Объединенных



страница9/14
Дата17.10.2016
Размер1,43 Mb.
ТипПрограмма
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

5.3. Производство цемента

5.3.1. Происхождение ртути и выбросы при производстве цемента


143. Ртуть естественным образом присутствует в сырье (например, в известняке), применяемом для производства цемента, а также в топливе, применяемом в процессе, что обуславливает поступление ртути в цементную печь.

144. Природные сырьевые материалы для производства цемента, такие как известняк, мягкий известняк, сланец или глина, извлекаются при добыче в карьерах и горных работах (например, при бурении, взрывных работах, выемке, откатке и дроблении), после чего они размалываются или прессуются и доводятся до химически однородного состояния путем смешивания сырьевых материалов в контролируемых пропорциях.

145. Сырье, получаемое после извлечения и подготовки (сухой порошок или взвесь), подается в печь и подвергается высокотемпературной обработке для производства клинкера. Высокотемпературная обработка включает: 1) сушку и подогрев; 2) кальцинацию; и 3) спекание. После охлаждения клинкер размалывается вместе с гипсом (CaSO4) для получения цемента.

146. Зола, получаемая на электростанциях (зольная пыль или зольный шлак), доменный шлак или другие технологические остатки (чугунный шлак, бумажный шлам, кремнеземный порошок, кремнеземный пепел и фосфогипс) в силу имеющихся у них свойств могут использоваться для примешивания к цементу. Применяемая зольная пыль может содержать ртуть (<0,002-0,8 мг/кг согласно Renzoni et al, 2010), однако трудно оценить, какое именно количество ртути поступает в окружающую среду через этот канал.

147. Независимо от типа процесса и типа печи (например, мокрый и сухой процесс обжига), ртуть поступает в печь с сырьевыми материалами, в которых содержание ртути варьируется в различных регионах, а также с топливом, имеющим различное содержание ртути. Основной выход ртути при производстве клинкера, как предполагается, происходит при выходе из печи вместе с пылью и дымовыми газами.

148. Крайне небольшие количества ртути, которые не выбрасываются в атмосферу или не захватываются очистным оборудованием, могут оставаться в цементной пыли или в конечной цементной продукции. Согласно Руководству ЮНЕП, содержание ртути в цементе, как предполагается, составляет 0,02 - 0,1 г ртути на тонну цемента; в работе Renzoni et al (2010) представлены средние значения из исследований, проведенных в США и Канаде, составляющие 0,014 г ртути на тонну, а также 0,06 г/ртути на тонну в сортах цемента из Германии, при этом разброс отдельных значений варьируется от уровня ниже предела обнаружения до значений, значительно превышающих границы диапазона Руководства ЮНЕП.

149. Поскольку производство цемента включает ряд энергоемких процессов, применение топлива составляет существенную часть производственных затрат. Для нагревания, необходимого при производстве клинкера, применяются различные виды топлива, в основном распыленный уголь (черный уголь и лигнит) и нефтяной кокс, мазут и природный газ, однако широко применяются и другие, менее затратные виды топлива, такие как измельченные бытовые отходы, резиновая стружка и отработанные растворители, которые могут способствовать выбросам ртути при производстве цемента (Pacyna et al., 2010). Согласно документу КПКЗ (Комплексное предотвращение и контроль загрязнений) по НИМ (наилучшим имеющимся методам) в производстве цемента (EC, 2010), в структуре потребления топлива в европейской цементной отрасли в 2006 году преобладали нефтяной кокс (39 процентов), уголь (19 процентов) или смесь нефтяного кокса и угля (16 процентов), однако применялись также мазут (3 процента), лигнит и другие твердые виды топлива (5 процентов), газ (1 процент) и различные типы топлива из отходов (18 процентов). Согласно ответу США на вопросник, больше всего применяются уголь (63 процента) и нефтяной кокс (21 процент), за которыми следуют различные альтернативные виды топлива (12 процентов), природный газ (3 процента) и незначительные количества других ископаемых видов топлива. В Бразилии наиболее популярным видом топлива является нефтяной кокс, однако согласно ответам на вопросник, также используются уголь и альтернативные виды топлива.

150. Ртуть, выбрасываемая при производстве цемента, может содержаться как примесях в сырьевых материалах, так и в применяемых видах топлива. Относительные доли по видам происхождения ртути варьируются в зависимости от конкретных заводов и стран, при этом нет единого мнения о том, что – топливо или сырье – в большей степени способствует поступлению ртути в печь. Исследование АООС США (EPA, 2009), касающееся национальных стандартов выбросов опасных загрязнителей воздуха в производстве порландцемента, показало, что примерно в 55 процентах цементных печей в США ртуть, не связанная с сырьевым известняком, составляла более 50 процентов выбросов ртути из печей (т.е. происходила из других сырьевых материалов или топлива). Однако следует отметить, что происхождение ртути сильно варьируется даже в рассмотренных печах. В исследовании, проведенном Университетом Льежа, был сделан вывод о том, что в большинстве случаев основная часть ртути, поступающей в печные системы в Европе, содержится в природных сырьевых материалах, а не в топливе (Renzoni et al, 2010).


