации этих отходов.

Для уменьшения вредного воздействия необходимо применение мощных фильтров современных газоочистных сооружений, которые способны практически полностью улавливать вредные выбросы от производства ферросплавов.

В настоящее время освоен добрый десяток современных природоохранных объектов: замкнутый цикл водоснабжения и переработка текущих шлаков которые позволяют не загрязнять рек, каталитический дожёг бензопирена очищает над заводом воздух и так далее

Литература

РАСТВОРЫ И БЕТОНЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ

ПРИНЦИПЫ ПОЛИМЕРНОЙ МОДИФИКАЦИИ ДЛЯ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Методические указания к лабораторным работам по курсу «Кислотоупорные цементы»

Мониторинг и оптимизация производства цемента с анализатором выбросов testo 350

Ни один строительный материал в мире не используется так широко, как цемент, и потребность в нём с каждым днём всё растёт. Соответственно, растут и поставки, а конкуренция на рынке постоянно ужесточается. В результате высочайшее качество продукции, а также быстрое и экономичное производство исключительно важны. Кроме того, необходимо соблюдать множество требований по охране окружающей среды.

Так что без использования современных измерительных приборов, таких как testo 350, уже не обойтись.

Свяжитесь с нами

Задача

На производстве цемента можно выделить три основных участка, где требуется мониторинг и анализ выбросов.

Проверка газовой среды печи на производстве кирпича

На этом участке поддерживается средняя температура от 1100 °C до 1300 °C, а также достигаются концентрации 2 % объема O₂, макс. 500 ppm CO и примерно 1000 ppm NO. Эти значения могут измеряться, например, на выходе вращающейся печи. Там легко обнаружить некорректное всасывание воздуха между входом предварительного нагрева и выходом предварительного нагрева.

Проверка газовой среды печи в кальцинаторе

Во время основного процесса производства цемента сырьё проходит через башню циклонного теплообменника, где оно подвергается воздействию горячего технического воздуха с противоположного направления, чтобы вытеснить CO₂. На выходе из кальцинатора обычно фиксируются стандартные значения 700 °C, 3 % объема O₂, 500 ppm CO и 400 ppm NO. Эти параметры рекомендуется измерять ежедневно.

Соблюдение требований по охране окружающей среды

Производство цемента – это процесс, требующий много сырья и энергии, с высоким уровнем выбросов, опасных для людей и окружающей среды. Например, при регулярной сушке и нагреве выбрасывается множество газов с большим содержанием пыли. Среди этих вбросов – углекислый газ, образующийся при сгорании.

Чтобы эти выбросы оставались в пределах экологических норм, в идеале необходимо их измерять и анализировать прямо в дымоходе. Только так ответственные сотрудники смогут вовремя отреагировать на нарушения граничных значений, проведя оптимизацию соответствующих технологических процессов и установок.

Чтобы выдерживать конкуренцию при производстве самого популярного строительного материала в мире, вы должны гарантировать не только хорошее качество продукции при минимально возможных затратах времени и средств, но и соблюдать все соответствующие экологические нормы. Testo создала оптимальное решение для этой задачи: анализатор выбросов testo 350.

Решение

Портативный анализатор выбросов testo 350 – идеальный инструмент для профессионального газового анализа. Прибор состоит из управляющего модуля и блока анализатора. Управляющий модуль – съёмный блок для управления прибором и отображения результатов измерений. Результаты выводятся на четкий цветной графический дисплей управляющего модуля. Измерительные сенсоры расположены в блоке анализатора. Прибор имеет собственную память, поэтому результаты измерений могут передаваться из блока анализатора на управляющий модуль. При необходимости можно с одного управляющего модуля работать одновременно с несколькими блоками анализатора.

Прочный корпус testo 350 имеет противоударную защиту. Конструкция прибора практически исключает простои из-за его загрязнения. Герметичный корпус не позволяет загрязняющим веществам снаружи попадать внутрь прибора.

Вместо управляющего модуля вы можете использовать для управления прибором компьютер или ноутбук. После программирования блок анализатора может самостоятельно выполнять измерения и сохранять полученные данные. Это повышает эффективность ваших плановых измерений.

