Производство цемента сопровождается поступлением в атмосферу и рабочую зону предприятия значительного количества тонкодисперсной пыли.

Наибольшее количество пыли (более 80%) поступает в окружаю-щее пространство от печи – с отходящими газами в холодном конце, и с воздухом из холодильника в горячем конце, особенно при так называе-мом клинкерном пылении [1].

В большинстве работ для снижения пылевыделения предлагаются новые более эффективные очистные технологии и оборудование [2], системы аспирации [3], укрытия [4] и т.д.

Наряду с этим, выполненный авторами анализ основных характе-ристик работы обжиговых печей десяти цементных заводов свидетель-ствует о существенной зависимости пылевыноса от состава сырья и топлива, теплотехнологических особенностей процесса обжига, конструкции печного агрегата, теплообменных и горелочных устройств. Так, например, изменением режимных параметров обжига клинкера на печи размером 5х185м Старооскольского цементного завода достигалось уменьшение пылевыноса из печи с отходящими газами с 40 до 18 т/ч, т.е. в 2 раза. В связи с этим в настоящей работе осуществлен комплексный подход к решению проблемы пылевыделения путем оптимизации процесса обжига и повышения эффективности очистки газов и воздуха.

С этой целью исследованы в комплексе процессы пылеобразования в различных зонах печи и эффективные способы очистки воздуха с учетом состава и свойств пыли.

При мокром способе производства цемента подаваемый в печь сырьевой шлам подвергается высушиванию и подогреву. Для повыше-ния эффективности теплообмена внутри печи размещают комплекс цепных и других теплообменных устройств.

Установлено, что состояние обжигаемого материала на выходе из теплообменных устройств в значительной степени зависит от физико-химических свойств шлама и условий теплообмена. Например, при пе-ресушке материала наблюдается разрушение сырьевых гранул и, как следствие, значительное увеличение пылевыноса из печи.

Для исследования процессов теплообмена и гранулообразования создана экспериментальная установка, моделирующая процесс сушки шлама в печи. Установка представляет собой металлический вращаю-щийся барабан с размещенными внутри крепежными элементами, обес-печивающими возможность осуществления разных схем навески цепей. В процессе эксперимента в барабан вводится сырьевой шлам, и подает-ся теплоноситель. При этом наряду с определением количественных и качественных показателей процессов сушки и гранулообразования име-ется возможность визуального наблюдения.

В результате выполненных исследований установлены особенно-сти и различия в изменении состояния материала в процессе сушки, ко-торые явились основой для следующих важных выводов: медленный набор шлама на цепи и высокая скорость осыпания материала (рис. 1, кривая 2) обеспечивают образование  устойчивых гранул и низкий пы-леунос из печи. В условиях, когда осыпание материала с цепей проис-ходит постепенно (рис. 1, кривая 1) в широком интервале влажности (30…10%), в высушенном материале наблюдается преимущественно мелкая фракция, что приводит к 5-10 кратному увеличению пылеуноса из печи.

Дополнительные исследования, выполненные на промышленных печах, позволили сделать обоснованное заключение о том, что в области текучего и пластичного материала (зона пылеулавливания) необходимо устанавливать цепную завесу с высокой транспорти-рующей способностью, а на участке регенеративного теплообмена – наоборот, с низкой, способствующей замедлению скорости движения.

С учетом полученных результатов разработан и внедрен комплекс теплообменных устройств, который наряду с повышением эффективно-сти теплообмена позволил в несколько раз снизить пылеунос.

Учитывая значительные объемы производства, даже при эффек-тивности очистки 99% в атмосферу продолжает поступать большое количество пыли.

Для повышения экологической безопасности производства предла-гается осуществлять доочистку газов в разработанном в БелГТАСМ скруббере-теплоутилизаторе.

Аппарат работает по методу мокрой очистки, обеспечивает прак-тически полное доулавливание частиц пыли и производит нагрев воды путем утилизации тепла отходящих печных газов [5].