5.3.2. Меры контроля при производстве цемента


151. Основные меры по сокращению выбросов ртути при производстве цемента заключаются в тщательном подборе и контроле веществ, поступающих в печи (EC, 2010), поэтому важно выбирать сырьевые материалы и топливо с низким содержанием ртути. Другой основной мерой является обеспечение эффективного функционирования завода, т.е. сокращение объема используемого топлива или регулирование температурного режима и потоков газов на различных этапах процесса для задействования потенциала регулирования прохождения ртути через систему. В производстве цемента существуют комплексные механизмы и условия эксплуатации, которые позволяют увеличить улавливание ртути в цементных печах и сократить выбросы ртути в атмосферу (Senior, 2010, Renzoni et al, 2010).

152. Например, адсорбция ртути на частицах в сухой печи может быть увеличена путем направления отходящих от подогревателя газов через устройство сушки/размалывания сырья в мельнице для сырьевых материалов. Мельница может быть как включена, так и выключена. Когда мельница работает, газы из подогревателя проходят через нее, прежде чем попасть в устройство контроля за твердыми частицами (диаграмма 6). Когда мельница выключена, отработавшие газы идут в обход мельницы и поступают непосредственно в устройство контроля за твердыми частицами после охлаждения.

153. Высокая концентрация пыли и увеличенное время контакта между твердыми веществами и газом, когда мельница включена, позволяют усилить адсорбцию ртути на твердых частицах, до того как они поступят в соответствующее устройство контроля (Renzoni et al 2010). По итогам проекта Ассоциации производителей портландцемента, включавшего сбор данных и обзор данных о дымовых выбросах (Schreiber et al, 2009), позволил сделать вывод о том, что печи с подогревателями/устройствами прекальцинации отличаются значительно более высоким уровнем выбросов ртути в атмосферу, когда мельница для сырьевых материалов выключена, в связи со снижением адсорбционной способности новых частиц, поступающих в мельницу. Выключение таких мельниц является обычной процедурой при эксплуатации цементных заводов.

154. Газообразная ртуть при относительно низкой температуре (120-150°C) конденсируется на частицах сырья в печной системе (UNEP Toolkit, 2010). При достаточно низкой температуре дымовых газов, ртуть, адсорбированная на частицах, будет собираться вместе с частицами в устройства сбора частиц. Обычно пыль, собираемая в устройстве контроля за частицами (ее также называют цементной пылью или ЦП), повторно направляется в производственный процесс (Senior, 2010).

155. Одним из способов сокращения выбросов ртути в атмосферу является периодическая продувка ЦП для удаления ртути, адсорбированной на частицах из системы. Эффективность этой меры отчасти зависит от количества пыли, удаляемой из системы, и от преобладающей температуры в устройстве контроля за загрязнением воздуха (Renzoni et al 2010).

Input flows with relevant heavy metal loads

Входящие потоки с загрузкой соответствующих тяжелых металлов

Distribution of heavy metals in the process

Распределение тяжелых металлов в процессе

Output flows with transfer factors (TF) for relevant heavy metals

Исходящие потоки с коэффициентами передачи (КП) соответствующих тяжелых металлов

Raw material

Сырье

Secondary raw material

Вторичное сырье

Regular fuels

Обычное топливо

Secondary fuels

Вторичное топливо

Mineral additives

Минеральные добавки

Secondary mineral additives

Вторичные минеральные добавки

Pre-heater

Подогреватель

Calciner

Кальцинатор

Drying/grinding

Сушка/размалывание

Filter

Фильтр

Rotary kiln

Ротационная печь

Cleaned flue gas

Очищенный дымовой газ

Clinker

Клинкер

Cement

Цемент

Диаграмма 6. Схема движения металлов в цементных печах с подогревателем при сухом процессе (EC, 2010 и ссылки в этой работе).

156. Из информации, представленной странами (сведения о странах, представивших сведения, см. в приложении I), очевидно, что наиболее распространенным видом очистного оборудования на цементных заводах в этих странах являются различные типы устройств контроля за частицами. Согласно представленной информации, устройства контроля за частицами, такие как ЭСП или рукавные фильтры/тканевые фильтры, широко распространены на цементных заводах (Бразилия, Исландия, Кипр, Соединенное Королевство, США). Также сообщается о применении СНКВ на заводах в Соединенном Королевстве и на некоторых заводах в США. В США некоторые заводы также оснащены мокрыми или сухими скрубберами для удаления SO2. В представленной информации нет никаких сведений об установке каких либо специальных устройств контроля за ртутью на каких-либо заводах (за одним исключением). США сообщили об одной цементной печи, на которой в настоящее время используется система впрыска активированного угля специально для контроля за ртутью.

157. Применение таких очистных технологий как тканевые фильтры или ЭСП широко распространено на цементных заводах, однако информация об эффективности удаления ртути из цементных печей достаточно скудна. В целом, можно предположить, что эффективность удаления ртути из печей потенциально могла бы быть выше или сопоставима с эффективностью удаления ртути при наличии аналогичных устройств, применяемых, например, на электростанциях, при условии активной продувки и удаления цементной пыли (ЦП).