Оптимизирован для цементной промышленности

Мы рекомендуем использовать управляющий модуль testo 350. Но без блока анализатора с различными сенсорами измерения невозможны. Так, только с помощью сенсора O₂ в блоке анализатора вы сможете измерить концентрацию остаточного кислорода в отработанных газах; сенсор CO позволяет измерять концентрацию угарного газа на разных участках; наконец, сенсор NO и опциональный сенсор NO₂ позволят вам легко контролировать соблюдение граничных значений NO_x.

Чтобы измеряемые величины концентрации газа относились именно к сухому газу, согласно требованиям для официальных измерений (это требуется для подготовительных измерений до официальных измерений параметров выбросов), необходим блок пробоподготовки Пельтье с перистальтическим насосом (можно заказать дополнительно).

Чтобы измерять высокие концентрации CO в стехиометрических условиях, используется расширение диапазона измерения для одного слота (CO).

Зонд отбора пробы для промышленных двигателей длиной 1 метр с термопарой для температур до 1200 °C входит в число стандартного оборудования для измерений в цементной промышленности. Дополнительный удлинитель длиной 5 метров служит для передачи данных с управляющего модуля на блок анализатора. Дополнительное преимущество даёт практичное программное обеспечение testo easyEmission. С его помощью вы сможете хранить, документировать и анализировать полученные данные на компьютере. Кроме того, данные можно распечатать непосредственно на месте измерения.

Забота об экологии

С целью минимизации загрязнения экологии и увеличения производственных показателей United Cement Group разработал и внедрил инвестиционную программу модернизации заводов холдинга.

Требующая больших финансовых вложений, инвестиционная программа направлена на восстановление, реконструкцию и модернизацию технологического оборудования, а также на внедрение более эффективных современных технологий при производстве цемента.

С целью повышения эффективности соблюдения природоохранного законодательства на Новотроицком цементном заводе построен и введен в эксплуатацию новый электрофильтр на вращающейся печи №1, заканчивается строительство нового электрофильтра на вращающейся печи №2, проведена замена электрофильтров двух сушильных барабанов на рукавные фильтры, а так же усовершенствованы системы обеспыливания силосов и погрузки на железнодорожный транспорт.
Так же проводятся работы по монтажу и пуско-наладке высокоэффективной системы замкнутого цикла помола (сепараторов) на цементной мельнице №6. В дальнейшем планируется проектирование и монтаж высокоэффективной системы замкнутого цикла помола (сепараторов) на цементной мельнице №5.

ОАО «Кантский Цементный Завод»

На заводе основные мероприятия по охране окружающей среды направлены на снижение количества выбросов вредных веществ в атмосферу. С этой целью планируется реконструкция электрофильтров на трех вращающихся печах, реконструкция фильтров на трех цементных мельницах, капитальный ремонт скрубберов дробильной фабрики. Проводятся работы по проектированию и установке высокоэффективной системы замкнутого цикла помола (сепараторов) на цементные мельницы №7 и №8. Так же планируется строительство новой технологической линии обжига клинкера по сухому способу.

Разработана Программа мероприятий по охране окружающей среды, согласно которой планируется создание оборотной системы водоснабжения для охлаждения агрегатов в цехах «Сырьевой», «Обжиг» и «Помол» с целью более рационального использования воды; замена продувочной части рукавного фильтра на двух цементных мельницах с ожидаемым эффектом уменьшения выбросов пыли на 8%; установка газоанализатора, что приведет к экономии топлива, установка рукавного фильтра над силосом фасовочной машины с ожидаемым эффектом уменьшения выбросов пыли на 15%. Кроме того, запланирована замена электрофильтров на вращающихся печах и установка высокоэффективных сепараторов на цементные мельницы.

Программа предполагает провести капитальный ремонт электрофильтров всех вращающихся печей с заменой коронирующих и осадительных электродов с целью повышения эффективности работы электрофильтров, замену устаревших электрофильтров на трех цементных мельницах с целью уменьшения выбросов пыли и приведения в соответствие международным экологическим стандартам. Ведется проектирование и строительство новой станции по тарированию цемента в 50 килограммовые мешки. Так же планируется строительство новой технологической линии обжига клинкера по сухому способу.

С целью повышения эффективности соблюдения природоохранного законодательства на заводе построен и введен в эксплуатацию новый электрофильтр на вращающейся печи №2.
Программой природоохранных мероприятий запланирована реконструкция электрофильтров на двух вращающихся печах, установка рукавных фильтров на цементных мельницах с целью обеспечения высокой эффективности пылеулавливания и сокращения производственных потерь готовой продукции, усовершенствование системы погрузки цемента в авто и железнодорожный транспорт. Так же будут проведены работы по проектированию и установке высокоэффективных сепараторов на цементные мельницы.

Разработанная Программа природоохранных мероприятий направлена на снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. С этой целью планируются реконструкции электрофильтров на сырьевых мельницах, замена электрофильтров на рукавные фильтры на цементных мельницах, капитальный ремонт электрофильтров, а так же усовершенствование системы подготовки сырья путем установки дополнительной ступени циклонных теплообменников на двух вращающихся печах. Кроме того, запланирована установка системы замкнутого цикла помола (сепараторов) на цементные мельницы.

При проведении природоохранных мероприятий и с целью улучшения производственной экологии завод планирует провести восстановительный ремонт электрофильтров цементных силосов, усовершенствовать систему пылеулавливания на цементных мельницах. Так же планируется капитальный ремонт электрофильтров на вращающихся печах и установка высокоэффективных сепараторов на цементные мельницы.

Не только описанные выше мероприятия направлены на охрану окружающей среды и решение экологических проблем. При ведении технологического процесса производства цемента наибольшую опасность представляют вредные вещества в отходящих газах вращающихся печей при обжиге клинкера.

В связи с этим компания UCG уделяет особое внимание уменьшению количества выбросов вредных веществ. Такими веществами являются: цементная пыль, углекислый газ (СО2) от декарбонизации СаСO3 при обжиге клинкера, сернистые газы, оксиды азота. Именно с целью снижения вредных выбросов компанией разработана программа, согласно которой предполагается в ближайшие три года заменить и модернизировать электрофильтры на печах всех своих предприятий и установить высокоэффективные сепараторы на цементные мельницы.

Экологические мероприятия, проведенные на заводах за 2009-2014г

Кроме того, на предприятиях уже выполнены мероприятия, направленные улучшение экологической обстановки:

• введен в эксплуатацию новый электрофильтр на вращающейся печи №1 на Новотроицком цементном заводе.
• проведена замена электрофильтров двух сушильных барабанов на рукавные фильтры на Новотроицком цементном заводе.
• введен в эксплуатацию новый электрофильтр на вращающейся печи №2 на Семипалатинском цементном заводе.
• проведен капитальный ремонт электрофильтра на вращающейся печи №1 на Семипалатинском цементном заводе.
• проведен капитальный ремонт рукавного фильтра на цементной мельнице №2 и электрофильтра на цементной мельнице №1 на Кантском цементном заводе.
• проведен капитальный ремонт электрофильтра на вращающейся печи №4 на Кувасайском цементном заводе.

Контроль выбросов при производстве цемента

Эффективность применяемых методов очистки выбросов проверяется по содержанию вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе.
В отношении контролируемых веществ, характеризующих применяемые технологии и особенности производственного процесса на объекте, оказывающем негативное влияние на окружающую среду, применяется термин «маркерные вещества». Под маркером понимается наиболее значимый представитель группы веществ, внутри которой наблюдается тесная корреляционная взаимосвязь. Особенностью маркерного вещества является то, что по его значению можно оценить значения всех веществ, входящих в группу [1, 2].
При осуществлении производственного экологического контроля выбросов проводится контроль маркерных загрязняющих веществ. При экологических и гигиенических оценках значение имеют маркеры качества окружающей среды и технологические маркеры.
В качестве маркеров веществ, возникающих при производстве цемента и наносящих вред окружающей среде и здоровью человека, в справочнике НДТ [3] используются следующие: пыль, оксиды азота (NOx), диоксид серы (SO₂), оксид углерода (CO), металлы и их соединения (см. таблицу).

Маркерные вещества, выделяемые в окружающую среду на цементных производствах

Ключевые загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу при производстве цемента. Состоят из смеси монооксида азота NO (95%) и диоксида азота NO₂ (5%).
NO — это бесцветный, без запаха, плохо растворимый в воде газ. При концентрации до 50 ppm он не проявляет токсических или раздражающих свойств. NO₂ — это газ, который заметен даже при небольшой концентрации: он имеет коричневато-красноватый цвет и особый острый запах. NO, который присутствует в городском воздухе, может самопроизвольно переходить в NO₂ при фотохимическом окислении с формированием смога

Металлы и их соединения

Металлы и их соединения поступают в печь для обжига клинкера с сырьевыми материалами и с технологическим топливом. Их концентрация может изменяться в широких пределах. Уровень эмиссии металлов в атмосферу определяется сложными механизмами. В соответствии с гигиеническими нормативами металлами или их соединениями, относящимися к I классу опасности, являются Ba, Be, V, Hg, Cd, Ni, Pb, Tl, Te и Se. Среди этих металлов частичной и высокой летучестью обладают Hg, Cd, Tl и Pb.
Поведение и уровень эмиссии отдельных металлов зависит от их летучести, способа ввода в печь, концентрации металла в сырьевых материалах и топливе или топливосодержащих отходах, от возникновения явления рециркуляции и аккумулирования металлов и от эффективности осаждения пыли в пылеосадительной системе.
Нелетучие металлы почти полностью выходят из печи с портландцементным клинкером. Концентрация этих металлов в пыли, выбрасываемой в атмосферу после очистки газов в пылеосадительных установках, незначительна. Многолетними исследованиями установлено, что с портландцементным клинкером выносятся следующие тяжёлые элементы: As (≈92%), Ni (≈97%), Zn (≈88%), Be (≈96%).
Частично летучие и высоколетучие металлы и их соединения имеют тенденцию к организации кругооборота (рецикла) внутри печной системы и циклонного теплообмен-ника. В процессе кругооборота их концентрация в определённых зонах печи и теплообменника постепенно увеличивается, что приводит к некоторому повышению эмиссии данных металлов и их соединений в атмосферу вместе с пылью. Большая часть Cd (≈88%) и Pb (≈77%) удаляется вместе с безвозвратным пылеуносом. Одновременно увеличивается их вынос из печи вместе с портландцементным клинкером.
Особое положение среди металлов благодаря своей высокой летучести занимает ртуть. В интервале температур, соответствующих температуре отходящих из печи газов, почти вся ртуть находится в газообразном состоянии и полностью выносится из печи в атмосферу. Лишь незначительная часть ртути при резком снижении температуры отходящих газов может конденсироваться на частицах пыли и за счёт этого улавливаться в системе пылеосаждения. Высоколетучие Hg (≈98%) и Tl (≈42%) удаляются из вращающейся печи с отходящими газами. Токсичные свойства тяжёлых металлов проявляются при вдыхании их паров или при контакте с кожей человека.
В странах Европы допустимые выбросы тяжёлых металлов регламентируются Шведским (LRV) и Германским (TA-Luft) международными соглашениями о чистоте воздуха. В соответствии с этими соглашениями тяжёлые металлы разделены на классы по токсичности.
Наибольшую опасность представляют Cd, Hg, Tl, которые отнесены к I классу по токсичности. Максимальная допустимая концентрация этих металлов в газовых выбросах в сумме не должна превышать 0,20 мг/нм 3 .
II класс — это As, Co, Ni, Se, Те с максимальной допустимой концентрацией 1,00 мг/нм 3 , III класс — Cr, Cu, Pb, Pd, Pt, Rh, Sb, Sn, V с максимально допустимой концентрацией в газовых выбросах 5,00 мг/нм 3 .

Контроль за выбросами вредных (загрязняющих) веществ в окружающую среду в целях обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения осуществляется как в период проведения натурных исследований для подтверждения расчётных границ санитарно-защитной зоны (СЗЗ), так и в последующий период.
Для проведения оценки риска здоровью населения, возникающего в результате выброса, используется понятие «приоритетные вещества».

Выбор приоритетных веществ осуществляется с учётом следующих критериев:
• превышение средней концентрации вредного вещества, соответствующей ПДК в атмосферном воздухе;
• содержание вещества на уровне соответствующей ПДК более чем в одном компоненте окружающей среды;
• высокий ранг приоритетности соотношения выброс/ПДК;
• высокий индекс опасности неканцерогеных эффектов при предварительном расчёте риска;
• высокий ранг канцерогенного риска при предварительном расчёте;
• вещество входит в список приоритетных веществ Комиссии ЕС;
• вещество принадлежит к короткому списку основных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе Российской Федерации;
• вещество принадлежит к короткому списку основных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе по классификации Агентства по охране окружающей среды США (U.S. EPA);
• особо неблагоприятный характер предполагаемого эффекта (канцерогенность, влияние на потомство, влияние на нервную систему и пр.).

В целях выявления химических соединений, представляющих повышенную опасность для населения при хроническом ингаляционном воздействии, проводится ранжирование выбросов предприятий по влиянию на здоровье населения [4].
На этапе предварительного ранжирования потенциальных канцерогенов учитывается величина суммарной годовой эмиссии загрязняющего вещества и весовой коэффициент канцерогенного эффекта, устанавливаемого в зависимости от значений фактора канцерогенного потенциала и группы канцерогенности по классификации МАИР или соответствующие им группы по классификации U.S. EPA. Для предварительного ранжирования веществ, не обладающих канцерогенным риском (системные токсиканты), используется метод, аналогичный указанному. При этом применяются весовые коэффициенты, основанные на безопасных дозах или концентрациях.
При выполнении программы натурных исследований и проведении санитарно-гигиенических оценок в период после установления СЗЗ в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 [5] выявляется отсутствие требований, касающихся выбора загрязняющих веществ, подлежащих контролю, для подтверждения расчётного размера СЗЗ.
На территории некоторых субъектов Российской Федерации в качестве данного критерия используется величина 0,1 ПДК, фигурирующая в санитарных правилах и нормах как критерий для определения источника воздействия на среду обитания и здоровье человека. При таком подходе предлагается контролировать все вещества, которые рассматриваются при определении расчётной СЗЗ (если все вещества на границе территории предприятия менее 0,1 ПДК, то СЗЗ не требуется).
С точки зрения устранения избыточных требований при установлении размеров СЗЗ представляется целесообразным контролировать только основные загрязняющие вещества. В письме Роспотребнадзора [6] предлагается критерий выбора приоритетных веществ, расчётная концентрация которых составляет 0,7 ПДК и более. Такой подход представляется логичным, хотя в настоящее время данные рекомендации не отражены в методических или нормативных документах. Кроме того, анализ целесообразности включения загрязняющих веществ в программу контроля осуществляется в том числе с учётом результатов оценки рисков для здоровья населения. Очень часто с этой точки зрения приоритетными оказываются далеко не те вещества, которые формируют максимальные концентрации при расчётах рассеивания. Важным является тот факт, что в справочнике НДТ [3] проименованы маркерные вещества, в том числе подлежащие производственному контролю в рамках обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения, что позволит на практике обеспечить эффективность лабораторного контроля за выбросами вредных загрязняющих веществ и оценку их влияния на окружающую среду и здоровье населения.

Литература
1. Сивков С.П., Потапова Е.Н. Критерии выбора маркеров в справочном документе по НДТ при производстве цемента // Наилучшие доступные технологии. Определение маркерных веществ в различных отраслях промышленности. Сб. статей 3. М.: Издательство «Перо», 2015.
2. Скобелев Д.О., Гревцов О.В., Збитнева Е.В. Модель государственного регулирования обращения химических веществ и продукции и внедрение НДТ в Российской Федерации // Наилучшие доступные технологии. Применение в различных отраслях промышленности. Сб. статей 2. М.: Издательство «Перо», 2015.
3. ИТС 6-2015. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Москва. Бюро НДТ. 2015 г. С.
4. P 2.1.10.1920-04. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду.
5. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов».
6. Письмо Роспотребнадзора от 22.11.2010 № 01/16400-0-32 «О разъяснении изменений № 3 в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03».