Производство цемента связано с выделением большого количества пыли. Сушка, обжиг, измельчение, смешивание компонентов и упаковка — все эти операции нуждаются в тщательном контроле и управлении качеством воздуха в рабочей зоне, а, нередко, и за пределами предприятия.
В данном материале будут рассмотрены
актуальные организационные и технические методы
борьбы с проблемы пылеобразования, проведен анализ
маркерных технологий с выводами о перспективах отрасли в этом направлении
Вред цементной пыли
Создание современной системы аспирации и пылеподавления на предприятиях, связанных с выпуском, хранением и транспортировкой цементного продукта является приоритетной задачей, решение которой не допускает медлительности:
- избыток цементной пыли объективно угрожает людям и вредит технике.
Последствия ненадлежащего контроля над пылеподавлением рано или поздно становятся мощным фактором влияния на доходы и репутацию компании. Сегодня уже не нужно доказывать очевидные вещи.
- Цементная пыль вредит здоровью персонала: по данным свежих исследований примерно у 38% рабочих-мужчин в цементной промышленности и у 12% женщин обнаружена эмфизема легких, которая рассматривается медиками, как один из основных симптомов цементного пневмокониоза.
- Провоцирует неудовлетворительную экологическую обстановку в районе производства: содержание в цементе 0,8-7,3% свободного диоксида кремния (SiO2) позволяет относить его токсическим веществам III класса (умеренно опасные, разлагаются до 10 лет). В той же группе: марганец, этиловый спирт, стронций.
- Приводит к санкциям за правонарушения в области экологии и природоохраны: должностные лица могут быть оштрафованы на сумму до 80 тыс. руб., для предприятия это может вылиться в приостановление деятельности на 90 дней и штраф до 700 тыс. руб.
- Вызывает ранний износ производственного оборудования: причины — экстремальная абразивность трущихся деталей, перегрев электронных узлов из-за пылевого слоя, снижение эффективности смазочных материалов, в результате ресурс электромеханических агрегатов сокращается в несколько раз.
- Приводит к безвозвратным потерям исходного сырья и конечного продукта: только при нормальном режиме работы линии («мокрый» способ), вынос пыли из печи относительно объема сухого материала на входе, составляет 5-8%, а естественная убыль при хранении и транспортировке рассчитывается в диапазоне 0,1-0,5%. На практике этот показатель превышается кратно.
- Снижает производительность: квалифицированные сотрудники чаще находятся на больничном, оборудование простаивает в ремонте или на профилактике. Сюда стоит добавить, что решение данных проблем требует дополнительного финансирования — больничные, сверхурочные, запчасти и расходники.
Все этапы технологической цепочки, независимо от технологии производства (сухая/мокрая), сопровождаются обильным пылеобразованием, но не все в одинаковой степени: приоритет самого мощного источника пыли принадлежит печам обжига клинкера (оба метода).
Картина по этапам технологической цепочки и относящимся к ним видам цементной пыли в среднем такова:
| Этап производства (оборудование) | Особенности пыли |
|---|---|
| Дробление и транспортировка сырья | Грубая дисперсия, температура примерно равна температуре окружающей среды, 70% частиц > 5 мкм |
| Сушильные барабаны | Высокое содержание влаги, нестабильная концентрация — 15-70 г/м3 |
| Сырьевые мельницы | Высокая концентрация мелкодисперсной пыли 65% > 5 мкм, до 500 г/м3, |
| Вращающиеся печи (мокрый метод) | Высокая влажность, высокая температура — 70 до 380 °C |
| Вращающиеся печи (сухой метод) | Тонкая дисперсия, низкое влагосодержание, высокое электрическое сопротивление,75% частиц < 5 мкм |
| Вращающиеся печи (кальцинаторы) | Минимум влаги, грубая дисперсия, 80% частиц > 5 мкм |
| Клинкерные холодильники | Низкое влагосодержание, широкие границы температур, грубая дисперсия, 80% частиц > 5 мкм |
| Цементные мельницы | Высокая концентрация на входе и колебание значений влажности |
Потери сырья с пылью при сухом способе производства могут достигать 120 кг на тонну клинкера. Мокрый способ производства более расточителен: вместе с пылью из печей выносится от 80 до 250 кг сырьевой шихты.
Общепринятые методы решения проблемы
Несмотря на разнообразие исходных материалов и оборудования, большинство предприятий используют похожую схему производства, отсюда одинаковые способы борьбы с пылью.
Классические решения:
- комплексы на базе электрофильтров для улавливания и возврата мелкодисперсной пыли из газов;
- локальные обеспыливающие вентиляционные (аспирационные) системы и отсосы для отдельных зон и агрегатов — скрубберы, циклоны и т. д.;
- изоляция производственных помещений и рабочих зон при помощи перегородок и пылеулавливающих экранов;
- герметизация пылящих устройств/узлов производства, транспортировки и хранения материалов на всех этапах технологического цикла;
- регулярные сервисные мероприятия (уборка) — предотвращают/сокращают накопление пыли, снижая вероятность ее перемещения;
- использование средств индивидуальной защиты — спецодежды, респираторов, очков, перчаток.
Наиболее применяемым в отрасли является комплексный подход, при котором главную функцию выполняют электрофильтры, дополненные механизмами возврата захваченной пыли, устройствами охлаждения и увлажнения газов (опционально).
Эффективность такой компоновки, в случае с мокрым способом, составляет 98-99% и 75-80% для сухой технологии.
Перечисленные способы борьбы с цементной пылью доказано эффективны, но применяются в первую очередь для обеспыливания газов в закрытых пространствах — печах, фильтрах, мельницах и силосах. Между тем немалый процент к объему вредных выбросов добавляют транспортировка, складское хранение, перевалка сырья и готового продукта — операции, специфика которых подразумевает использование относительно открытых площадей.
Современные методы пылеподавления:
туман сухой, туман мокрый
В поисках оптимального способа борьбы с пылью все больше производителей обращают внимание на преимущества установок сухого и мокрого тумана. В отличие от привычных и практикуемых технологий орошения, системы для связывания и осаждения частиц оказываются более эффективными, экологичными и экономичными.
Орошение (ПАВ)
Увлажнение сыпучих материалов с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ, реагентов) для обработки сырья при кучном хранении или транспортировке — общепризнанная и наиболее популярная мировая практика.
Однако у нее есть минусы:
- сложность контроля пропорций и выбора метода душевания в зависимости от динамики процессов (условий погрузки/разгрузки, способа транспортировки);
- вопросы к экологической безопасности — реагенты, порой, слабо коррелируют с требованиями и нормами использования небезопасных химсоединений;
- ресурсоемкость — принцип предотвращения пыли, в отличие от поглощения и осаждения, подразумевает значительный расход ресурсов (воды, энергии);
- зависимость от низких температур — эффективность поливальных систем в режиме «Вода» заметно снижается при -20 °С, а при -30 °С вовсе невозможна;
- стоимость ПАВ — потребность в регулярном применении реагентов, даже при относительно доступной цене, утяжеляет и без того немалую смету.
Важно! При орошении всегда существует риск избыточного увлажнения как сырья, так и готового продукта, что для цементной отрасли является критичным фактором.
Туман (сухой, мокрый)
Главное преимущество осаждения пыли при помощи генераторов «мокрого» и «сухого» тумана — дисперсия, повторяющая естественный размер капель. Вброшенные в воздух, они, как магнит, собирают вокруг себя частицы пыли, увлажняют, утяжеляют и отправляют к земле — осаждают.
При существующем подходе размер капли
в 200-600 мкм многократно превышает
цементную фракцию (2-10 мкм). В таких условиях
слипания не происходит, увлажняется лишь поверхность, над которой
работают дождевальные установки, а пыль свободно двигается по ветру.
Капля же, произведенная, к примеру, системой генерации сухого тумана компании ЕИМ Инжиниринг, имеет размер 1-10 мкм, мокрого — 30-150 мкм:
- такой результат достигается благодаря оригинальной конструкции форсунок: разгон смеси воды и воздуха происходит в узком, расширяющемся к выходу канале под невысоким давлением в 2-5 бар.
Попадая на заключительном этапе в камеру резонатора, жидкость буквально разбивается, превращаясь в однородную, ультрамелкую взвесь (туман), которая, попадая в целевую область, захватывает и осаждает цементную пыль без чрезмерного увлажнения окружающих конструкций и материалов. Размер капли на выходе из форсунок регулируется изменением давления.
Обратите внимание! Производительность установки мокрого/сухого тумана — 1 литр воды на 1 тонну перегружаемого сырья, тогда как удельный расход стандартной (дождевальной) оросительной установки в среднем 5 л/т.
К достоинствам устройств также можно отнести мобильность: применяя пушки пылеподавления, организовать завесу из тумана можно практически в любом месте.
Кстати, турбинные установки генерации сухого тумана показывают стабильные результаты при минусовых температурах, а отдельные образцы уже работают за полярным кругом при –45 °C.
Выводы
Практика использования установок генерации сухого/мокрого тумана доказывает их преимущество перед классическими способами пылеподавления. Тем не менее тот же опыт демонстрирует еще большую эффективность комплексного применения разноплановых решений на всех этапах производства.
Уже сегодня доступны кейсы, в которых форсуночные системы сухого/мокрого тумана работают на цементных производствах локально, внутри линий и на открытых территориях, в качестве стационарных промежуточных модулей осаждения газовоздушной смеси и как мобильные установки, отсекающие сырьевые и продуктовые терминалы от административных, жилых и природоохранных зон.
Другими словами подавление пыли цементного производства с эффективностью 90-95% — это решаемая задача, технические средства для этого есть уже сегодня. Дело за внедрением.