В горячем конце печи, особенно в условиях так называемого клин-керного пыления, происходит интенсивное выделение пыли, представ-ляющей собой частицы клинкерных минералов, нередко остроугольной формы, весьма прочные. При этом создаются крайне неблагоприятные условия труда обслуживающего персонала, а также возрастает степень загрязнения атмосферного воздуха. Кроме того, тяжелая клинкерная пыль оседает на крышах производственных зданий, гидратируется образуя наросты, которые могут привести к обрушению покрытий.

Выполненные исследования процессов образования клинкерной пыли на ряде цементных заводов и в лабораторных условиях позволили установить основные технологические факторы, вызывающие наруше-ние процесса гранулообразования с появлением клинкерной пыли. Это прежде всего нерациональный режим обжига, когда создаются условия для длительной выдержки клинкера в печи, а также низкое содержание оксида алюминия и повышенное содержание щелочных оксидов.

Как видно из рис.2,а (кривая 1), при клинкерном пылении  усвоение оксида кальция практически завершается на 150м печи, т.е. на рас-стоянии 30м от горячего обреза имеется готовый продукт – клинкер с полностью усвоенным оксидом кальция. При этом на 165 метре печи в клинкере отсутствует пылевидная фракция, о чем свидетельствует кри-вая 1 на рис.2,б. В процессе дальнейшего пребывания клинкера в печи происходит разрушение кликерных гранул, и на выходе из печи в клин-кере содержится более 40% пыли. В том случае, когда процессы усвое-ния оксида кальция и гранулообразования смещены к горячему обрезу, на выходе из печи имеется клинкер оптимального грансостава (рис 2, кривая 2).

Изменением состава сырьевой смеси и оптимизацией режима об-жига путем работы на близко расположенном факеле с обеспечением максимальной температуры корпуса на расстоянии 11-15м от обреза печи достигается устранение и предотвращение клинкерного пыления с получением клинкерных гранул оптимального диаметра 10-15 мм неза-висимо от размера печи и применяемого топлива.

Повышение эффективности очистки воздуха, особенно от тонко-дисперсной клинкерной пыли, достигается в разработанном с участием авторов высокотемпературном зернистом фильтре с противоточной газодинамической системой регенерации. Создание новой конструкции аппарата с надежной высокоэффективной системой регенерации и обес-печением оптимального сочетания и взаимодействия факторов «фильт-рующий слой - пыль», «слой – сетка – корпус фильтра» позволяет повы-сить  степень очистки  до 99,9%.
Фильтр отличается простотой в изготовлении и эксплуатации, на-дежностью и  долговечностью.

Литература

1.Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. : М. –  Стройиздат. – 1979. – С.243.

2.Комлева Э.В. и др. Лабиринтные технологии сухой очистки газов от пыли.// Безопасность труда в промышленности. – 2001. – №6. – С.21-22.

3.Минко В.А., Овсянников Ю.Г., Абрамкин Н.Г., Лебедев М.М. Аэродинамика систем аспирации с принудительной рециркуляцией. //Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений.: Сб. докл. Междунар. конф.– Белгород. : БелГТАСМ. – 1997.– Ч.9. – С.50-53.

4.Минко В.А. Жаберов С.В., Балухтина Л.В. Эффективность осаж-дения пыли в укрытиях с использованием цепных завес. // Качество. Безопасность, энерго - и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге ХХI века.: Сб. докл. Междунар. научно-практич. конф.- Белгород: БелГТАСМ. 2000. – Ч.6 – С.58-61.

5.Беляева В.И., Кулешов М.И., Савчук Е.Ю. Использование воды повышенной температуры для приготовления цементного сырьево-го шлама.// Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строителстве на по-роге ХХI века.: Сб. докл. Междунар.научно-практич. конф. БелГТАСМ. – Белгород. – 2000.– Ч.1. – С.38-42.

И. Н. Борисов, В. И. Беляева,
М. И. Кулешов, А. Н. Чурилов
(БелГТАСМ, Белгород)

С анализом российского рынка цемента Вы можете позна-комиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышлен-ных Рынков «Рынок цемента в России».

www.newchemistry.ru