158. Согласно Renzoni et al, (2010) методы удаления выбросов, которые были опробованы в производстве цемента, включают адсорбцию активированным коксом (Polvitec) и впрыск активированного угля. В этой отрасли впрыск активированного угля сопряжен с большими сложностями, чем на угольных электростанциях. Поскольку обычно собранная пыль направляется на рециркуляцию из тканевых фильтров в качестве неотъемлемого элемента системы обработки сырьевых материалов на цементом заводе, впрыск активированного угля мог бы привести к нежелательности применения собранной ЦП. Для обеспечения надлежащей адсорбции ртути и сокращения риска возгорания активированного угля в тканевых фильтрах или устройствах контроля за твердыми частицами необходимо постоянно удерживать температуру системы на уровне ниже 200ºC. Если другие меры неэффективны, одним из вариантов является установка системы ВАУ и дополнительного устройства улавливания пыли после основного фильтра печи (Renzoni et al 2010).

5.3.3. Расходы на применение технологий контроля при производстве цемента и их эффективность


159. Одним из важных аспектов при оценке расходов на контроль за выбросами ртути являются предполагаемые базовые условия. Расходы на удаление ртути могут весьма сильно отличаться в зависимости от того, оснащены ли цементные заводы в рамках базовых условий современным очистным оборудованием или на них установлены простейшие устройства контроля за выбросами. Некоторые устройства для контроля, такие как электростатические фильтры, как ожидается, будут иметь низкую эффективность удаления ртути в связи с высокой концентрацией Hg0 в газах.

160 Расходы в годовом исчислении на выбранные технологии одновременного сокращения нескольких загрязнителей в расчете на производство одной тонны цемента и их эффективность в деле сокращения выбросов ртути представлены ниже.

161. На основе информации, имеющейся в СДНИМ по производству цемента, извести и оксида магния (EC, 2010), годовые расходы9 (в скобках указаны капитальные затраты) на выбранные технологии одновременного сокращения нескольких загрязнителей в расчете на производство одной тонны цемента10 в среднем составят 0,56 (0,34) долл. США 2010 года и 0,69 (0,32) долл. США 2010 года при применении ЭСП и ТФ, соответственно. Установка только сухих или мокрых скрубберов обусловит средние расходы около 1,94 (1,12) и 2,63 (0,81) долл. США 2010 года. Более высокой эффективности удаления (до 90 процентов) можно достичь путем комбинирования ТФ и скрубберов со средними расходами 2,63 (1,13) долл. США 2010 года.

162. Анализ расходов, проведенный АООС США в отношении установки устройства впрыска активированного угля (ВАУ) для контроля за ртутью в цементной печи, охватывает также вариант установки рукавного фильтра тонкой очистки. Большая часть цементной пыли рециркулируется в печи. Впрыск активированного угля до основного рукавного фильтра может привести к поступлению дополнительного количества угля в цементную пыль, что сделает ее непригодной для рециркуляции в печи при отсутствии должного контроля за процессом. Расходы на специальные меры контроля за ртутью на цементных заводах оценивались на основе расходов, которые были изначально рассчитаны для коммунальных энергетических котлоагрегатов. Показатели капитальных затрат варьировались от 1,81 до 3,00 долл. США на тонну клинкера, в среднем 2,41 долл. США на тонну клинкера. Общие годовые затраты составили от 0,96 до 1,13 на тонну клинкера; средний показатель составил 1,41 на тонну клинкера. Установка новой печи с подогревателем/прекальцинатором производительностью 1,2 млн тонн в год соответствует капитальным затратам в размере 2,9 млн долл. США и годовым затратам в размере 1,25 млн долл. США (в долларах США 2005 года). В связи с более высокой стоимостью скруббера (по сравнению с ВАУ), по прогнозам АООС США, скрубберы для контроля за ртутью будут устанавливаться только тогда, когда они будут нужны для контроля и за другими загрязнителями. По оценкам АООС США, технология ВАУ позволяет достичь сокращения выбросов ртути на цементных заводах до 90 процентов (EPA, 2010).



Каталог: Portals
Portals -> Хабаровская государственная академия экономики и права
Portals -> Предпосылки образования непризнанных государств на постсоветском пространстве
Portals -> Создание Национальной системы компетенций и квалификаций
Portals -> Выпускники и преподаватели Архитектурного факультета Государственного университета по землеустройству завоевали награды на XXIII международном смотре-конкурсе выпускных квалификационных работ по архитектуре и дизайну в г. Баку, Азербайджан
Portals -> Учебное пособие для студентов очной и заочной формы обучения направления подготовки
Portals -> Нефтяная и нефтеперерабатывающая промышленность России 2011-2020 гг. Инвестиционные проекты и описание компаний
Portals -> Опорно-двигательного аппарата общая характеристика нарушений опорно-двигательного аппарата. Детский церебральный паралич


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал