Эмиссии из цементных печей. Введение.

В этих материалах внимание сфокусировано на выбросах (эмиссиях) от цементных печей, предмете, который привлекает внимание настолько, насколько энергоэффективность, производительность, и качество клинкера имеет значение во многих сферах хозяйственной деятельности.

Это внимание на выбросы печи отчасти усилилось в виду тенденции сжигания альтернативного топлива в цементных печах. Кроме всего прочего имеет место применение  к цементным заводам таких же стандартов по выбросам, как и к мусоросжигательным заводам, не смотря на то, что у них абсолютно разные технологические условия производственных процессов.

Проблемы, касающиеся диоксина, фурана, ртути и других выбросов тяжелых металлов могут увеличиваться при прямом сжигании альтернативного топлива. Обычно уровень диоксина, фурана и ртути от цементных печей минимальные, но если планируется сжигать альтернативное топливо, то требуется определенное понимание механизмов их образования и минимизации их вероятности.

Большинство производителей цемента будут осведомлены о возможности глобального потепления вследствие эмиссии СО2 от цементной печи. В Европе это находится наверху повестки дня в соответствии с европейской схемой торговли выбросами (EU Emissions Trading Scheme).

Сегодняшние стратегии снижения СО2 используют технологии увеличения энергоэффективности, замещения ископаемого топлива на биологическое топливо и производство смешанных цементов для уменьшения содержания клинкера в цементе. Все эти решения позволят уменьшить выбросы СО2 и выполнить обязательства Киотского протокола к 2012 году. Эти стратегии не являются непопулярными, потому что они также снижают затраты и увеличивают прибыль цементных компаний. Но что будет после выполнения Киото? Когда дальнейшее уменьшение эмиссии СО2 от  производства цементного клинкера потребует применения еще более дорогих технологий?

Исчезновение лесов и деградация озер из-за кислотных дождей совместно с загрязнением окружающей среды, фотохимического смога предопределяют повышенное внимание к опасности эмиссий кислых газов NOx и SOx. Применение еще более дорогих технологий для уменьшения или смягчения эмиссии становится необходимым для цементной промышленности.

Повышенная обеспокоенность населения во многом связана с постоянным шлейфом дыма из труб цементных заводов. Объяснение, что это связано с конденсацией пара (фото слева) не всегда может быть признано удовлетворительным, в частности, когда дымчатый шлейф тянется после области конденсации пара (фото выбросов пыли справа).

фото: дымовая труба цементного производства- отсутствие выбросов пыли, только конденсирующийся пар

Конечно, выбросы пыли очень долго ассоциировались с цементным заводом, хотя современные электростатические и рукавные фильтры способны уменьшать выброс пыли до нескольких миллиграммов на метр кубический отходящих газов печи. В данном курсе химии процессов в печи в первую очередь внимание сфокусировано на газовых эмиссиях от цементных печей, хотя так же присутствуют вопросы, связанные с химией пыли и пылеобразованием.

Пыль, собираемая из отходящих газов, выходит из теплообменника современных цементных печей. Это самая тонкая фракция сырьевой муки, которую циклонам теплообменника наиболее тяжело удержать. Это физическое отделение подразумевает, что пыль почти неизбежно имеет отличный от сырьевой муки состав, обычно у пыли более высокий коэффициент насыщения (известью), в то время как в крупных фракциях находится больше силикатов.

Однако если перед печью материалы сушат в сушильном барабане, то такой ситуации может и не происходить.

Следовательно, приготовление пыли может влиять на изменения питания печи. Если в усреднительный силос подается пыль, то затем влияние слоя пыли в силосе, когда сырьевая мельница будет остановлена, должно быть учтено. Возврат прямо в питание печи позволяет избежать этой проблемы, но увеличиваются сложности из-за подачи двух потоков материала в печь: гомогенизированная сырьевая мука и пыль прямо из обеспыливающего оборудования.

С точки зрения химии процессов в печи необходимо помнить, что мы не можем создавать массу. Какой бы химический компонент не попадал в систему с сырьевыми материалами, поступающими в сырьевую мельницу и топливо, он должен покинуть систему в клинкере или отходящих газах.

Состав питания печи не важен, т.к. он содержит сырьевую муку и пыль и является смешанным материалом во внешнем цикле.  На входе массового баланса находятся сырьевые материалы, контроль химии должен быть сфокусирован на сырьевых материалах и сырьевой муке, не включая смесь с пылью.

В других материалах указывается, что щелочи и частично хлориды могут накапливаться во внешнем цикле между теплообменником и запечным фильтром. Эта концентрация щелочей в пыли влияет на производительность электростатических и рукавных фильтров.

Эффективность электростатических фильтров зависит от удельного сопротивления пылесбора, кроме всего прочего.

Высокощелочную пыль наиболее сложно осадить, это означает, что пыль из разных секций электрофильтра может иметь различное содержание щелочей, т.к. первой наиболее легко осаждаемой пылью является с наименьшим содержанием щелочи. Это используется на длинных печах, т.к. означает раздельное выведение щелочей из процесса, только пыль из последней секции электрофильтра должна быть выведена из процесса, тогда как из остальных секций может быть возвращена в процесс. Если кто-либо из читателей этого курса имеет анализы пыли из различных секций их электрофильтров, может быть интересно посмотреть результаты и сравнить их с указанными тезисами.

Эффективность рукавных фильтров также зависит от свойств собираемой пыли. В этом случае гигроскопические характеристики высокощелочной пыли приводят к сложностям и вредному влиянию в отношении рукавов, которые забиваются пылью, впитывающей водяной пар.

Это все, о чем здесь будет упомянуто в отношении  пыли, далее основное внимание будет уделено газовым эмиссиям от цементных печей.

 

Предметный указатель: