ИПС "Әділет"

1.1-сурет	2020 жылдың 8 айында Қазақстанға цемент экспорты-импорты
1.2-сурет	Қазақстан Республикасындағы цемент зауыттарының орналасу картасы
1.3-сурет	Ұсақталған түйіршіктелген домна қожының (a) және тас көмірді шығару күлінің (б) құрылымы
1.4-сурет	Көмір өндіру қалдықтарын, тефритобазальт пен қорғасын қожын пайдалана отырып, энергия және ресурс үнемдеу технологиясы бойынша цемент өндіру схемасы
1.5-сурет	Цемент өндіретін елдердің тізімі
1.6-сурет	Ernst&Young талдаушыларының деректері бойынша 2016 жылғы әлемдік цемент нарығындағы қуаттар құрылымы, млн тонна
1.7-сурет	ЕАЭО елдерінде цементті тұтыну
1.8-сурет	ЕАЭО елдері бойынша цемент экспорты
1.9-сурет	ЕАЭО елдері бойынша цемент экспорты
1.10-сурет	Қазақстан Республикасында цемент клинкері мен цемент өндірісі
1.11-сурет	Клинкерді күйдіру кезінде жылу тұтынудың үлестік көрсеткіштерінің кестесі
1.12-сурет	Жылу тұтынудың үлестік көрсеткіштерінің кестесі
2.1-сурет	Техниканы ендіру мен пайдаланудың экономикалық тиімділігін бағалау кезеңдері
3.1-сурет	Дымқыл тәсілдің технологиялық схемасы
3.2-сурет	Циклонды жылу алмастырғыштары және декарбонизаторы бар құрғақ тәсілді пеш
3.3-сурет	Материал шығындары және дымқыл, құрғақ өндіру тәсілдерінде бір тонна клинкерге шаққанда пайдаланылған газдардың қоршаған ортаға шығарылуы
3.4-сурет	Құрғақ тәсілді пештің материалдық балансы
3.5-сурет	Карьерде әктас өндіру
3.6-сурет	"Жамбыл Цемент" ЖШС-да әктас карьерінде ұңғымаларды бұрғылау
3.7-сурет	"Жамбыл Цемент" ЖШС-да карьерден әктас пен сазды тақтатасты жеткізуге арналған ұзындығы 2800 м таспалы транспортер
3.8-сурет	Әктасты шөмішті тиегішпен және экскаватормен тиеу
3.9-сурет	Әртүрлі типтегі ұсатқыштардың схемалары
3.10-сурет	СМД-60А жақты ұсатқышы
3.11-сурет	СМД-98А балғалы бір роторлы ұсатқыш
3.12-сурет	Компоненттерді бастапқы біркелкілеу
3.13-сурет	"Шымкент цемент" АҚ-да орнатылған дөңгелек біркелкілеу қоймасы
3.14-сурет	Табақты-білікті диірмен
3.15-сурет	Шикізатты майда ұнтақтауға арналған Loesche диірмені
3.16-сурет	Loesche шикізат диірмендері жетегінің қуаты мен өнімділігі
3.17-сурет	Полизиус фирмасының ұсату жүйесі
3.18-сурет	"Хацемаг" фирмасының екі роторлы соққылы-шағылдырғыш уатқыш-кептіргіші
3.19-сурет	Өткізгіш сепараторы бар құбыр диірменінің схемасы
3.20-сурет	Жұмсақ жыныстарды ұнтақтауға арналған шайқағыштар
3.21-сурет	Шарлы диірмендегі шламды ұнтақтау процесін басқару схемасы
3.22-сурет	Тік шлам бассейнінің жалпы көрінісі
3.23-сурет	Шламды түзетудің үлестік тәсілі
3.24-сурет	Көлденең шлам бассейнінің жалпы көрінісі
3.25-сурет	Әртүрлі технологиялық бөліністерде шикізаттың біркелкілену дәрежесі
3.26-сурет	Шикізат ұнының силосы
3.27-сурет	Силостағы шикізат ұнын біркелкілеу қағидаты
3.28-сурет	KHD фирмасының Pyro-Jet газ жанарғысының жұмыс қағидаты
3.29-сурет	Көмір мен мазут қоспасын жағуға арналған Руго-Jet жанарғысы
3.30-сурет	Дымқыл тәсілді өндірістің айналмалы пеші
3.31-сурет	Дымқыл тәсілді өндіріс пешінің схемасы
3.32-сурет	Циклондық жылу алмастырғышы бар пеш
3.33-сурет	Циклондық жылу алмастырғыштары бар пеш жүйесіндегі газ бен материал ағынының параметрлері
3.34-сурет	Декарбонизаторы бар заманауи пеш
3.35-сурет	Циклонды жылу алмастырғышы және декарбонизаторы бар PYROCLON-R типті пеш агрегатының схемасы
3.36-сурет	"Волга" типті екі сатылы итергіш желтартқыштық тоңазытқыштың схемасы
3.37-сурет	PYROFLOOR тоңазытқышының негізгі схемасы
3.38-сурет	Көлденең арқалығы бар SF тоңазытқышы
3.39-сурет	Дөңгелек, орталық тіреуі жоқ клинкер қоймалары
3.40-сурет	Клинкердің бетон цилиндрлік қоймалары
3.41-сурет	Құбырлы диірмен
3.42-сурет	Цементті ұнтақтаудың тұйық схемасы кезінде жеке агрегаттар бойынша электр энергиясының шығыны
3.43-сурет	Пресс-роликті ұсақтағыштың жұмыс қағидаты
3.44-сурет	Цемент тасымалдауға арналған автоцемент тасушы және вагон-хоппер
3.45-сурет	Құрылыс әгін өндірудің технологиялық схемасы
3.46-сурет	Құрылыс әгін өндіру зауыты
3.47-сурет	Ірі кесекті, ұсақ кесекті құрылыс әгін және әктас ұнын өндірудің технологиялық схемасы
3.48-сурет	Шахта пешін аймақтарға бөлу (а) және температуралық режимді өзгерту (б)
3.49-сурет	Шахталық әк күйдіру пештері
3.50-сурет	"Полигон" (Германия) фирмасының әктас жылытқышы
3.51-сурет	ҚР цемент зауыттарындағы тозаң шығарындылары: ылғалды (А) және құрғақ (Б) өндіру тәсілді кәсіпорындар
3.52-сурет	ҚР цемент зауыттарындағы NOx азот оксидтерінің шығарындылары: ылғалды (А) және құрғақ (Б) тәсілді өндіріс кәсіпорындары
3.53-сурет	ҚР цемент зауыттарындағы SO2 күкірт оксидінің шығарындылары: ылғалды (а) және құрғақ (б) тәсілді өндіріс кәсіпорындары
4.1-сурет	52] бойынша температураның күкіртті ыдыратуға/тұтуға әсері
4.2-сурет	[52] бойынша пеш жүйесіндегі сульфаттардың айналымы
4.3-сурет	SO₂ шығарындыларын азайту - ылғалды скруббер әдістерінің артықшылықтары мен кемшіліктері және абсорбентті қосу [63]
4.4-сурет	[63] бойынша атмосфералық N2, O және OH арқылы жоғары температурада (жану аймағы>1200 °C температурада) NOx түзілуі
4.5-сурет	[52] бойынша циклонды жылу алмастырғышы және декарбонизаторы бар құрғақ пештерде отындық NOx пен термиялық NOx түзілуі
4.6-сурет	Азот оксидтерінің шығарындыларын азайту бойынша әртүрлі техникалық шешімдерді қолдану [53]
4.7-сурет	[2] бойынша селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру (SNCR) қағидаты
4.8-сурет	Несепнәр мен аммиакты пайдалану кезінде төмендету тиімділігі
4.9-сурет	SNCR пайдалану кезінде несепнәр/аммиак шығынын оңтайландыру.
4.10-сурет	Тозаң аз (А) және көп (б) қолданылатын SCR әдістері [52]
4.11-сурет	Пештің жұмысын және NOx, SO2 және CO түзілуі мен шығарылуына әсер ететін параметрлерді оңтайландыру [52]
4.12-сурет	Цемент-әк зауыттарындағы судың негізгі ағындары
4.13-сурет	Электр энергиясын өндіру схемасы
4.14-сурет	Цемент кәсіпорнында энергияны тұтыну құрылымы
4.15-сурет	Желдеткіштің қуатын басқару жүйесін пайдалану кезінде энергияны үнемдеу кестесі
4.16-сурет	Клинкер өндірісінің әртүрлі тәсілдерінде минералды қалдықтарды қолданудың ұтымды схемалары
4.17-сурет	Әртүрлі қалдықтарды жағуға арналған арнайы реакторы бар портландцемент клинкерін алудың технологиялық желісі (сызығы)
4.18-сурет	Lägerdorf (Германия) аралас әдісін қолданылатын зауытта, балама материалдар.
4.19-сурет	Құрғақ және дымқыл өндіріс әдістерімен қалдықтарды берудің ұтымды тәсілі
4.20-сурет	Минералдық ресурстарды және жанғыш техногендік материалдарды қолданудың тиімділігі
4.21-сурет	PYROTOP құйынды камерасы бар жүйе отын ретінде қолданылатын қалдықтардың толық жануы
4.22-сурет	[2] бойынша балама отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтардың түрлері
7.1-сурет	Қайнау қабатты пеш [72]
7.2-сурет	Қайнау қабатты пеш
7.3-сурет	Түтін газдарын өңдеудің технологиялық схемасының мысалы [73]

Кестелер тізімі

1.1-кесте	2016 – 2020 жылдардағы Қазақстан Республикасында цемент өндіру көлемі
1.2-кесте	2020 жылы Қазақстаннан цемент экспорты
1.3-кесте	2020 жылы Қазақстан Республикасының өңірлері бойынша тұтынушыларға цемент пен әк жөнелту, клинкер өндіру
1.4-кесте	2016 – 2020 жылдары тұтынушыларға әк жөнелту
1.5-кесте	2020 жылы Қазақстан Республикасының облыстары бойынша әк өндірісінің көлемі
1.6-кесте	Технологиялық процестің түрлері, пайдалану мерзімі, өндірістік қуаты бойынша объектілер
1.7-кесте	Өндірістік қуаттары бойынша цемент өндіру объектілері
1.8-кесте	Шығаратын өнім түрлері бойынша цемент өндіретін объектілер
1.9-кесте	Объектілер бойынша шығарылатын өнім ассортименті
1.10-кесте	Табиғи шикізаттың химиялық құрамы
1.11-кесте	Шикізат шихтасы мен клинкердегі зиянды және қошталмайтын оксидтер құрамының шекті мәндері
1.12-кесте	Саз бен әктастың әрқилы типтеріндегі металдардың орташа құрамы
1.13-кесте	Қалдықтардағы түрлі металдардың шамамен алғандағы құрамы
1.14-кесте	Клинкер мен цемент алу үшін Қазақстан зауыттарында пайдаланылатын табиғи шикізат материалдары мен техногендік өнімдер
1.15-кесте	ҚР бойынша 2017 - 2019 жылдары пайда болған қауіпті емес қалдықтардың көлемі (мың т)
1.16-кесте	Домналық түйіршіктелген қождың құрамы
1.17-кесте	Домна, электртермофосфор және болат балқыту қождарының орташаланған химиялық құрамы
1.18-кесте	Ресейде қалдықтарды шығару және пайдалану
1.19-кесте	Клинкер мен цемент алуға жарамды баламалы шикізат пен өнеркәсіп қалдықтарының химиялық құрамы
1.20-кесте	Әк өндіруге арналған карбонатты жыныстарға қойылатын талаптар
1.21-кесте	Әк атауына қоспалардың құрамы мен концентрациясының әсері
1.22-кесте	Клинкер өндірісі кезіндегі жылу тұтынудың үлестік көрсеткіші бойынша деректер
1.23-кесте	Қазақстан кәсіпорындарының электр энергиясын үлестік тұтынуы
1.24-кесте	Сала кәсіпорындарындағы ластағыш заттардың қазіргі концентрациясы
3.1-кесте	Цемент өндірудің дымқыл және құрғақ тәсілдерінің көрсеткіштері
3.2-кесте	Қазақстан Республикасының дымқыл тәсілді айналмалы пештерінің техникалық сипаттамалары
3.3-кесте	"Sas-Tobe Technologies" ЖШС шахта пештерінің техникалық сипаттамалары
4.1-кесте	Цемент өндірісінде тозаң шығарындыларын бақылаудың техникалық шешімдеріне шолу
4.2-кесте	Әк зауыттарындағы тозаң шығарындыларын бақылаудың техникалық шешімдеріне шолу
4.3-кесте	Цемент өндіру кезінде қолданылатын NOx шығарындыларын азайтуға арналған техникалық шешімдер
4.4-кесте	Әртүрлі типтегі әк пештерінен СО2 шығарындыларына әсер ететін факторлар
4.5-кесте	Параметрлер мен шығарындылардың тұрақты мониторингін және өлшеуін ұйымдастыру бойынша ұсынымдар
4.6-кесте	Өнеркәсіптік шығарындылар мен жұмыс аймағының ауасы үшін өлшеулерді орындаудың бақыланатын көрсеткіштері мен әдістемелері
4.7-кесте	Әртүрлі көлемдегі және өндіру тәсіліндегі пештердің клинкерді күйдіруге жұмсайтын отын мен жылудың үлестік шығыны
4.8-кесте	Құрғақ өндіру тәсілімен клинкерді күйдіруге жылу шығынын азайту әдістері
4.9-кесте	Дымқыл өндіру тәсілімен клинкерді күйдіруге жылу шығынын азайту әдістері
4.10-кесте	Әртүрлі қуатты қозғалтқыштарға арналған жобалау және монтаждау жұмыстарын есепке алмағандағы жиілік реттегішінің құны
4.11-кесте	Клинкер үшін көп білікті ұсатқышты қолданудың тиімділігі
4.12-кесте	Әк алу үшін жылу мен шартты отынның үлестік шығыны
4.13-кесте	Әк өндірісінде отын ресурстарын тұтынуды төмендетудің негізгі әдістері
4.14-кесте	Әртүрлі үлгідегі (конструкциядағы) пештермен 1 т әк өндіруге жұмсалатын электр энергиясының үлестік шығыны
4.15-кесте	Цемент пештерінде шикізат материалдары ретінде пайдаланылуы мүмкін химиялық құрамы бойынша жіктелген қалдықтар тізімі көрсетілген
4.16-кесте	Техногендік материалдарды қолданудың тиімділігі
4.17-кесте	Айналмалы пештер үшін отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтардың әртүрлі түрлері
4.18-кесте	Қауіпті және қауіпті емес қалдықтардан отын түрлерінің жылу шығару қабілеті мен күлділігінің сипаттамасы
4.19-кесте	[72] сілтемесі бойынша Аустрияның цемент зауыттарындағы қалдықтардағы заттар (отынның баламалы түрлері) үшін рұқсат беру өлшемшарттарының мысалдары (ең жоғары мәндер)
4.20-кесте	[71] бойынша Аустрия цемент зауыттарындағы қалдықтардағы заттар (отынның баламалы түрлері) үшін рұқсат өлшемшарттарының мысалдары (орташа мәндері және 80-ші процентиль)
5.1-кесте	ЕҚТ-ға арналған технологиялық көрсеткіштер
5.2-кесте	Негізгі техникаларды қолдану шарттары
5.3-кесте	Технологиялық көрсеткіштер
5.4-кесте	Негізгі техникалардың қолданылу шарттары
5.5-кесте	Электр энергиясының меншікті шығыны
5.6-кесте	Технологиялық көрсеткіштер
5.7-кесте	Әртүрлі пештерде қолданылатын отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтар тізбесі
6.1-кесте	ЕҚТ сәйкес көп сатылы жылу алмастырғышы және декарбонизаторы бар, құрғақ тәсілмен жұмыс істейтін пештерді пайдаланатын жаңа және қайта жаңартылатын зауыттар үшін энергия тұтыну деңгейлері
6.2-кесте	Цемент өндіру кезінде ЕҚТ-ға сәйкес келетін пеш газдарынан шығатын тозаң шығарындыларының технологиялық көрсеткіш деңгейлері
6.3-кесте	Цемент өндіру кезінде шығатын пеш газдарымен/ жылу алмастырғышпен/ декарбонизатормен ЕҚТ сәйкес келетін NOх шығарындыларының деңгейлері
6.4-кесте	Селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру (SNCR) технологиясын пайдалану кезінде пештен/ жылу алмастырғыштан/ декарбонизатордан шығатын газдардан ЕҚТ-ға сәйкес келетін NН3 жылыстауының технологиялық көрсеткіштері
6.5-кесте	Цемент өндірісі кезінде шығатын пеш газдарымен/ жылу алмастырғыштармен/ декарбонизатормен бірге шығатын ЕҚТ-ға сәйкес келетін SOх шығарындыларының деңгейі
6.6-кесте	ЕҚТ-ны пайдалану кезінде цемент өнеркәсібіндегі пештерден шығатын металл шығарындыларының технологиялық көрсеткіштері
6.7-кесте	ЕҚТ-ға сәйкес келетін HCl мен HF шығарындыларының технологиялық көрсеткіштері
6.8-кесте	ЕҚТ-ға сәйкес келетін әк және доломит әк өндірісіндегі жылу энергиясын тұтыну деңгейлері
6.9-кесте	ЕҚТ-ға сәйкес пеште күйдіру процестері кезінде шығатын газдардан тозаң шығарындылардың технологиялық көрсеткіш деңгейі
6.10-кесте	ЕҚТ-ға сәйкес әк өндіру кезінде пеште күйдіру процестері кезінде бөлінетін газдардың NОx шығарындыларының деңгейі
6.11-кесте	ЕҚТ-ға сәйкес әк өндірісіндегі пештерді күйдіру процестерінен шығатын түтін газдарының құрамындағы SОx шығарындыларының технологиялық көрсеткіштері
6.12-кесте	Әк өндірісіндегі пеште күйдіру процестері кезіндегі түтін газдарынан бөлінетін СО шығарындыларының ЕҚТ сәйкес технологиялық көрсеткіштері
6.13-кесте	Әк өндірісінде ЕҚТ пайдалану кезінде пештерден шығатын металдар шығарындыларының технологиялық көрсеткіштері
7.1-кесте	Мониторинг нәтижелері бойынша бірнеше сағат ішінде алынған түтінді газдардың құрамы

Глоссарий

Осы глоссарий осы ең үздік қолжетімді техникалар бойынша "Цемент және әк өндірісі" анықтамалығында (бұдан әрі – ЕҚТ бойынша анықтамалық) қамтылған ақпаратты түсінуді жеңілдетуге арналған. Осы глоссарийдегі терминдердің анықтамалары (тіпті олардың кейбіреулері Қазақстан Республикасының нормативтік құқықтық актілерінде келтірілген анықтамаларға сәйкес келуі мүмкін болса да) заңды анықтамалар болып табылмайды.

Терминдер мен олардың анықтамалары

Осы ЕҚТ бойынша анықтамалықта мынадай терминдер пайдаланылады:

ең үздік қолжетімді техникаларды қолдануға байланысты эмиссиялардың технологиялық көрсеткіштері	—	эмиссиялардың технологиялық көрсеткіштерінің (ластағыш заттар концентрациясының) диапазоны, оларға белгілі бір уақыт кезеңінде және белгілі бір жағдайларда орташаландыруды ескергенде ең үздік қолжетімді техникалар бойынша қорытындыда сипатталған бір немесе бірнеше ең үздік қолжетімді техниканы қолдану арқылы объектіні пайдаланудың қалыпты жағдайларында қол жеткізуге болады;
ең үздік қолжетімді техникалар бойынша анықтамалық	—	қызметтің белгілі бір түрлері үшін әзірленген және эмиссиялар деңгейлерін, негізгі өндірістік қалдықтардың түзілу, жинақталу және көмілу көлемдерін, ресурстарды тұтыну деңгейлерін және ең үздік қолжетімді техникаларды қолданумен байланысты технологиялық көрсеткіштерді, сондай-ақ ең үздік қолжетімді техникалар бойынша қорытындыларды және кез келген перспективалы техниканы қамтитын қорытындыларды қамтитын құжат;
кешенді тәсіл	—	біреуден көп табиғи орта ескерілетін тәсіл. Бұл тәсілдің артықшылығы кәсіпорынның қоршаған ортаға әсерін кешенді бағалау болып табылады. Мұның өзі әсерді бір ортадан екінші ортаға оның осындай ортаға салдарларды ескермей оңай беру мүмкіндігін азайтады. Кешенді (компонентаралық) тәсіл әрқилы органдардың (ауаның, судың жай-күйіне, қалдықтарды кәдеге жаратуға және т. б. жауапты) маңызды өзара іс-қимылын және қызметінің үйлестірілуін талап етеді;
қоршаған орта	—	адамды қоршаған табиғи орта мен антропогендік ортаны қамтитын материалдық әлем жағдайларының, заттары мен объектілерінің жиынтығы;
қоршаған ортаға әсер	—	ұйымның экологиялық аспектілерінің толық немесе ішінара нәтижесі болып табылатын қоршаған ортадағы кез келген теріс немесе оң өзгеріс;
қоршаған ортаның ластануы	—	атмосфералық ауада, жерүсті және жерасты суларында, топырақта немесе жер бетінде ластағыш заттардың, жылудың, шудың, дірілдің, электрмагнит өрістерінің, радиацияның мемлекет белгілеген қоршаған орта сапасының экологиялық нормативтерінен асатын мөлшерде (концентрацияларда, деңгейлерде) болуы;
негізгі өндірістік қалдықтар	—	өндірістің немесе технологиялық процестің нақты түрі үшін неғұрлым маңызды қалдықтар, олардың көмегімен қоршаған ортаға негізгі теріс әсердің мәнін бағалауға болады;
өмірлік циклді талдау	—	"өмірлік циклді талдау" термині өнімнің немесе өнімнің өмірлік циклі бойында оның қоршаған ортаға әсерін талдау үшін қолданылады. Өмірлік циклді талдау өнімнің бүкіл, яғни шикізатты, өндірісті, пайдалануды, қайта өңдеуді немесе қайта пайдалануды, сондай-ақ өнімнің рециркуляциясын немесе қайтадан пайдаланылуын, сондай-ақ өнімді кейіннен кәдеге жаратуды қоса алғанда, өмірлік циклі ішінде осы өнімнің қоршаған ортаға жалпы әсерін бағалауға арналған;
технологиялық нормативтер	—	кешенді экологиялық рұқсатта мынадай түрде белгіленетін экологиялық көрсеткіштер: 1) эмиссиялар көлемінің бірлігіне маркерлік ластағыш заттардың шекті саны (массасы); 2) уақыт бірлігіне немесе өндірілетін өнімнің (тауардың), орындалатын жұмыстың, көрсетілетін қызметтің бірлігіне есептегендегі электр және (немесе) жылу энергиясын, өзге де ресурстарды тұтыну мөлшері ескеріле отырып айқындалады;
экологиялық рұқсат	—	жеке кәсіпкерлер мен заңды тұлғалардың қоршаған ортаға теріс әсерді жүзеге асыру құқығын куәландыратын және қызметті жүзеге асырудың экологиялық шарттарын айқындайтын құжат;
эмиссия	—	антропогендік объектілерден бөлінетін ластағыш заттардың атмосфералық ауаға, суға, жерге немесе оның бетінің астына түсуі.

Алғысөз

Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша анықтамалық мазмұнының қысқаша сипаты: халықаралық аналогтармен өзара байланысы

ЕҚТ бойынша анықтамалық Қазақстан Республикасы Экология, және табиғи ресурстар министрлігінің 044 "Технологияларды және үздік практикаларды ілгерілету, бизнес пен инвестицияларды дамыту арқылы Қазақстанның жасыл экономикаға жылдам көшуіне ықпал ету" бюджеттік бағдарламасын іске асыру шеңберінде Қазақстан Республикасының Экология кодексінің (бұдан әрі – Экология кодексі) іске асыру мақсатында әзірленді.

ЕҚТ бойынша анықтамалықты әзірлеген кезде қолданылу саласында ең үздік қолжетімді техникалардың техникалық және экономикалық қолжетімділігіне негізделген Қазақстан Республикасының климаттық, экономикалық, экологиялық жағдайларына және шикізат базасына негізді бейімделу қажеттігі есепке алынып, ең үздік әлемдік тәжірибе және ең үздік қолжетімді техникалар бойынша Экономикалық ынтымақтастық және даму ұйымына мүше болып табылатын мемлекеттерде ресми қолданылатын "Цемент, әк және магний оксидінің өндірісіне арналған ЕҚТ бойынша анықтамалық құжат" (Best Available Techniques (BAT) Reference document for the Production of Cement, Lime and Magnesium oxide) деп аталатын Еуропалық Одақтың ұқсас және салыстырмалы анықтамалық құжаты ескерілді.

Технологиялық процесс үшін бір немесе бірнеше жиынтықта ең үздік қолжетімді техникаларды қолдануға байланысты технологиялық көрсеткіштерді ЕҚТ бойынша анықтамалықты әзірлеу жөніндегі техникалық жұмыс тобы айқындады.

Саланың өнеркәсіп орындарынан атмосфераға шығарылатын эмиссиялардың қазіргі мөлшері жылына шамамен 36 234 тоннаны құрайды. Саланың ЕҚТ қағидаттарына көшуге әзірлігі шамамен 50 %-ды құрайды, бұл ретте Еуропалық Одақтың салыстырмалы анықтамалық құжаттарында белгіленген эмиссиялар деңгейіне сәйкестік жоқ.

ЕҚТ қағидаттарына көшкен кезде қоршаған ортаға эмиссиялар шамамен 35 %-ға азаяды немесе жылына шамамен 12 682 тоннаға төмендейді.

Инвестициялардың болжамды көлемі 39,4 млрд теңге. ЕҚТ-ның ендірілуі нақты кәсіпорынның экономикасын және кәсіпорынның ЕҚТ қағидаттарына көшуге әзірлігін, таңдап алынатын ЕҚТ-ны өндіруші елді, қуаттылық көрсеткіштерін, ЕҚТ габариттерін және ЕҚТ орналастыру дәрежесін ескере отырып, ЕҚТ-ны таңдаудың жеке тәсілін көздейді.

Өндірістік қуаттарды заманауи және тиімді техниканы қолдана отырып жаңғырту Экономикалық ынтымақтастық және даму ұйымы (ЭЫДҰ) елдерінің эмиссияларына сәйкес келетін тиісті деңгейлерге дейін ресурс үнемдеуге және қоршаған ортаны сауықтыруға ықпал ететін болады.

Деректерді жинау туралы ақпарат

Анықтамалықты әзірлеу үшін Қазақстан Республикасында цемент және әк өндіру кезінде қолданылатын шығарындылардың, төгінділердің, қалдықтардың түзілу деңгейлері, технологиялық процестер, жабдықтар, техникалық тәсілдер, әдістер туралы ақпарат кешенді технологиялық аудит (бұдан әрі – КТА) жүргізу процесінде жиналды, оны жүргізу қағидалары ең үздік қолжетімді техникалар бойынша анықтамалықтарды әзірлеу, қолдану, мониторингтеу және қайта қарау қағидаларына енгізіледі. КТА арналған объектілердің тізбесін ЕҚТ бойынша анықтамалық әзірлеу жөніндегі техникалық жұмыс тобы бекітті.

ЕҚТ бойынша басқа анықтамалықтармен өзара байланыс

ЕҚТ бойынша анықтамалық Экология кодексінің талаптарына сәйкес әзірленетін ЕҚТ бойынша анықтамалықтар серияларының бірі болып табылады:

1) энергия өндіру мақсатында ірі қондырғыларда отын жағу;

2) мұнай және газ өңдеу;

3) бейорганикалық химиялық заттар өндірісі;

4) цемент және әк өндірісі;

5) шаруашылық және (немесе) өзге де қызметті жүзеге асыру кезіндегі энергетикалық тиімділік;

6) мыс және бағалы металл – алтын өндірісі;

7) мырыш және кадмий өндірісі;

8) қорғасын өндірісі;

9) шойын және болат өндірісі;

10) қара металды одан әрі қайта өңдеу бұйымдарының өндірісі;

11) мұнай және газ өндіру;

12) темір кендерін (қара металдың өзге кендерін қоса алғанда) өндіру және байыту;

13) түсті металл (бағалы металдарды қоса алғанда) кендерін өндіру және байыту;

14) қалдықтарды кәдеге жарату және залалсыздандыру;

15) көмір өндіру және байыту;

16) атмосфералық ауа мен су объектілеріне ластағыш заттар эмиссияларының мониторингі;

17) қалдықтарды жағу арқылы кәдеге жарату және жою;

18) титан және магний өндірісі;

19) алюминий өндірісі;

20) ферроқорытпа өндірісі;

21) елді мекендердің орталықтандырылған су бұру жүйелерінің сарқынды суларын тазарту;

22) органикалық жұқа синтез өнімдері мен полимерлер өндірісі.

ЕҚТ бойынша "Цемент және әк өндірісі" анықтамалығы мыналармен байланысты:

ЕҚТ бойынша анықтамалықтың атауы	Байланысты процестер
Шаруашылық және (немесе) өзге де қызметті жүзеге асыру кезіндегі энергетикалық тиімділік	Энергетикалық тиімділік
Атмосфералық ауа мен су объектілеріне ластағыш заттар эмиссияларының мониторингі	Эмиссиялар мониторингі
Қалдықтарды жағу арқылы кәдеге жарату және жою	Қалдықтарды пайдалану

Қолданылу саласы

Экология кодексіне 3-қосымшаға сәйкес осы ЕҚТ бойынша анықтамалық цемент, әк өндірісіне қолданылады.

Осы ЕҚТ бойынша анықтамалықтың қолданылу саласын, сондай-ақ технологиялық процестерді, жабдықтарды, осы ЕҚТ бойынша анықтамалықтың қолданылу саласы үшін ең үздік қолжетімді техникалар ретінде техникалық тәсілдер мен әдістерді ЕҚТ бойынша анықтамалықты әзірлеу жөніндегі техникалық жұмыс тобы айқындаған.

Қолданылу саласы мыналарға сәйкес келеді:

өндірістік қуаты тәулігіне 500 тоннадан асатын айналмалы пештерде немесе өнімділігі тәулігіне 50 тоннадан асатын басқа пештердегі цемент клинкері өндірісі;

өндірістік қуаты тәулігіне 50 тоннадан асатын пештердегі әк өндірісі.

ЕҚТ бойынша анықтамалық эмиссия көлеміне немесе қоршаған ортаның ластану деңгейіне әсер етуі мүмкін негізгі қызмет түрлерімен байланысты процестерге қолданылады:

шикізатты сақтау және дайындау;

отынды сақтау және дайындау;

қалдықтарды шикізат және/немесе отын ретінде пайдалану – сапаға қойылатын талаптар, бақылау және дайындау;

өндірістік процестер;

эмиссиялар мен қалдықтардың түзілуін болғызбау және азайту әдістері;

өнімді сақтау, буып-түю және жөнелту.

Анықтамалық мыналарға қолданылмайды:

карьерде шикізат өндіру сияқты кейбір өндірістік процестер;

өнеркәсіптік қауіпсіздікті қамтамасыз етуге немесе еңбекті қорғауға ғана қатысты мәселелер.

Еңбекті қорғау мәселелері ішінара және осы ЕҚТ бойынша анықтамалықтың қолданылу саласына енгізілген қызмет түрлеріне әсер еткен жағдайларда ғана қаралады.

Өндірістегі қалдықтарды басқару аспектілері осы ЕҚТ бойынша анықтамалықта негізгі технологиялық процесс барысында түзілетін қалдықтарға қатысты ғана қаралады. Қосалқы технологиялық процестердің қалдықтарын басқару жүйесі тиісті ЕҚТ бойынша анықтамалықтарда қаралады, олардың тізімі алғысөзде келтірілген. Осы ЕҚТ бойынша анықтамалықта қосалқы технологиялық процестердің қалдықтарын басқарудың жалпы қағидаттары қарастырылады.

Қолданылу қағидаттары

Құжат мәртебесі

ЕҚТ бойынша анықтамалық объект/объектілер операторларын, уәкілетті мемлекеттік органдарды және жұртшылықты объект/объектілер операторларының "жасыл" экономика қағидаттарына және ең үздік қолжетімді техникаларға көшуін ынталандыру мақсатында ең үздік қолжетімді техникалар бойынша анықтамалықты қолдану саласына жататын ең үздік қолжетімді техникалар мен кез келген перспективалы техникалар туралы хабардар етуге арналған.

Ең үздік қолжетімді техникаларды ендіру негізінде кешенді экологиялық рұқсат алған объектілерде өндірістік экологиялық бақылау жүргізген кезде осы ЕҚТ бойынша анықтамалықта белгіленген шарттар мен ұсынымдар пайдаланылады.

Қолданылуы міндетті ережелер

ЕҚТ бойынша анықтамалықтың "6. Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша тұжырымдарды қамтитын қорытынды" деген бөлімінің ережелерінің ең үздік қолжетімді техникалар бойынша қорытындыларды әзірлеген кезде қолданылуы міндетті болып табылады.

Ең үздік қолжетімді техникалар жөніндегі қорытынды ережелерінің біреуін немесе бірнешеуінің жиынтығын қолдану қажеттігін объектілердің операторлары технологиялық көрсеткіштерді сақтау шартымен кәсіпорындағы экологиялық аспектілерді басқару мақсаттарына сүйене отырып өз бетінше айқындайды. Осы ЕҚТ бойынша анықтамалықта берілген ең үздік қолжетімді техникалардың саны мен тізбесі енгізу үшін міндетті болып табылмайды.

Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша қорытынды негізінде объектілердің операторлары экологиялық тиімділікті арттыру бағдарламасын әзірлейді, ол ең үздік қолжетімді техникалар бойынша қорытындыларда бекітілген технологиялық көрсеткіштер деңгейіне қол жеткізуге бағытталған.

Ұсынымдық ережелер

Ұсынымдық ережелер сипаттама түрінде болады және ЕҚТ қолданумен байланысты технологиялық көрсеткіштерді белгілеу процесін талдауға және ЕҚТ бойынша анықтамалықты қайта қарау кезінде талдауға ұсынылған:

1-бөлім: цемент және әк өндірісі туралы, саланың құрылымы, пайдаланылатын өнеркәсіптік процестер мен цемент және әк өндірісі технологиялары туралы жалпы ақпарат берілген;

2-бөлім: ЕҚТ-ға жатқызу әдіснамасы, ЕҚТ сәйкестендіру тәсілдері сипатталған;

3-бөлім: өндіріс процесінің немесе түпкілікті өнім өндірісінің негізгі кезеңдері сипатталған, цемент пен әк өндірісі және қазіргі шығарындылар, шикізатты тұтыну және пайдалану, су тұтыну, энергияны пайдалану және қалдықтардың түзілуі тұрғысынан жазу сәтінде пайдаланудағы қондырғылардың экологиялық сипаттамалары берілген;

4-бөлім: технологиялық процестерді жүзеге асыру кезінде олардың қоршаған ортаға теріс әсерін төмендету үшін қолданылатын және қоршаған ортаға теріс әсер ететін объектіні қайта жаңартуды талап етпейтін әдістер, әдістер каталогы және төмендегілер үшін қолданылатын олармен байланысты мониторинг сипатталған:

атмосфераға шығарындылардың алдын алу немесе егер бұл мүмкін болмаса, шығарындыларды азайту,

қалдықтардың түзілуін болғызбау немесе азайту;

5-бөлім: ЕҚТ анықтау мақсатында қарау үшін ұсынылатын қолданыстағы техникалардың сипаттамасы ұсынылған;

7-бөлім: жаңа техникалар мен перспективалы техникалар туралы ақпарат ұсынылған;

8-бөлім: ЕҚТ бойынша анықтамалықты қайта қарау шеңберінде алдағы жұмыс үшін қорытынды ережелер мен ұсынымдар келтірілген.

Жалпы ақпарат

1.1. Цемент және әк өндірісі

1.1.1. Цемент және әк өндірісі салаларының құрылымы мен технологиялық деңгейі

Қазақстан Республикасында цемент шығару толық циклді 17 зауытта жүзеге асырылады:

заманауи құрғақ тәсілді 11 зауыт (Vicat "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – Vicat "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС), Steppe Cement "Қарцемент" акционерлік қоғамы (бұдан әрі – Steppe Cement "Қарцемент" АҚ), "Шымкентцемент" акционерлік қоғамы (бұдан әрі – "Шымкентцемент" АҚ), Heidelberg Cement "Каспий Цемент" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Каспий Цемент" ЖШС), "Гежуба Шиелі Цемент Компаниясы" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Гежуба Шиелі Цемент Компаниясы" ЖШС), "Рудный цемент зауыты" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Рудный цемент зауыты" ЖШС), "Стандарт Цемент" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Стандарт Цемент" ЖШС), "Көкше-Цемент" өндірістік бірлестігі" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Көкше-Цемент" өндірістік бірлестігі" ЖШС), "Қазақцемент" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Қазақцемент" ЖШС), "ACIG" акционерлік қоғамы (Хантау цемент зауыты) (бұдан әрі – "ACIG" АҚ), "Alacem" (Алацем) жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Alacem" ЖШС) (Алматы обл.);

ылғалды өндіру тәсілді 3 зауыт ("Семей цемент зауыты" ӨК" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС), Heidelberg Cement "Бұқтырма цемент компаниясы" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС), "Sas-Tobe Technologies" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Sas-Tobe Technologies" ЖШС);

шахта пештері бар 3 шағын зауыт ("Almaty Cement Company" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Almaty Cement Company" ЖШС), "Жаңатас цемент зауыты" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (бұдан әрі – "Жаңатас цемент зауыты" ЖШС), "Жамбыл Жер қойнауы" жауапкершілігі шектеулі серіктестігі (Қаратау қ. цемент өндіру зауыты) (бұдан әрі – "Жамбыл Жер қойнауы" ЖШС). Шахта пештері бар зауыттар жұмыс істемейді немесе тұрақсыз не маусымдық жұмыс істейді, ұзақ уақыт жұмыс істемей тұрады, өнім сапасы төмен, цемент сатылымы тұрақсыз. Сондықтан осы ЕҚТ бойынша анықтамалықта олардың жұмысына талдау жасалған жоқ және сипатталған жоқ. Бұл зауыттардың атмосфераға шығарындыларға үлесі өте аз немесе мүлдем жоқ.

Цемент өндірушілерді шартты түрде екі топқа бөлуге болады:

отандық зауыттар;

өз қызметін Қазақстан Республикасының аумағында жүзеге асыратын шетелдік холдингтер.

Қазақстан нарығында мынадай жетекші шетелдік өндірушілер жұмыс істеп жатыр:

HeidelbergCement (Германия) – "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС, "Шымкентцемент" АҚ, "Каспий Цемент" ЖШС;

Vicat (Франция) – "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС;

Steppe Cement (Малайзия) – "Central Asia Cement" АҚ, "Қарцемент" АҚ, "Alacem" ЖШС.

Цемент құрылыстың барлық салаларында: өнеркәсіптік, тұрғын үй, жол, әуеайлақ, гидротехникалық, ауылшаруашылық және т.б. қолданылатын негізгі материал болып табылады. Бұл ретте цемент кең таралған және қолжетімді шикізаттан өндірілетін салыстырмалы түрде қарапайым, әмбебап және арзан материал болып қала береді. Қазақстанда цемент өндірісі көлемі тұрақты өсу үстінде [3] (1.1-кесте).

1.1-кесте. 2016 – 2020 жылдары Қазақстан Республикасындағы цемент өндірісінің көлемі

Р/с №	Жылдар бойынша цемент өндірісінің көлемі, млн тонна
1	1	2	3	4	5
1	2016	2017	2018	2019	2020
2	9,030	9,3977	9,9583	9,993	10,8

2019 жылға қарай цемент тұтыну көлемі 2011 жылмен салыстырғанда екі есеге артып, 11,5 млн тоннадан асты [4]. Барлық цемент зауыттарының жобалық қуаты жылына 16 млн тоннадан астам, алайда қосымша жүктеме деңгейі ("Союз Цемент" қауымдастығының деректері бойынша) әлі де 65 %-дан аспайды.

Цементке қажеттілік жыл сайын 9,1 млн тоннадан асатын болса, Қазақстанда қазірдің өзінде өндірістік қуаттар жылына 16 млн тоннаға жетеді. Яғни ҚР қазірдің өзінде ішкі нарықты белсенді түрде қамтып, цементті Өзбекстанға, Ресейге, Қырғызстанға табысты экспорттап отыр.

Қазақстанда цемент өндіру көлемі 2020 жылы 5,3 %-ға өсіп, 10 млн 808,5 мың тоннаны құрады. Өнеркәсіп және құрылыс министрлігінің деректері бойынша цементті ішкі тұтыну 9,1 млн тоннаны құрайды.

2020 жылы Қазақстаннан цемент өнімдері экспортының көлемі 2019 жылмен салыстырғанда 18,4 %-ға, 1,99 млн тоннаға дейін ұлғайды. Экспорт құны 18,7 %-ға өсіп, 100,4 млн АҚШ долларын құрады. Қазақстан Республикасынан цементті негізгі импорттаушы елдер – Өзбекстан, Қырғызстан және Ресей (1.2-кесте).

1.2-кесте. 2020 жылы Қазақстаннан цемент экспорты [5]

Р/с №	Импорттаушы ел	Цемент көлемі, млн тонна	2019 жылмен салыстырғанда өсім %-бен	Импорт құны, млн АҚШ долл.	2019 жылмен салыстырғанда өсім %-бен
1	2	3	4	5	6
1	Өзбекстан	1,30	22,3	67,4	26,3
2	Қырғызстан	0,42	15,4	18,5	15,7
3	Ресей	0,2741	7,6	14,5	- 1,8

Импортталатын цемент көлемі 2019 жылы 401 мың тоннаны құрады. 2020 жылы Қазақстан Республикасында цементті негізгі импорттаушы – Иран. 2020 жылдың 8 айында Ислам Республикасы Қазақстанға 115,2 мың тонна цемент жеткізді. Бұл осы кезеңдегі импорттың жалпы көлемінің 99 %-ы (115,8 мың тонна). Импорттық цементтің барлығы дерлік (112,5 мың тонна) Маңғыстауға кетті. Германиядан Қазақстан 456 тонна цемент (алушы – Атырау облысы), Қытайдан 150 тонна (алушы – Алматы облысы) алды (1.1-сурет) [6].

1.1-сурет. 2020 жылғы 8 айда Қазақстанға цемент экспорты-импорты

1.3-кестеде 2020 жылы Қазақстан Республикасының өңірлері бойынша тұтынушыларға цемент, әк және клинкер жөнелту (өндіріс) ұсынылған.

1.3-кесте. 2020 жылы Қазақстан Республикасының өңірлері бойынша тұтынушыларға цемент пен әк жөнелту, клинкер өндіру

Р/с №	Облыс, қала	Жөнелту (өндіріс), мың тонна
Р/с №	Облыс, қала	Клинкер	Цемент	Әк
1	2	3	4	5
1	Ақмола	658,2	741	-
2	Жамбыл	1121,9	1592	-
3	Қарағанды	1415,0	1637,6	355,717
4	Маңғыстау	768,1	879,3	-
5	Түркістан	57,0	86,8	21,864
6	Шығыс Қазақстан	1740,1	2030,1	39,811
7	Шымкент қ.	2588,9	3189,4	-
8	Қостанай	-	35,0	-
9	Қызылорда	-	503,1	-
10	Ақтөбе	-	-	153,202
11	Алматы	-	-	5,05
12	Батыс Қазақстан	-	-	26,38
13	Павлодар	-	-	76,269
14	Қазақстан Республикасы	8379,2	10694,3	678,293

Қазақстан Республикасында әк өндірісі соңғы жылдары тұрақты түрде төмендеді (1.4-кесте).

1.4-кесте. 2016 – 2020 жылдары тұтынушыларға әк жөнелту

Р/с №	Жылдар бойынша әк өндірісінің көлемі, мың тонна
1	2	3	4	5	6
1	2016	2017	2018	2019	2020
2	1003,4	1 048,29	885,99	841,421	678,293

Қазақстанда әк өндірісі металлургия кәсіпорындары мен силикат бұйымдарын шығаратын зауыттар орналасқан жеті облыста шоғырланған (1.5-кесте).

1.5-кесте. 2020 жылы Қазақстан Республикасының облыстары бойынша әк өндірісінің көлемі

Р/с №	Облыс	Өндіріс көлемі, мың тонна	Пеш түрлері
1	2	3	4
1	Қарағанды	355,717	Шахталық, айналмалы
2	Ақтөбе	153,202	Шахталық, айналмалы
3	Павлодар	76,269
4	Шығыс Қазақстан	39,811	Шахталық, айналмалы
5	Батыс Қазақстан	26,380	Шахталық, айналмалы
6	Түркістан	21,864	Шахталық
7	Алматы	5,050	Шахталық

Семей қаласындағы "Силикат" ЖШС, Орал қаласындағы "Батыс Қазақстан құрылыс материалдарының корпорациясы" АҚ және басқаларының силикат кірпіш және бетон өндірісі үшін әк күйдіру бойынша өз цехтары бар. Бұл өнімдерді дайындау үшін құрылыс әктерінің 2 және 3-сұрыптары өте қолайлы. Металлургиялық кәсіпорындар негізінен 1-сұрыпты әкті талап етеді, көптеген зауыттардың белсенділігі 91 – 94 % болатын жоғары сапалы әк өндірісіне мүмкіндігі жоқ. Сондықтан металлургтер үшін сапасы жоғары әктің бір бөлігі шектес мемлекеттер – Ресейден, Өзбекстаннан импортталады.

Осылайша, цемент пен әк өндірісінде кәсіпорындар жылына орта есеппен 65 %-ға жүктеліп, парадокс қалыптасты, бұл ретте өндірістік қуаттылық 16,9 млн тонна болса, өндіріс көлемі оның 10,8 млн тоннасын құрады. Осылайша, айырма РФ, ҚХР және ЕАЭО елдерінен келетін импорт болды. Дәл осы импорт отандық кәсіпорындардың өз қуаттарын жылына 13 – 15 млн тонна цемент пен әкке жеткізуге кедергі келтіреді.

2021 жылы "Қазақстан Республикасын индустриялық-инновациялық дамытудың 2015 – 2019 жылдарға арналған мемлекеттік бағдарламасы" орындалғаннан кейін кәсіпорындардың жиынтық жобалық қуаты жылына 16,5 млн тонна цементке жетті, ал жылдық күтілетін ішкі қажеттілік жылына 14 млн тонна болған [4].

Қазақстанның ұлттық қажеттіліктерді қамтамасыз ету үшін шикізат ресурстары мен экспорттық әлеуеті жеткілікті. Қазақстандық өндірушілердің цементі негізінен көршілес Өзбекстан, Ресей, Қырғызстанға экспортталады. Сонымен бірге цемент Ресейдің көрші аймақтарынан импортталады.

Қазақстан Республикасының цемент шығаратын барлық 14 ірі кәсіпорны құрылымы жағынан толық циклді кәсіпорындар болып табылады, 11 кәсіпорынның технологиялық деңгейі қазіргі заманға сай болып табылады, өйткені олар энергия үнемдейтін құрғақ тәсілмен клинкер өндіру бойынша жұмыс істейді.

1.1.2. Технологиялық процесс түрлері бойынша объектілер

Қазіргі уақытта Қазақстан кәсіпорындарында цемент өндірудің екі тәсілі пайдаланылады: құрғақ және ылғалды [7, 8].

Әлемдік практикада да цемент алу үшін жылу шығыны тиісінше 3300 және 5400 кДж/кг клинкер болатын жартылай құрғақ (W ˂ 10 – 12 %) және жартылай ылғалды (W ˂ 15 – 18 %) өндіру тәсілдері [9], сондай-ақ циклонды жылу алмастырғыштарсыз құрғақ тәсіл бойынша жұмыс істейтін пештер қолданылады. Бұл әдістер құрғақ және ылғалды тәсілдер ортасындағы аралық орынға ие.

Цемент саласындағы кәсіпорындарды орналастырудың негізгі факторлары тұтыну және шикізат болып табылады. Біріншісі кәсіпорындардың әлеуетті тұтынушыларға жақын орналасуын көздесе, екіншісі қолжетімді шикізат немесе отын базасының болуына байланысты. Әдетте, цемент зауыттары шикізат карьерлеріне жақын салынады. Ылғалды тәсілде шикізат су қосылып ұсақталады, дайындалады және ылғалдығы 36 – 45 % шикізат шламы күйдіріледі. Құрғақ тәсілде шикізатты бір мезгілде кептіре отырып құрғақ ұнтақтау жүргізіледі, одан әрі ылғалдылығы 1 – 2 %-дан аспайтын түзетілген және орташаланған шикізат ұны күйдіріледі.

Ылғалды тәсілді зауыттар өткен ғасырдың 50 – 60-шы жылдары салынған. Ол кезде КСРО-да отын-энергетикалық ресурстардың құны әлдеқайда төмен болған. Ылғалды тәсіл бойынша көп күш жұмсалып, аз өнім алынады, сондықтан шығыны көп. Сондықтан соңғы онжылдықтарда тек үнемді құрғақ тәсілді зауыттар салынып жатыр (1.6-кесте).

1.1.3. Пайдалану мерзімдері бойынша объектілер

Ылғалды тәсілді үш өндіру зауыты 1952 – 1964 жылдары салынып, 57 – 69 жыл бойы жұмыс істеп келеді (1.6-кестені қараңыз). Осы уақыт ішінде олар бірнеше рет реконструкциялау мен жаңғыртудан өтті.

1.6-кесте. Технологиялық процестің түрлері, пайдалану мерзімі, өндірістік қуаты бойынша объектілер

Р/с №	2010 жылға дейін салынған ылғалды тәсілді зауыттар	Іске қосылған жылы	Пайдалану мерзімі, жыл	Жобалық қуаты, т/жыл	2010 жылы және одан кейін салынған құрғақ тәсілді зауыттар	Іске қосылған жылы	Пайдалану мерзімі, жыл	Жобалық қуаты, т/жыл
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1. "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС	1958	63	1 150 000	1.Vicat "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС	2010	11	1 600 000
2	2. Heidelberg Cement "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС	1964	57	1 400 000	2. "Стандарт Цемент" ЖШС	2010	11	2 000 000
3	3. "Sas-Tobe Technologies" ЖШС	1952	69	470600	3. Steppe Cement "Central Asia Cement" АҚ	2014 (1953)	7	2 200 000
4	-				4. Heidelberg Cement "Шымкентцемент" АҚ	2016 (1958)	7	1 300 000
5	-				5. ХайдельбергЦемент "Каспий Цемент" ЖШС	2013	8	800 000
6	-				5. "Гежуба Шиелі цемент компаниясы" ЖШС	2018	3	1 000 000
7	-				7. "Рудный цемент зауыты" ЖШС	2019	2	500 000
8	-				8. "Көкше-Цемент" ӨБ" ЖШС	2017	4	2 000 000
9	-				9. "Қазақцемент" ЖШС	2014	7	1 000 000
10	-				10. "ACIG" АҚ (Хантау цемент зауыты)	2015	6	500 000
11	-				11. "Alacem" ЖШС (Алматы обл.)	2020	1	1 000 000
12	Ылғалды тәсіл			3 020 600	Құрғақ тәсіл			13 900 000
13	Барлық цемент, 16 920 600 тонна

Құрғақ тәсілді он бір зауыт жаңа болып табылады, олар 2010 – 2020 жылдар аралығында салынған [3], 2021 жылға олардың пайдаланылу мерзімі 1 жылдан 11 жылға дейін болды.

Құрғақ тәсілді тоғыз зауыт жаңадан салынды:

Vicat "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС;

"Стандарт Цемент" ЖШС;

Heidelberg Cement "Каспий Цемент" ЖШС;

"Гежуба Шиелі цемент компаниясы" ЖШС;

"Рудный цемент зауыты" ЖШС;

"Көкше-Цемент" өндірістік бірлестігі" ЖШС;

"Қазақцемент"ЖШС;

"ACIG" АҚ (Хантау цемент зауыты);

"Alacem" ЖШС.

Қазақстан Республикасының цемент зауыттарында клинкерді күйдіруге арналған пештердің 4 түрі орнатылып, жұмыс істеп тұр:

1) ішкі жылу алмастырғыштары бар ылғалды тәсілді ұзын айналмалы пештер – 10 бірлік;

2) екі желілі төрт сатылы циклонды жылу алмастырғышы бар құрғақ тәсілді пеш ("Қарцемент" АҚ № 5 пеш) – 1 бірлік;

3) екі желілі төрт сатылы циклонды жылу алмастырғышы және декарбонизаторы бар құрғақ тәсілді пеш ("Қарцемент" АҚ № 6 пеш) – 1 бірлік;

4) бес сатылы циклонды жылу алмастырғыштары және декарбонизаторлары бар құрғақ тәсілді пештер – 7 бірлік.

Екі зауыт – Heidelberg Cement "Шымкентцемент" АҚ (1958 жылдан бері) және Steppe Cement "Қарцемент" АҚ (1953 жылдан бері) бастапқыда ылғалды тәсілмен жұмыс істеді.

Цемент зауытының аса маңызды сипаттамасы – пеш паркі. "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС-да рекуператорлы тоңазытқыштары бар Ø4х150 м пештері бар 3 айналмалы ылғалды тәсілді пеш және желтартқышты тоңазытқышы бар Ø4,5х170 м 1 пеш орнатылған.

Heidelberg Cement "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС-да желтартқышты тоңазытқыштары бар Ø5х185 м ылғалды тәсілді 2 пеш және рекуператорлық тоңазытқыштары бар Ø4х100 м 2 пеш орнатылған.

2015 – 2020 жылдары "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС-да Ø4х100 м 2 пеште әк күйдіру жүзеге асырылды. Қазіргі уақытта осы зауытта әк өндірісі тоқтатылып, осы пештерде қайтадан клинкер күйдіріледі.

"Sas-Tobe Technologies" ЖШС-да 2 ылғалды тәсілді пеш қолданылады: Ø4х150 м 1 айналмалы пеш және Ø3,6х150 м1 пеш. Бұл кәсіпорында әк жағу үшін табиғи газбен жұмыс істейтін 3 шахта пеші орнатылған.

2020 жылы осы зауыттың Ø3,6х150 м бір айналмалы пеші реконструкцияланып, онда ауық-ауық әк күйдірілді. 2021 жылы зауыт жаңа инвесторлардың басқаруына өтті, олар күрделі жөндеуден кейін айналмалы пешті клинкер күйдіруге ауыстырды.

"Шымкентцемент" АҚ 1958 жылы салынды және бастапқыда Ø4х150 м ылғалды тәсілді пештері бар 6 технологиялық желіден тұрды. 2014 жылы "ылғалды" пештердің 1 және 2-желілерінің орнында орташа шикізат қоймаларын, шикізат диірменін және циклонды жылу алмастырғыштар мен декарбонизаторы бар пешті қамтитын құрғақ тәсіл желісі салынды. Бұл кәсіпорында алғашқы зауыттан төмендегі цехтар мен бөлімшелер қалды:

әктасты екі сатылы ұсақтау бөлімшесі;

клинкер сақталатын жабық қойма;

8 цемент диірмені мен компрессорлық бөлімшесі бар ұнтақтау цехы;

цементті салу және жөнелту цехы бар цемент силостары.

Steppe Cement "Қарцемент" АҚ зауытында бастапқыда 1953 жылы Ø3,6/3,3х150 м айналмалы пештері бар өндірістің ылғалды тәсілінің 4 желісі салынды. 1970-ші жылдардың басында зауыт (шартты түрде Жаңа Қарағанды цемент зауыты) кеңейтілді. Жаңа зауытта Ø7,0; 6,4х95 м 4 сатылы екі тармақты циклонды жылу алмастырғыштары бар (декарбонизаторларсыз) пештері бар құрғақ технологиялы 2 жаңа желі салынды. 2014 жылы бұл 2 пеш реконструкцияланды, ал 1953 жылы салынған ылғалды тәсілді төрт технологиялық желісі бар ескі зауыт толығымен пайдаланудан шығарылды.

Сала кәсіпорындарының жобалық өндірістік қуаты жылына 16 920 600 тонна цементті құрайды. Кәсіпорындарда 23 пеш орнатылған: 10 ылғалды пеш және 13 құрғақ өндіру пеші. Үш кәсіпорында ылғалды тәсіл қолданылады, қалған 11 кәсіпорын цемент алудың құрғақ тәсілін қолдана отырып жұмыс істейді. Бұрын пайдалануға берілген барлық кәсіпорындар жаңғыртудан өтті, қазіргі заманғы техникалық шешімдерді одан әрі енгізу жөніндегі іс-шаралар жоспарланып отыр.

1.1.4. Географиялық тиесілігі бойынша объектілер

Қазақстан Республикасының аумағы орасан зор, оның ауданы – 2 724 900 млн км²[10] құрайды. Сондықтан цемент зауыттарының аумағы бойынша географиялық орналасуы (1.2-сурет) құрылысшылар сатып алатын цемент бағасындағы көлік шығындарының үлесіне айтарлықтай әсер етеді.

Айталық, Ресейдің ЕҚТ анықтамалығының мәліметтері бойынша [9] 2000 жылы Ресей Федерациясында цемент бағасында тасымалдау шығындарының үлесі 10 % құрады, ал 2014 жылы ол айтарлықтай өсті және 20 – 30 % құрады. Тұтынушыға цемент жеткізу үшін көлік түрінің үлесі де өзгерді. 2009 жылы темір жолмен цементтің шамамен 28 %-ы, ал 2014 жылы 31 %-ға жуығы жеткізілді, яғни шамалы өскен. 2014 жылы Ресейде автокөлікке қатысты жағдай айтарлықтай өзгерді – цементті автокөлікпен жеткізу көлемі 41 – 42 %-дан (2009 ж.) 72 – 73 %-ға дейін (2014 ж.) 30 %-ға өсті [9]. Қазақстан Республикасында да жағдай осындай.

Цементпен Оңтүстік Қазақстан жақсы қамтамасыз етілген. Мұнда жалпы өндірістік қуаты 6,370 млн тонна болатын 6 цемент зауыты бар.

Бұған қарамастан, аса ірі тұтынушылардың бірі – Алматы қаласы "Стандарт Цемент" ЖШС және "Шымкентцемент" АҚ-дан 700 км және "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС-дан 480 км қашықта орналасқан.

Облыс орталығы Талдықорған қаласы "Стандарт Цемент" ЖШС және "Шымкентцемент" АҚ-дан 950 км, "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС-дан 720 км қашықта орналасқан. Бұл цемент сияқты көп тонналы құрылыс материалын тасымалдау үшін өте ұзақ қашықтық. "Стандарт Цемент" ЖШС зауытының жеке вагон паркінде 300 хоппер-цемент тасығыш бар [11].

"Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС-да цемент өндіру 2018 жылы 1,54 млн тоннаны, 2019 жылы 1,55 млн тоннаны құрады. Зауытта 400 хоппер-цемент тасығыш бар. 2018 жылы 412 мың тонна, 2019 жылы 450 мың тонна цемент шетелге жеткізілді [12].

Шығыс Қазақстан цементпен мейлінше жақсы қамтамасыз етілген, онда үш зауыт жұмыс істейді: "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС, "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС және "Қазақ Цемент" ЖШС. Облыс орталығы Өскемен қаласына ең жақын орналасқан цемент зауыты – "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС Октябрьский кентінде, шамамен 90 км жерде орналасқан. Тұтынушыларға цементті темір жолмен, автокөлікпен, Ертіс өзені арқылы су көлігімен Павлодар облысына және Бұқтырма су қоймасы арқылы облыстың шығысы мен оңтүстігіне тасымалдауға болады.

Орталық Қазақстанда республиканың елордасы Астана қаласына ең жақын "Central Asia Cement" АҚ цемент зауыты шамамен 160 км, ал "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС шамамен 700 км орналасқан. "Көкше-Цемент" өндірістік бірлестігі" ЖШС Астана қаласынан шамамен 330 км қашықта (темір жол бойында) орналасқан.

Ірі өнеркәсіптік орталық – Жезқазған қаласына жақын "Central Asia Cement" АҚ зауыты 550 – 560 км қашықта орналасқан.

Батыс және Солтүстік Қазақстанда тек үш зауыт жұмыс істейді: "Каспий Цемент" ЖШС, "Рудный цемент зауыты" ЖШС, "Көкше-цемент" ӨБ" ЖШС. Бұл өңірлер цементпен дұрыс қамтамасыз етілмеген. Облыс орталықтары мен ірі қалалар – Орал, Ақтөбе, Атырау, Павлодар, Петропавл, Арқалық қалаларына жақын цемент зауыттары 600 – 1200 км қашықта орналасқан. Сондықтан бұл аймақта цементтің бір бөлігі Ресей Федерациясының ең жақын цемент зауыттарынан импортталады. Жергілікті құрылыс компанияларының отандық цементті пайдалануы үшін Қазақстан Үкіметі бөгеу шараларын қабылдап жатыр.

Солтүстік Қазақстанда қуаты 0,5 млн тонна шағын Рудный зауыты және "Көкше-Цемент" өндірістік бірлестігі" ЖШС жұмыс істейді. Жобалық қуаты жылына 2 млн тонна бола тұра, бұл зауыт 2018 жылы бар-жоғы 435 мың тонна, 2019 жылы 448 мың тонна цемент шығарды, яғни өндірістік қуаттың 21,75 – 22,4 %-ы ғана жұмыс істеген [13]. 2020 жылдың 9 айында кәсіпорын 570,1 мың тонна клинкер және 644,3 мың тонна цемент шығарды. [14]. Зауыт ЦЕМ I 42,5 Б; ЦЕМ I 32,5 Н; ЦЕМ II/А-Ш 32,5 Б, сондай-ақ ПЦ400-Д20 және ПЦ400 Д0 типті жалпы құрылыс цементтерін шығарады [13]. Бұл зауытта бес сатылы циклонды жылу алмастырғыштары және өлшемдері Ø5,25х62 м, өнімділігі 5500 т /тәул [7] декарбонизаторы бар Қазақстандағы ең қуатты пеш орнатылған.

1.1.5. Өндірістік қуаттары бойынша объектілер

Өндірістік қуаттары бойынша объектілер (1.7-кесте) былайша сипатталады: 3 зауыттың өндірістік қуаты 1 млн тоннадан аз, 11 зауыттың өндірістік қуаты 1 млн тоннадан астам, оның ішінде қуаты 2 млн тонна және одан көп 3 зауыт бар. Түрлі себептерге байланысты соңғы 10 жылда Қазақстанның аталған үш зауытының (екі миллион шығаратын) ешқайсысында цемент өндіру көлемі жобалық 2 млн тоннаға жеткен жоқ.

1.7-кесте. Өндірістік қуаттары бойынша цемент өндіру объектілері

Р/с №	Қуаты жылына 1 млн тоннадан аз зауыттар	Жобалық қуаты, т/жыл	Қуаты жылына 1 млн тонна және одан көп зауыттар	Жобалық қуаты, т/жыл
1	2	3	4	5
1	"Sas-Tobe Technologies" ЖШС	470 600	1. "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС	1 150 000
2	Heidelberg Cement "КаспийЦемент" ЖШС	800 000	2. Heidelberg Cement "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС	1 400 000
3	"Рудный цемент зауыты" ЖШС	500 000	3. Vicat "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС	1 600 000
4	Жиыны:	1 770 600	4. "Central Asia Cement" Steppe Cement АҚ	2 200 000
5	-		5. Heidelberg Cement "Шымкентцемент" АҚ	1 300 000
6	-		6. "Гежуба Шиелі цемент компаниясы" ЖШС	1 000 000
7	-		7. "Стандарт Цемент" ЖШС	2 000 000
8	-		8. "Көкше-Цемент" ӨБ ЖШС	2 000 000
9	-		9. "Қазақ Цемент" ЖШС	1 000 000
10	-		10. "ACIG" АҚ (Хантау цемент зауыты)	500 000
11	-		11. ТОО "Alacem"	1 000 000
12	-		Жиыны:	15 650 000
13	Жиыны: 16 920 600 т

1.1.6. Шығаратын өнім түрлері бойынша объектілер

Цемент өндіру 14 ірі зауытта, клинкер 1 зауытта, әк 2 зауытта (қазіргі уақытта 1 зауытта) жүзеге асырылады (1.8-кесте). Цемент шығаратын кәсіпорындардың жалпы қуаты 16 920 600 тонна.

1.8-кесте. Шығаратын өнім түрлері бойынша цемент өндіретін объектілер

Р/с №	Цемент шығаратын зауыттар	Қуаты, т/жыл	Клинкер шығаратын зауыттар	Қуаты, т/жыл	Әк шығаратын зауыттар	Қуаты, т/жыл
1	2	3	4	5	6	7
1	"Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС	1 150 000	Steppe Cement "Қарцемент" АҚ	1 800 000	"Sas-Tobe Technologies" ЖШС	175 200
2	Heidelberg Cement "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС	1 400 000			"Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС *	20000 - 25000
3	"Sas-Tobe Technologies" ЖШС	470 600
4	Vicat "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС	1 600 000
5	Steppe Cement "Central Asia Cement" АҚ	2 200 000
6	Heidelberg Cement "Шымкентцемент" АҚ	1 300 000
7	Heidelberg Cement "КаспийЦемент" ЖШС	800 000
8	"Гежуба Шиелі цемент компаниясы" ЖШС	1 000 000
9	"Рудный цемент зауыты" ЖШС	500 000
10	"Стандарт Цемент" ЖШС	2 000 000
11	"Көкше Цемент" ӨБ" ЖШС	2 000 000
12	"Қазақ Цемент" ЖШС	1 000 000
13	"ACIG" АҚ (Хантау цемент зауыты);	500 000
14	"Alacem" ЖШС	1 000 000
15	Жиыны:	16 920 600		1 800 000

* "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС 2018 – 2019 жылдары 20 – 25 мың тоннадан әк өндірді, 2020 жылы әк шығаруды тоқтатты.

Бір зауыт – Steppe Cement "Қарцемент" АҚ клинкер шығарады, қуаты – 1 800 000 тонна. Осы клинкерден Steppe Cement "Central Asia Cement" АҚ цементті ұнтақтайды.

Екі зауыт – "Sas-Tobe Technologies" ЖШС және "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС цементпен қатар әк өндіреді.

2020 жылы "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС әк өндірген жоқ. № 2 пеш (100 м) қайтадан цемент клинкерін күйдіруге ауыстырылды.

Қазақстанның цемент зауыттары жалпы құрылыс цементін және арнайы цемент шығарады: портландцементтер, минералды қоспалары бар портландцементтер, қож-портландцементтер, сульфатқа төзімді портландцементтер, тампонаждық, жол цементтері және хризотилцемент бұйымдарына арналған портландцементтер (1.9-кесте).

Қазақстандық цемент зауыттарында жалпы құрылыс цементіне қатысты: МемСТ 31108 Жалпы құрылыс цементтері. Техникалық шарттар [15] қолданылады.

Жалпы құрылыс цементінен басқа арнайы цементтердің бірнеше түрі шығарылады. Арнайы сульфатқа төзімді цементтерді шығару МемСТ 22266 [17], тампонажды цементтер – МемСТ 1581 [18], жол цементтері – МемСТ 33174 [19] бойынша жүзеге асырылады.

1.9-кестенің деректерінен көріп отырғанымыздай, Қазақстан Республикасында ЦЕМ IV класты пуццоланды және ЦЕМ V композициялық цементінің, пуццолан минералды қоспалары бар, глиежді немесе күйдірілген тақтатасты, микрокремнеземді портландцементтің өндірісі мүлдем жоқ. Микрокремнезем қоспалары бар цементті "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС және Heidelberg Cement "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС зауыттары шығара алар еді, өйткені Шығыс Қазақстанда микрокремнеземнің ағымдағы шығымы мен қорлары бар.

Күлі бар ЦЕМ II/А-К(Ш-И-З) 42,5 Н портландцементті Қызылорда ЖЭО-ның күл қожын пайдалана отырып, "Гежуба Шиелі цемент компаниясы" ЖШС ғана шығарады (1.9-кестені қараңыз). Дегенмен күл-қож қоры Қазақстан Республикасының көптеген өңірлерінде молынан бар.

Осылайша, Қазақстан Республикасында көп компонентті цемент шығару, цементтегі клинкердің үлесін азайту және осының есебінен атмосфераға СО2 шығарындыларының көлемін азайту үшін елеулі мүмкіндіктер бар. Алайда цемент зауыттары белсенді минералды қоспаларды енгізу және цементтегі клинкердің үлесін азайту мүмкіндіктерін пайдаланбайды.

Қазақстан Республикасы көмірсутек шикізатын өндіру көлемі бойынша әлемнің жетекші елдерінің қатарына кіретіндіктен, жоғары сапалы тампонаждық материалдарды алу технологиясын әзірлеу және шығару маңызды мәнге ие болып отыр.

Отандық және шетелдік стандарттардың талаптарын қанағаттандыратын жоғары сапалы тампонажды цемент өндірісі "Стандарт Цемент" ЖШС, "Шымкентцемент" АҚ, "Гежуба Шиелі цемент компаниясы" ЖШС-да жолға қойылған.

1.9-кесте. Объектілер бойынша шығарылатын өнім ассортименті

Р/с №	Цемент шығаратын зауыттар	Шығарылатын өнім ассортименті
1	2	3
1	"Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС	ЦЕМ II/А-Ш 32,5 Н; ЦЕМ II/А-Ш 42,5 Н; ЦЕМ I 42,5 Н; ЦЕМ I 42,5 Б; ЦЕМ II/А-И 32,5 Н; ЦЕМ II / А-П 32,5 Н; ПЦ 500 Д0; ПЦ 400 Д0; ПЦ 400 Д20; МемСТ 22266 бойынша - ЦЕМ I 32,5 Н СС; ЦЕМ II 42,5 Н СС; ЦЕМ I 32,5 Н ДП; ЦЕМ I 42,5 Н ДП.
2	Heidelberg Cement "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС	ЦЕМ II/А-Ш 42,5 Н; ЦЕМ I 42,5 Н; ПЦ 500 Д0; ПЦ 500 Д0-Н; ЦЕМ I 42,5 Н СС ;
3	"Sas-Tobe Technologies" ЖШС	ПЦ 400 Д0; ПЦ 400 Д20; ПЦ 400 Д30; ПЦ 300 Д40 ; ЦЕМ II 42,5 Н СС
4	Vicat "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС	ЦЕМ II / В-И 32,5 Н; ЦЕМ I 42,5 Н; ЦЕМ I52,5Н
5	Steppe Cement "Central Asia Cement" АҚ	ЦЕМ II/А-Ш 42,5 Н; ЦЕМ I 42,5 Н; ЦЕМ II/В-Ш 32,5 Н; ПЦ 500 Д0 Н; ПЦ 400 Д0-Н; ПЦ 400 Д20-Н; ШПЦ 300 Д20-80
6	Heidelberg Cement "Шымкентцемент" АҚ	ЦЕМ II/А-Ш 42,5 Н; ЦЕМ I 42,5 Н; ЦЕМ II / В-Ш 32,5 Н; ПЦ 500 Д0 Н; ПЦ 400 Д0-Н; ШПЦ 300 Д20-80 ; ЦЕМ I 42,5 Н СС ; ПЦТ I-G-CC-1
7	Heidelberg Cement "КаспийЦемент" ЖШС	ЦЕМ II/В-И32, 5Н; ЦЕМ I 42,5 Н; ЦЕМ II / а-К(Ш-Ц) 42,5 Н; ЦЕМ I 42,5 Н СС ;
8	"Гежуба Шиелі цемент компаниясы" ЖШС	ЦЕМ I 52,5 Н ; ЦЕМ II/А-Ш 32,5 Н; ЦЕМ II / А-Ш 42,5 Н; ЦЕМ II / В-К(Ш-И) 32,5 Б; ЦЕМ II/А-К(Ш-И-З) 42,5 Н; ЦЕМ I 42,5 Н СС ; ПЦТ I-G-CC-1
9	"Рудный цемент зауыты" ЖШС	ПЦ 500 Д0; ПЦ 400 Д0; ПЦ 400 Д20; ЦЕМ I 42,5 Н; ЦЕМ I 32,5 Н; ЦЕМ II / А-Ш 32,5 Н;
10	"Стандарт Цемент" ЖШС	ЦЕМ I 32,5 Н; ЦЕМ I 42,5 Н; ЦЕМ I 52,5; ЦЕМ II/А-Ш 32,5 Н; ЦЕМ II/А-Ш 42,5 Н; ЦЕМ II / В-Ш 32,5 Н; ЦЕМ I 32,5 Н СС; ЦЕМ I 42,5 Н СС; ПЦТІ-G-CC-1

Қатаю шарттарына сәйкес құрылыс әгі ауада қатаятын әк және гидравликалық әк болып бөлінеді.

Ауада қатаятын әктің келесі түрлері бар:

сөндірілмеген кесек әк;

сөндірілмеген ұнтақталған әк;

гидратты әк (үлпек);

езілген әк [3].

Сөндірілмеген кесек әк – бұл әртүрлі көлемдегі кесектер қоспасы. Химиялық құрамы бойынша ол толығымен СаО және MgО-дан тұрады, СаО мөлшері басым.

Магний оксидінің құрамына байланысты: құрамында MgO мөлшері 5 %-ға дейін кальцийлік әк; магнезиялық әк, онда MgO мөлшері 5 – 20 % және MgO мөлшері 20 – 40 % доломиттік әк болады.

Магний оксидінің қоспасы әктің қасиеттерін өзгертеді: магнезиялық әк (MgO 5 – 20 %) баяу сөніп, жылуды аз шығарады және доломиттік әк сияқты (MgO 20 – 40 %) сазды және құмды қоспалар төмен болып, гидравликалық қасиеттерді көрсетеді. Соңғысы магний гидроксидінің Са(OH)₂-мен салыстырғанда ерігіштігінің төмендеуінен туындайды.

1.1.7. Қазақстанның шикізат базасы

Қазақстанның жер қойнауы цемент пен әк өндіруге арналған шикізатқа бай.

Портландцементті клинкер өндіру үшін негізінен карбонатты, сазды жыныстар мен түзеткіш компоненттер қолданылады (әдетте, басқа өндірістердің құрамында темір бар қалдықтары). Шикізат қоспасы клинкердің берілген химиялық-минералогиялық құрамын қамтамасыз етуге тиіс [7].

ОРГПРОЕКТЦЕМЕНТ Шымкент бөлімшесінің деректері бойынша [20] және зауыттық деректер бойынша табиғи шикізаттың химиялық құрамы негізінен мынадай болады (1.10-кесте).

1.10-кесте. Табиғи шикізаттың химиялық құрамы

Р/с №	Материал	Химиялық құрамы, %
Р/с №	Материал	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	Na₂O	K₂O	С1^-	АҰП
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Әктас	3,76-6,75	0,47-2,0	0,36-1,47	49,8-55,15	0,2-1,48	0,1-1,1	0- 0,28	0- 0,18	0,01-0,031	39,65-41,16
2	Сары топырақ	40,02-56,01	8,53-13,47	2,81-4,65	9,35-21,62	1,78-3,89	0,16-0,61	1,05-1,84	2,31-2,80	0,011	12,07-19,91
3	Бор	1,5	0,5	0,3	52,4	1,0	0,4	0,06	0,1	0,04	42,8
4	Құм	75,72-97,4	1,1-6,7	0.4-2,03	0,1-1,79	0.05-4,89	0,05-0,51	0,01-0,88	0,05-2,39	0,046	0,3-5,5
5	Темір кені	19,71-21,98	2,30-10,4	60,68-66,34	1,73-2,48	0,9-1,53	0,18-0,35	0,44	0,17	-	2,45-4,8

Цемент өнеркәсібі үшін мынадай қасиеттері бар шикізат оңтайлы:

шикізат қоспаларын компоненттердің ең аз санынан дайындауға мүмкіндік беретін негізгі клинкер түзетін оксидтердің құрамы осындай болғанда химиялық құрамының тұрақтылығы;

ұнтақталуы, реакциялық қасиеті және күйдірілуі жоғары;

шикізат компоненттерінің негізгі компоненттерінің диссоциациялану реакцияларының температуралық аймақтары клинкер түзілу барысына рекристаллизациялық процестердің әсерін төмендету мақсатында бір-біріне барынша жақын болуға тиіс;

шикізаттың физикалық қасиеттері (табиғи ылғалдылық, басқа химиялық құрамның кристалды қосындыларының құрылымы мен болуы) ең аз энергия шығынымен сапалы клинкер алуды қамтамасыз етуге тиіс [21].

Шикізат сапасын бағалау негізінен екі белгі бойынша жүргізіледі: химиялық құрамы және физикалық қасиеттері. Физикалық қасиеттердің ішінде шикізаттың ылғалдылығы, жұмсақ жыныстардың гранулометриялық құрамы, олардың суда бөгу қабілеті, қатты жыныстардың беріктігі мен ұнтақталуы, минералогиялық құрамы мен құрылымы, бөтен қоспалардың болуы – саздағы тастар, әктастағы кремний ойықтары маңызды. Саз үшін икемділік – пештен тозаң шығаруды азайту үшін аса берік түйіршіктер түзу мүмкіндігі маңызды. Кен орнының жайылуы мен тереңдігіне орай шикізат материалдарының химиялық құрамы мейлінше біркелкі болуға тиіс.

Жоғары сапалы клинкер алу үшін алюминосиликатты компоненттегі SiO ₂/A1₂O₃оңтайлы қатынасы 3,5 – 3,8, бірақ 4-тен жоғары емес. Бұл ретте қатаюдың ең бастапқы кезеңдерінде беріктікті қамтамасыз ететін С₃А оңтайлы түзілуі қамтамасыз етіледі. Саз компонентіндегі (80 мкм-ден астам) ірі кристалды кварц өте зиянды, 1250 – 1450 ^оС температурада оның СаО-мен өзара әрекетке түсуі қиын, бұл оның құрылымының қатаң реттелуіне байланысты [22].

Шикізатта МgO және SO₃қосалқы оксидтерінің болуы (гипс, сілтілі металл сульфаттары немесе сульфидтер түрінде) регламенттеледі, ал ТіО₂, Р₂O_5, R₂O, Мn₂О₃, Сг₂O₃регламенттелмейді. R₂O сілтілері аз мөлшерде болса да зиянды, оңтайлы концентрациядағы басқа қоспалар жағымды рөл атқарады, клинкердің синтезін жеңілдетеді (МgO, Мn₂O₃) немесе цементтің гидравликалық белсенділігін арттырады (P₂O₅, Сr₂O₃, TiO₂). Клинкердегі МgО құрамы 5 %-ға дейін регламенттелген, басқа оксидтер регламенттелмеген. Клинкердегі сілтілердің құрамы 0,75 – 1,0 %, Р₂О₅– 1 – 2 %, Мп₂О₃– 4 %, Сг₂O₃1,5 %-дан аспауға тиіс.

Шикізат шихтасы мен клинкердегі зиянды және қошталмайтын оксидтер құрамының шекті мәндері [7] 1.11-кестеде келтірілген.

Карбонатты жыныстар шикізат шихтасына кальций оксидін, саз SiO₂, A1₂O₃, Fe₂O₃ оксидтерін енгізеді. Темір оксидінің жетіспеушілігінен үшінші компонент – түзеткіш темір қоспасы – пирит өртендісі (күкірт қышқылын өндірудің жанама өнімі), мойындық тозаңы (домна пешінен шығару), нашар темір кені, қызыл шлам (алюминий өндірісінің қалдығы) енгізіледі. Кейбір жағдайларда силикат модулінің мөлшерін түзету үшін кремний қоспалары – кварц құмы енгізіледі, ол шикізат қоспасына SiO₂жетіспейтін мөлшерде қосылады.

1.11-кесте. Шикізат шихтасы мен клинкердегі зиянды және қошталмайтын оксидтер құрамының шекті мәндері

Р/с №	Көрсеткіштер	Ұтымды шекті мәндер
Р/с №	Көрсеткіштер	Шикізат шихтасы*	Клинкер
1	2	3	4
1	Қанықтыру коэффициенті	0,80 - 0,92/1,03-1,07	0,88 - 0,95
2	Силикат модулі	1,90 - 2,60/2,02 - 2,60	1,90 - 3,00
3	Сазтопырақ модулі	0,90 - 1,60/0,90 - 1,50	0,90 - 2,00
4		Оксидтердің болуы, %
5	MgO, артық емес	3,2/3,1	5,00
6	SO₃	1,00/0,80	1,50
7	R₂O = Na₂O + 0,658K₂О, артық емес	0,80/1,70	1,20
8	Сl^-хлор иондары, артық емес	0,015 түтін газдарының байпасы болмаған кезде
9	ТіО₂, артық емес	1,30/1,30	2,0
10	Р₂О₅, артық емес	0,30/0,30

* күлсіз отын/күлі бар отын (көмір).

Карбонатты жыныстарға әктас, бор, мәрмәр, әктас-ұлутас жынысы, әк туфы жатады. Олардағы қоспалар сазды заттар, доломит, кварц, гипс болып табылады. Балшық қоспалары зиянды емес. Доломит пен гипстің жоғары мөлшерде болуы қошталмайды, өйткені клинкердегі МgO құрамы 5 %-дан аспауға тиіс [7]. Шикізат қоспасындағы карбонатты жыныстың пайыздық қатынасы 70 – 80 % құрайды. Әктас пен бор – шөгінді жыныстар. Әктас пен бордағы қоспалар саздың алюминосиликатты минералдары, кварц, опал, халцедон, темір оксидтері, гипс, пирит (Fe₂S), фосфорит (апатит), барит (ВаЅО₄), магний карбонаты (доломит) болып табылады.

Сазды жыныстар – бұл сумен араласқан кезде икемді болатын майда түйіршікті табиғи топырақты материал. Оларға саздың өзі, аргиллит, тақтатас, сары топырақ, бентонит, саздақ жатады.

Тақтатастар – бұл тас жынысы, саздың қайта кристалданған өнімі. Сары топырақ – кварц, дала шпаты, слюдалар, каолинит, кальциттің тозаң тәрізді бөлшектерінен тұратын борпылдақ топырақты жыныс. Оның икемділігі шамалы. Сары топырақты негізінен Орта Азия мен Қазақстан зауыттары пайдаланады. Саздақ – құрамында кварцтың қомақты (40 % дейін) мөлшері бар саз. Сазды тақтатастар – қосынды минералдар бағдарлы орналасқан, тақтатасы жұқа қатпарлы және жақсы көрініп тұратын, жұқа пластиналарға оңай бөлінетін қатты, тығыз тау жыныстары.

Сонымен қатар әр геологиялық формацияға және карьерге байланысты шикізат, сондай-ақ балама шикізат құрамында металдар, органикалық және басқа қосылыстар (хлор, фтор, пирит сияқты сульфидтер және т. б.) сияқты маңызды емес элементтер болуы мүмкін, олар концентрациялар шамадан тыс және/немесе пештің жұмыс жағдайлары қолайлы болған кезде түзіледі, атмосфераға шығарылатын металдар (мысалы, сынап, қорғасын, хром, мыс және т. б.), жалпы органикалық көміртек, хлор және фторлы сутегі, күкірт диоксиді, диоксиндер мен фурандар және т. б.

Мысал ретінде және ақпараттық мақсатта 1.12-кестеде саз бен әктастың әрқилы типтеріндегі металдардың орташа құрамы көрсетілген.

1.12-кесте. Саз бен әктастың әрқилы типтеріндегі металдардың орташа құрамы [23]

Р/с №	Элементтер		Саз және аргиллит	Әктас, мергель және бор	Шикізат ұны
Р/с №	Элементтер		мг / кг (құрғақ зат бойынша)
1	2	3	4	5	6
1	Сүрме	Sb	Деректер жоқ	1 - 3	<3
2	Күшән	As	13 - 23	0,2 - 20	1 - 20
3	Бериллий	Be	2 - 4	0,05 - 2	0,1 - 2,5
4	Қорғасын	Pb	10 - 40	0,3 - 21	4 - 25
5	Кадмий	Cd	0.02 - 0.3	0,04 - 0,7	0,04 - 1
6	Хром	Cr	20 - 109	1,2 - 21	10 - 40
7	Кобальт	Co	10 - 20	0.5 - 5	3 - 10
8	Мыс	Cu	Деректер жоқ	3 - 12	6 - 60
9	Марганец	Mn	Деректер жоқ	<250	100 - 360
10	Никель	Ni	11 - 70	1,5 - 21	10 - 35
11	Сынап	Hg	0,02 - 0,15	<0,01 - 0,13	0,01 - 0,5
12	Селен	Se	Деректер жоқ	1 - 10	<10
13	Теллур	Те	Деректер жоқ	<4	<4
14	Таллий	Tl	0,7 - 1,6	0,05 - 1,6	0,11 - 3
15	Ванадий	V	98 - 170	4 - 80	20 - 102
16	Қалайы	Sn	Деректер қолжетімсіз	<1 - 5	<10
17	Мырыш	Zn	59 - 115	10 - 40	20 - 47

Қазба материалдарды ауыстыру үшін қолданылатын балама шикізатта да (қалдықтарда) (мысалы, пайдаланылған пішіндеу құмы, техникалық әк, әк шламдары, колчедан қожы, темір қожы, мыс қожы, ұшпа күл, өндірістік қызметтен және қалалық суларды тазартудан түзілген шламдар, өсімдіктер және т. б.) осылай болуы мүмкін (4.9-бөлімді қараңыз).

Әлемнің кейбір елдерінде балама материалдар (қалдықтар) үшін шекті мәндерді жекелеген рұқсаттар үшін немесе белгілі бір елдегі бүкіл цемент секторы үшін билік белгілейді (мысалы, төмендегі кестеде шикізат ретінде пайдаланылатын қалдықтар үшін шекті мәндер көрсетілген) [24].

Жанғыш және басқа да қалдықтардағы түрлі металдардың ықтимал құрамы 1.13-кестеде келтірілген.

1.13-кесте. Қалдықтардағы түрлі металдардың шамамен алғандағы құрамы^*

Р/с №	Элемент		Шамамен алғандағы мән [құрғақ заттың мг/кг]
			Жанғыш қалдықтарға арналған А бағаны (сол жақта: мг/МДж-да; оң жақта: мг/кг-да, 25 МДж /кг-ның төменгі жылу шығару қабілетіне қарай)		Балама шикізат ретінде пайдаланылатын қалдықтарға арналған B бағаны	Портландцемент өндіру кезінде ұнтақтау сатысында компоненттер ретінде пайдаланылатын қалдықтарға арналған С бағаны
			мг/МДж	мг/кг	мг/кг	мг/кг
1	2	3	4	5	6	7
1	Күшән	As	0,6	15	20	30
2	Сүрме	Sb	0.2	5	5	5
3	Барий	Ba	8	200	600	1000
4	Бериллий	Be	0,2	5	3	3
5	Қорғасын	Pb	8	200	50	75
6	Кадмий	Cd	0,08	2	0.8	1
7	Хром	Cr	4	100	100	200
8	Кобальт	Co	0,8	20	30	100
9	Мыс	Cu	4	100	100	200
10	Никель	Ni	4	100	100	200
11	Сынап	Hg	0,02	0,5	0,5	0,5
12	Селен	Se	0,2	5	1	5
13	Күміс	Ag	0,2	5	-	-
14	Таллий	Tl	0,12	3	1	2
15	Ванадий	V	4	100	200	300
16	Мырыш	Zn	16	400	400	400
17	Қалайы	Sn	0,4	10	50	30

* 1.13-кестеге ескертпе:

А бағаны отын ретінде пайдаланылатын қалдықтарға қолданылады, олар айналмалы пеш клинкерінің шығысындағы негізгі қыздырғышқа немесе айналмалы пештің кіреберісіне енгізіледі. A бағанындағы индикативті мәндер [мг/МДж] қалдықтардың төмен калориялық құндылығына негізделген. Нақтылық үшін 25 МДж/кг төмен калориялық қуатқа негізделген [мг/кг қалдықтардағы] шамамен алғандағы мәндер де келтірілген. 25 МДж/кг мәні көмірдің калориялық құндылығына сәйкес келеді. Егер қалдықтардың калориялық мәні 25 МДж/кг-нан төмен немесе одан жоғары болса, ауыр металдардың рұқсат етілген мөлшері пропорционалды түрде өзгереді;

В бағаны клинкер өндіруде балама шикізат және түзеткіш шикізат ретінде пайдаланылатын қалдықтарға жатады. Бұл қалдықтар жиі қолданылатын шикізаттың бір бөлігін алмастырады немесе шикізат ұнының құрамын, яғни кальций, темір, кремний немесе алюминий құрамын түзету үшін қолданылады;

С бағаны портландцемент өндіруде ұнтақтау сатысында компоненттер ретінде пайдаланылатын қалдықтарға жатады. Портландцементтің 90 – 95 %-ы ұнтақталған цемент клинкерінен және 5 – 10 %-ы гипстен, сондай-ақ ұнтақтау сатысында қосылған басқа компоненттерден тұрады).

Кейбір цемент зауыттарында пирит өртенділерінің жетіспеушілігіне байланысты құрамында темір бар қоспалар ретінде негізінен FeO түрінде темірі бар түсті металлургияның түйіршікті қожы қолданылады. Кейбір технологиялық қасиеттері бойынша қож өртендіге қарағанда жақсы: олар тозаң шығармайды, бункерлерде қатып қалмайды, бірақ олар өте қатты, нашар ұнтақталады, олардағы темір мөлшері аз, сондықтан шығын да көп жұмсалады.

Карбонатты шикізат ретінде барлық қазақстандық зауыттар әктасты пайдаланады, тек "Каспий Цемент" ЖШС жұмсақ карбонатты жыныс – борды пайдаланады (1.14-кесте). Алюмосиликатты компонент ретінде саз, сары топырақ, саздақ немесе сазды тақтатастар қолданылады.

1.14-кесте. Клинкер мен цемент алу үшін Қазақстан зауыттарында пайдаланылатын табиғи шикізат материалдары мен техногендік өнімдер

Р/с №	Клинкер өндіруге арналған			Цемент өндіруге арналған
Р/с №	Карбонатты компонент	Сазды (алюмосиликатты) компонент	Түзету қоспасы	Минералды қоспа	Қатаюды реттегіш
1	2	3	4	5	6
1	табиғи шикізат
1.1	әктас бор	балшық сары топырақ саз балшықты тақтатас саздауыт	темір кені құм	әктас бор	гипс тас
2	техногендік шикізат
2.1	фосфор қожы домна қожы	фосфор қожы домна қожы	күйік мыс балқыту қожы қорғасын қожы	фосфор қожы домна қожы күлқож	фосфогипс

Темірлі түзеткіш қоспа ретінде пирит өртендісі, темір кені, мыс балқыту немесе қорғасын қожы қолданылады. Пирит өртенділері – колчедандарды күйдіргеннен кейінгі күкірт қышқылы өндірісінің қалдығы. Пирит өртенділері негізінен күкірттің (1 – 2 %), мыстың (0,33 – 0,47 %), мырыштың (0,42 – 1,35 %), қорғасынның (0,32 – 0,58 %) аздаған қоспалары бар темірден (40 – 63 %) және басқа металдардан тұрады [27].

Кейбір кәсіпорындар – "Стандарт Цемент" ЖШС, "Гежуба Шиелі Цемент" ЖШС, "Каспий Цемент" ЖШС – силикат модулінің шамасын қажетті белгіленген мәндерге жеткізу үшін басқа да түзеткіш қоспаны – кварцты құмды пайдаланады [26]. Шикізат шихтасының құрамындағы әктастың үлесі 70 – 80 %, алюмосиликатты немесе сазды құрамда 20 – 30 %, түзеткіш қоспада 3 – 5 % құрайды.

Цементтің қатаю мерзімін реттеу үшін цементті ұнтақтаған кезде қоспа ретінде Жамбыл, Индербор кен орнының (Атырау облысы) және ішінара Бағаналы кен орнының (Түркістан облысы) табиғи гипс тасы пайдаланылады.

Әктас карьерлері анағұрлым қашықтық орналасқан "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС-да – 88 км, "Стандарт Цемент" ЖШС-да – 45 км, "Шымкентцемент" АҚ-да – 30 км тасымалдау теміржол арқылы жүзеге асырылады. Басқа зауыттарда әктас карьерлері 2 – 10 км қашықтықта орналасқан, тасымалдау автосамосвалдармен жүзеге асырылады. Сазды шикізатты жеткізу қашықтығы 2 – 14 км құрайды, тасымалдау негізінен автосамосвалдармен жүргізіледі. "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС зауытында саз гидротранспорты ішінара пайдаланылады.

Шикізаттың балама түрлері. Барлық цемент зауыттары белсенді минералды қоспа ретінде МемСТ 3476 бойынша домналық және электротермофосфорлы түйіршіктелген қожы пайдаланады [27].

Технологиялық шикізат қоры едәуір болғанына қарамастан, цемент зауыттары өз жұмыстарының тиімділігін арттыру үшін оларды барынша пайдалануға тырыспайды. Бұл бірнеше себептерге байланысты:

қалдықтардың сату бағасының жоғарылығы;

техногенді шикізатты зауытқа жеткізудің көліктік шығындарының жоғарылығы;

зауыттардың техногендік шикізатты кәдеге жарату, технологиялық процестің параметрлерін қайта баптау және т.б. бойынша жаңа проблемалармен айналысқысы келмеуі немесе қызығушылығының болмауы.

Қазақстанның қалдықтармен жұмыс істеу саласындағы мемлекеттік саясаты Қазақстан Республикасының "жасыл" экономикаға көшуі жөніндегі тұжырымдамада айқындалған және қалдықтарды бөлек жинауды енгізуге, қалдықтарды қайта өңдеу секторын дамытуға, оның ішінде мемлекеттік-жекешелік әріптестік арқылы қайталама шикізаттан өнім алуға бағытталған. Тұжырымдамаға сәйкес 2030 жылға қарай қалдықтарды қайта өңдеу үлесі 40 %-ға дейін, 2050 жылға қарай 50 %-ға дейін жетуге тиіс [28].

2019 жылы тұрмыстық қатты қалдықтарды өңдеу үлесі 14,9 % құрап (2018 жылмен (11,5 %) салыстырғанда), 3,4 %-ға артты.

Табиғат пайдаланушылардың қалдықтарын түгендеу жөніндегі есептер негізінде қалыптастырылған Қоршаған ортаны қорғаудың бірыңғай ақпараттық жүйесінің өндіріс және тұтыну қалдықтарының мемлекеттік кадастрының кіші жүйесінің дерекқорын талдау 2018 жылы түзілген қауіпті қалдықтардың көлемі 2017 жылмен салыстырғанда 23 088,1 мың тоннаға (немесе 18 %), ал 2019 жылы 2018 жылмен салыстырғанда тағы да 30 544,35 мың тоннаға (немесе 20 %) ұлғайғанын көрсетті. Түзілген қауіпті емес қалдықтардың көлемі 2019 жылы 2017 жылмен салыстырғанда 57 302,55 мың тоннаға (немесе 20 %) және 2018 жылмен салыстырғанда 39 996,35 тоннаға (немесе 14 %) ұлғайды.

2019 жылы түзілген қауіпті емес қалдықтардың көлемі 2017 жылмен салыстырғанда 17 %-ға және 2018 жылмен салыстырғанда 12 %-ға артты. (1.15-кесте).

1.15-кесте. Қазақстан Республикасы бойынша 2017 – 2019 жылдары түзілген қауіпті емес қалдықтардың көлемі (мың т)

Р/с №	Қауіпті емес қалдықтар	Жыл
Р/с №	Қауіпті емес қалдықтар	2017	2018	2019
1	2	3	4	5
1	Буып-түю материалдары	55,4	37,1	82,6
2	Макулатура	130,4	211,3	227,7
3	Пластик қалдықтары	5,3	13,3	68,84
4	Электрондық және электр жабдықтарының қалдықтары	10,3	4,0	1,32
5	Ірі көлемді қалдықтар	0,8	3,8	73,7
6	Құрылыс қалдықтары	531,3	690,0	486,1
7	Басқа қалдықтар	277 415,3	294 495,3	334 511

2019 жылы қауіпсіз қалдықтардың негізгі "түзушілері" тау-кен өндіру (318 683,45 мың тонна) және өнеркәсіптің өңдеуші салалары (9 963,25 мың тонна) мен кәсіптік ғылыми және техникалық қызмет (3 148,04 мың тонна) болды.

Тұтыну қалдықтарын қайталама шикізатқа жатқызу өлшемшарттары Қазақстан Республикасы Энергетика министрінің 2016 жылғы 19 шілдедегі № 332 бұйрығымен бекітілген [29].

Металлургия, химия және энергетика өнеркәсібінде қалдықтар ретінде әртүрлі қождың – алюмсиликатты балқымалардың кристалдануы мен түйіршіктелу өнімдерінің едәуір мөлшері жинақталған: домна, мартен қожы, түсті металлургия қожы (мыс балқыту, қорғасын, никель), электротермофосфор қожы, отын қожы (сұйық қож алынатын).

Жылу электр станцияларында (ЖЭС), ЖЭО-да күл-қоқыс – қатты отынды жаққан кезде қалатын тозаң тәрізді күйдегі және электр сүзгілері немесе циклондар тұтып қалатын жанама өнім көп мөлшерде түзіледі. Түйіршіктелген отындық қож – сұйық қож кетіретін энергетикалық оттықтардан шығарылатын балқыманы сумен түйіршіктеу өнімі. Күл-қож қоспалары жылу электр станцияларының үйінділерінен алынған полидисперсті массалар болып табылады.

Бұл қалдықтар тиімді шикізат материалы болып табылады, өйткені олар термиялық өңдеуден өткен, карбонатты компоненті ыдыратылған, бұлайша ыдыратуға клинкерді күйдіру кезінде айтарлықтай жылу жұмсалады. Қож ішінара шыны тәрізді күйде болады, бұл олардың реакциялық қасиетін арттырады (1.3-сурет). Айталық, күлде мөлшері 100 мкм-ге дейін сфералық бөлшектер түрінде шыны тәрізді фаза басым болады.

Қож минералдарының бір бөлігі – клинкер минералдары (С₂S), бұл да оларды жоғары сапалы шикізатқа айналдырады. Қожды шикізат ретінде пайдаланған кезде пештер жоғары өнімділікпен жұмыс істейді, клинкер түзілу процестеріне жылу шығыны азаяды, кальций карбонатының эндотермиялық ыдырау реакциясына жылу шығыны азаяды. Қождың едәуір мөлшері цементтерді ұнтақтау кезінде белсенді минералды қоспа ретінде қолданылады.

Домна қожы (1.16-кесте) негіздік модулі бір бірліктен үлкен негізгі қож және негіздік модулі бір бірліктен аз қышқыл қож болып болып бөлінеді. Қождың сапасын басты бағалау К сапа коэффициенті бойынша жүзеге асырылады.

1.16-кесте. Домналық түйіршіктелген қождың құрамы

Р/с №	Көрсеткіш	Домналық түйіршіктелген қождың сорты
1	2	3	4	5
1	Сапа коэффициенті, кем емес	1,65	1,45	1,2
2	Құрамы, %:	-	-	-
2.1	Al₂O₃, кем емес	8	7,5	Нормаланбаған
2.2	MgO, артық емес	15	15	15
2.3	TiO₂, артық емес	4	4	4
2.4	MnО, артық емес	2	3	4

Домна қожы Қарағанды облысы Теміртау қаласындағы "Арселор Миттал Теміртау" АҚ-да түзіледі.

Түйіршіктелген қож құрамы 1.17-кестеде келтірілген.

Домна қожы кальций ортосиликатынан – С₂S, ранкиниттен – С₃S₂, волластониттен – СЅ, гелениттен – С₂АS, тридимиттен тұрады.

1.17-кесте. Домна, электртермофосфор және болат балқыту қождарының орташаланған химиялық құрамы

Р/с №	Түйіршіктелген қож	Химиялық құрамы, %
Р/с №	Түйіршіктелген қож	SiO₂	A1₂O₃	CaO	MgO	Fe₂O₃ FeО	SO₃	P₂O₅	MnO
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Домналық	33-44	4-20	30-49	2-15	0,3-0,8	0,5-2,9	–	0,3-3
2	Электр- термофосфорлы	40-43	1-3	42-49	3-4	0,4-1	2-3	0,9-3	–
3	Болат балқыту	25-40	1-10	32-40	1-12	5-20	-	-	4-8

Электртермофосфорлы қож электр пештерінде сублимация және тез салқындату әдісімен сары фосфор өндірудің жанама өнімі болып табылады. Олардың құрамында 90 – 95 % дейін шыны бар. Түйіршіктелген электртермофосфорлы қож негізінен шыныдан және СЅ волластониттен, үйінді қожы псевдоволластониттен, ранкиниттен, флюориттен, силикофосфаттан тұрады.

Фосфор қожының құрамына МемСТ 3476 [27]-де қойылатын талаптар мынадай, %: SiO₂– кемінде 40; СаО кемінде – 43; Р₂О₅2,5 аспайды.

МемСТ [27] бойынша цементке қоспа ретінде қолданылатын күлдегі отын (жанғыш) қалдықтарының құрамы 5 %-дан, SiO₂ кемінде 40 %, SO3 кемінде 2 %, сілтілер 2 %-дан, АҰҚ 5 %-дан аспауға тиіс, дисперсиялығы № 008 елек арқылы електен өткізілетін сынаманың кемінде 85 % өтетіндей болуы тиіс.

Электртермофосфорлы қож электр пештерінде сублимация және тез салқындату әдісімен сары фосфор өндіру кезіндегі жанама өнім болып табылады.

Қазақстанда фосфор қожы Тараз қаласындағы Жаңа Жамбыл фосфор зауытында (ЖЖФЗ) түзіледі. Шымкент фосфор зауыты жұмыс істеп тұрған кезде (1990 жылға дейін) түйіршіктелген қождың үлкен үйіндісі пайда болды, оның көп бөлігі қазіргі уақытта пайдаланылды.

1980 жылы "Шымкентцемент" АҚ-да қожды Ø4х150 м барлық алты пешке тұрақты беру үшін қож кептіру бөлімшесінен бастап пештің суық бөлігіндегі жеткізгіштерге дейін тұрақты көлік желісі салынды. Әр пешке сағатына 4 тонна фосфор қожы берілді. Пеш агрегаттарының өнімділігі 35-тен 38 – 39 т/сағ-қа дейін немесе 10 %-дан астамға өсті, отынның меншікті шығыны төмендеді, клинкер мен цемент өндірісі ұлғайды. "Шымкентцемент" АҚ фосфор зауытынан 3 км жерде орналасқан [7].

1980 жылы профессор С.В. Тереховичтің әзірлемелері бойынша Састөбе цемент зауытында ақ портландцемент клинкерін өндірудің энергия үнемдейтін технологиясы енгізілді. Жамбыл "Химпром" ӨБ және Шымкент "Фосфор" ӨБ қожы каолинді толықтай, әктасты ішінара алмастыра отырып, шикізат шламының компоненті ретінде пайдаланылды. Пештердің суық бөлігіне фосфор қожын қосымша жүктеу жүзеге асырылды. Нәтижесінде айналмалы пештердің өнімділігі 20 – 35 %-ға өсті, отынның үлестік шығыны 20 – 30 %-ға төмендеді, ақ клинкердің аппақ болуы 4 – 6 %-ға өсті [30].

Отын күлінің, қождың, басқа да қалдықтардың ресурстары орасан зор. Мәселен, Ресейдің ЕҚТ анықтамалығына сәйкес [9] Ресейдегі қалдықтардың жылдық өнімділігі ондаған және жүздеген миллион тоннаны құрайды, ал пайдалану пайызы тек 0,5-тен 30 %-ға дейін (1.18-кесте).

1.18-кесте. Ресейде қалдықтарды шығару және пайдалану

Р/с №	Қалдықтардың атауы	Жылдық шығарылымы	Пайдалану пайызы	Үйінділердегі бар мөлшері
1	2	3	4	5
1	ЖЭС күлі мен қожы, млн т	40	7	150
2	Домна пешінің қожы, млн т	40	20	360
3	Түсті металлургия қожы, млн т	50	2	450
4	ЭТФ қожы, млн т	20	8	130
5	Болат балқытатын қож, млн т	10	0,5	70
6	Фосфогипс, млн т	25	5	280
7	Пирит өртендісі, млн т	7	30	40
8	Әктас елемі, млн т	175	7	д/ж

Көптеген цемент зауыттарының карьерлерінде сапалы шикізат қорларын өндіру клинкер өндірісі үшін дәстүрлі емес жаңа шикізат материалдарын іздеуді талап етеді.

М.Әуезов атындағы ОҚМУ-да баламалы шикізат ретінде тефритобазальттар, диабаздар, сиениттер, көмір өндірісінің қалдықтары, күл-қож, фосфор және қорғасын қожы зерттеліп, ұсынылды.

ҚР-да клинкер мен цемент алу үшін жарамды баламалы шикізаттың химиялық құрамы 1.19-кестеде келтірілген.

1.10-кестеде келтірілген балама шикізат (өнеркәсіптік қалдықтар) құрамында металдар (Pb, Cu, Zn және т.б.) жоғары мөлшерде болуы мүмкін, мұның өзі металдардың атмосфераға көп мөлшерде шығарылуына әкеп соғуы ықтимал. Сондықтан осы қалдықтарды өнеркәсіптік масштабта қолданбастан бұрын пештің түтін мұржасындағы барлық тиісті ластағыштарды, соның ішінде 12 металды, сондай-ақ диоксиндер мен фурандарды сынау және өлшеу қажет.

Қазақстан Республикасында Қарағанды және Екібастұз өңірлерінде көмір өндіру мен көмір байыту қалдықтарының қомақты көлемі жинақталған. Террикондар "Central Asia Cement" АҚ-дан 10 – 20 км қашықтықта орналасқан. Түркістан облысында "Стандарт Цемент" ЖШС, "Шымкентцемент" АҚ және "Sas-Tobe Technologies" ЖШС-дан 20 – 40 шақырым жерде орналасқан Леңгір шахталарының көмір өндіру қалдықтарының террикондары бар.

1.19-кесте. Клинкер мен цемент алуға жарамды баламалы шикізат пен өнеркәсіп қалдықтарының химиялық құрамы

Р/с №	Материалдар мен қалдықтар	Құрамындағы оксидтер, масс.%
Р/с №	Материалдар мен қалдықтар	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	R₂O	TiO₂	P₂O₅	ZnO	PbO	CuO	ппп	өзге
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1	Базальт	45-56	14-22	9-16	4-13	1,6-12	-	2,2-5,6	-	-	-	-	-	-	-
2	Перлит	68-75	13-16	0,4-3	0,8-2	-	-	1-8	-	-	-	-	-	2-6	-
3	Диабаз	50,42	13,35	15,92	7,99	3,99	-	4,12	-	-	-	-	-	1,5	2,71
4	Сиенит	65,1	14,05	3,23	3,74	1,31	-	4,78	-	1,4	-	-	-	1,84	4,55
5	Састөбе әктасын байыту қалдығы	10,75	1,47	0,74	48,25	1,0	0,3	-	---	-	-	-	-	37,49	-
6	Тефритобазальт	45,7	16,27	9,5	10,8	4,03	0,06	6,54	0,91	-	0,91	-	-	5,28	-
7	Қорғасын қожы	23,91- 25,24	5,25-6,44	37,25-38,12	14,71-15,09	2,97-6,15	0,04-3,84	0,04-4,6	-	-	4,34	0,52	1,1	-	0,26
8	Мыс балқыту қожы	32,38	6,57	45,48	6,99	1,71	2,99	0,94	-	-	-	-	-	-	3,04
9	Көмір өндіру қалдықтары	56,24	10,39	3,61	1,43	0,40	2,72	-	-	-	-	-	-	24,48	0,73
10	Көмір байыту қалдықтары (Қарағанды)	57,94	23,93	4,33	0,86	1,48	0,37	4,83	1,08	-	-	-	-	4,5	0,68
11	Карбидті үлпек әк	4,15	0,97	0,96	67,64	0,88	0,56	-	-	-	-	-	-	24,35	0,49
12	Көмір өндірудің қалдық күлі	73,8	13,7	4,78	2,36	0,68	0,69	3,09	0,6	-	-	-	-	0,16	0,74
13	Күлқож	51,97-58,5	26,42-28,8	4,80-13,78	1,35-3,40	0,73-1,5	0,22-0,4	-	-	-	-	-	-	4,2-4,7	-

"Sas-Tobe Technologies" ЖШС-да Ø4х150 м пеште 74,92 % әктасты, көмір өндірудің қалдығын + тефритобазальтты (1:1) 18,63 %, қорғасын қожын 6,45 % қамтитын энергия үнемдеу шихтасының өнеркәсіптік сынақтары жүргізілді. Пеш жұмысының жақсарғаны байқалды, клинкердің сапасы жақсы, бос СаО құрамы 0,5 – 1,5 %, жентектеу аймағындағы сылақ берік, күйдіру температурасы 100 – 110 ^оС төмендеп, пештің орташа сағаттық өнімділігі 30 т/сағаттан 34,5 т/сағатқа дейін немесе 15,1 %-ға өсті, табиғи отын шығыны 380 кг/т-дан 307,8 кг/т-ға дейін немесе 19 %-ға азайды, 1 тонна клинкерге отынның шығыны 271-ден 219,5 кг дейін азайды. Эксперименттік сульфатқа төзімді цементтердің беріктігі 28 тәуліктен кейін иген кезде 6,7 МПа, қысқан кезде 45,4 МПа құрайды. 4х4х16 см буланған үлгілердің беріктігі иген кезде 4,6 МПа, қысқан кезде 30,3 МПа болды [34].

Көмір өндіру қалдықтарын, тефритобазальт пен қорғасын қожын пайдалана отырып, цементтің энергия және ресурс үнемдеуші өндірісінің технологиялық схемасы 1.4-суретте келтірілген.

Жоғарыда көрсетілген өндіріс схемасы бойынша (1.4-сурет) экономикалық есеп-қисап жүргізілді (ең үздік қолжетімді техникалар бойынша "Мырыш және кадмий өндірісі" анықтамалығына 1-қосымшаны қараңыз).

"Стандарт Цемент" ЖШС-да Ø4х60 м құрғақ тәсілді пеште кварц құмының орнына фосфор қожын қосып, тампонажды цемент алудың энергия үнемдеуші технологиясына өндірістік сынақтар жүргізілді [35].

Күйдіру процесінде айналмалы пештің жұмысы жақсартылды, циклондық жылу алмастырғыштан пешке түсетін материалдың декарбонизация дәрежесі орта есеппен 3 %-ға артты, бұл шикізат қоспасының құрамындағы кальций карбонаттары үлесінің төмендеуімен және оларды фосфор қожының төмен негізді минералдары – волластонитпен ауыстырумен түсіндіріледі. Декарбонизатор форсункаларына және пешке берілетін тозаң-көмір отынының шығыны 1 – 2 %-ға төмендеді, агломерация аймағындағы қорғаныс жабыны неғұрлым тұрақты және біркелкі болды, пештің өнімділігі 105 т/сағ-тан 108,2 т/сағ-қа дейін артты.

Қазақстанда Қарағанды облысында болат балқытатын қождың қомақты қоры бар. Бұл аймаққа ең жақын "Central Asia Cement" АҚ және "Жамбыл Цемент" ЖШС болып табылады. Ал Ресей Федерациясында мұндай болат балқытатын қожды пайдалану бойынша жеткілікті тәжірибе жинақталған. "Осколцемент" ЖАҚ-та Ø5х185м пешке 12,5 және 19,2 % болат балқыту қожын берген кезде шартты отынның үлестік шығыны 212-ден 190 және 169 кг/т дейін төмендеді, отын үнемдеу тиісінше 22 және 44 кг/т құрады. Бұдан басқа, атмосфераға СО₂шығарындылары тиісінше 9,3 және 19,5 %-ға төмендеді.

Зерттеу нәтижелері жол және әуеайлақ цементін шығару үшін "Осколцемент" ЖАҚ-та енгізілді. Клинкерді шикізат қоспасы 1350 °C температурада күйдіру арқылы алынды, бұл 30 % отын үнемдеуді қамтамасыз етеді және пештің өнімділігін 5 т/сағ арттырады [33].

Карбидті үлпек әк карбидті-ацетилен өндірісінің жанама өнімі болып табылады және Теміртау қаласындағы Қарағанды синтетикалық каучук зауытында түзіледі. Бұл аммиак иісі бар көкшіл ұнтақ. Борпылдақ күйдегі көлемдік массасы – 0,49 т/м³, тығыздалған күйінде – 0,83 т/м³, үлестік беті – 2100 см²/г.

Шикізат ретінде карбидті үлпек әкті, фосфорлы және домна қожын минералдандырғыштармен пайдалана отырып, табиғи шикізатты техногендік өнімдермен толық ауыстыру кезінде клинкер мен цемент алудың карьерсіз төмен температуралы технологиясы әзірленді [34] [35] [36].

Көптеген цемент зауыттарының карьерлерінде сапалы шикізат қорларын өндіру клинкер өндірісі үшін дәстүрлі емес жаңа шикізат түрлерін іздестіруді талап етеді.

Киев политехникалық институтында А.А.Пащенко, Е.А.Мясникова жүргізген зерттеулер портландцемент клинкерін шығаруда базальттар мен перлиттердің жоғары тиімділігін көрсетті. Бұл табиғатта кең таралған вулкандық жыныстар, олардың ылғалдылығы төмен, құрамында ТiО₂, VО₂, ВаО қоспалары бар [37].

Базальт – кең таралған эффузивті тау жынысы, ең көп таралған жынысқа жатады – оның құрамындағы магмалық жыныстар 20 %-дан астам. Құрамында кремнезем мен басқа оксидтердің болуы жағынан базальттар негізгі жыныстарға жатады. Қазақстанда базальт кен орындары мен оларды ұсақтау қалдықтары Шығыс Қазақстан облысында бар.

Перлит – химиялық құрамы салыстырмалы түрде тұрақты құрамында су бар вулкандық қышқыл шыны.

Диабаздар – бұл құрылымы диабазды плагиоклаз, лабрадор және авгиттен тұратын палеотиптік формадағы толық кристалды магмалық тау жынысы. Термиялық өңдеген кезде диабаздар 1250 – 1300 ^оС температурада толығымен ериді, бұл оларды шикізат қоспасының жоғары реакциялық қасиетін алюминсиликат компоненті ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.

Сиенит – бұл ортоклаздан, плагиоклаздардан, темір оксидтерінің қатты ерітінділерінен тұратын пироксен тобынан тұратын ашық сұр және қызғылт түсті терең, орташа түйіршікті кварцсыз жыныстар. Құрамында аз мөлшерде гидрослюдалар мен биотит бар.

Тефритобазальт – қалыпты қатардағы негізгі эффузивті тау жынысы, кайнотип жыныстарының ішіндегі ең көп тарағаны, тефриттерден базальттарға ауысады. Тефритобазальттар мен базальттарды құрамында темір бар түзеткіш қоспаның орнына шикізат қоспасының алюминсиликатты компоненті ретінде пайдалануға болады. Бұл жыныстар клинкер түзілу процестерінің температурасын төмендетуге ықпал етеді [35].

Диллатометриялық әдіспен анықталған тефритобазальттардың балқу температурасы 1280 °С, ликвидус температурасы 1350 °С. Даубаба кен орнының тефритобазальттарының баланстық қорлары А+В+С₁санаттары бойынша шамамен 20 млн тоннаны құрайды. Кен орны "Стандарт Цемент" ЖШС, "Шымкентцемент" АҚ және "Sas-Tobe Technologies" ЖШС Оңтүстік Қазақстан цемент зауыттарынан 10 – 50 км қашықтықта орналасқан, оны кеңінен механикаландыруды және бұрғылау-жару жұмыстарын қолдану арқылы ашық тәсілмен қазуға болады.

Құрамында магмалық жыныстар бар шикізат қоспаларының реакциялық қасиеті мен күйдірілуі дәстүрлі материалдардан тұратын шихталарға қарағанда әлдеқайда жоғары. Күйдіру процесінде сұйық фаза дәстүрлі әктас-сазды шикізат қоспаларын қолданғанға қарағанда 150 °C төмен температурада пайда болады. Минерал түзу процестерінің аяқталуы 1350 – 1400 ºС төмен температурада жүреді. Базальттарды өнеркәсіптік ауқымда қолдана отырып, Днепродзержинск цемент зауыты мен Новоздолбунов ЦШК-де клинкер алудың "қиыршық тас" технологиясы жүзеге асырылды. Бөлшектердің мөлшері 30 мм-ге дейінгі қиыршық тас түріндегі карбонаты бар шикізат пен базальттардың қоспасы алдын ала ұсақталмай айналмалы пештерде жағуға беріледі [40].

Қарағанды көмір бассейнінің тас көмірін байыту қалдықтары жеткілікті орташаланған материал болып табылады. Әртүрлі бассейндердің көмір байыту қалдықтарының химиялық құрамы мейлінше кең ауқымда өзгеріп тұрады. Қалдықтардың құрамында 2,9-дан 28,8 %-ға дейін қалдық көмір бар және клинкер алу үшін шихтаның сазды компонентін алмастыра алады. "Оралцемент" АҚ-да көмір қалдықтарын қолдану қалдықтардағы жанып кететін қоспалардың әрбір пайызы отынның меншікті шығынын 15 кг/т клинкерге төмендететінін көрсетті [38].

Қалдықтарды шикізат матрицалары ретінде пайдалану мысалдары ең үздік қолжетімді техникалар бойынша "Мырыш және кадмий өндірісі" анықтамалығына 2-қосымшада келтірілген.

Әк өндіруге арналған шикізат – әктас және бор (1.20-кесте).

1.20-кесте. Әк өндіруге арналған карбонатты жыныстарға қойылатын талаптар

Р/с №	Компоненттер	Сыныптар
Р/с №	Компоненттер	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	СаСО₃, %, кем емес	92	86	77	72	52	47	72
2	MgCO₃%, артық емес	5	6	20	20	45	45	8
3	Сазбалшықты қоспалар (SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃), %, артық емес	3	8	3	8	3	8	20

Шикізаттағы қоспалардың құрамы мен концентрациясы әктің қалай аталатынын анықтайды (1.21-кесте).

1.21-кесте. Әктің атауына қоспалардың құрамы мен концентрациясының әсері

Р/с №	Шикізат, 1.20-кесте бойынша сыныбы	Құрамы, салмағы бойынша %			Әк
Р/с №	Шикізат, 1.20-кесте бойынша сыныбы	СаСО₃, кем емес	MgCO₃, артық емес	Сазбалшық, артық емес	Әк
1	2	3	4	5	6
1	Таза әктас, А	92	5	0-3	Кальцийлі майлы жеңіл әк, I және II сорт
2	Кәдімгі әктас, Б	86-92	6	1-8	Құнарсыз жеңіл әк, II және III сорт
3	Құмды әктас, В	72	8	20	Гидравликалық
4	Доломиттелген әктас, Г	77	20	3	Магнезиялы жеңіл әк
5	Доломит, Д	52	45	3	Доломитті жеңіл әк
6	Доломиттелген құмды әктас	47	45	8	Магнезиялы гидравликалық

Сазбалшық концентрациясының жоғарылауымен әк гидравликалық, яғни суда қатаю қасиетіне ие болады.

Әкті күйдіру үшін құрамында ылғалдылығы 18 % дейінгі кемінде 90 % СаСО₃, 4 % дейін SiO₂, 2 % дейін бір жарым оксидтер жиынтығы (Аl₂О₃, Fe₂O₃) және 0,4 % дейін SO₃бар жыныстар жарамды деп саналады; алайда сапасы төмен әктас та пайдаланылады. Тығыз және берік әктастар борпылдақ, үгілгіш әк бере алады, сондықтан шахта пештерінде күйдіруге жарамсыз болып қалады. Ал, жұмсақ бор, керісінше, қатты әк бере алады. Қоспалар әктің тығыздығына ол шөгетіндей немесе ыдырайтындай әртүрлі әсер етеді, сондықтан қопсыта отырып, СаО кристалдарының өсуіне ықпал етеді; басқалары, керісінше, көлемін азайтып, әкті қатайтады.

Әктің күйдіргеннен кейінгі беріктігінің көрсеткіштері технолог үшін өте маңызды: жаңа кен орнындағы шикізаттың жарамдылығын анықтау және күйдіруге арналған пештің түрін таңдау кезінде олар шикізаттың физикалық-механикалық қасиеттеріне және әртүрлі конструкциядағы пештерде тәжірибелік күйдіру негізінде әк өндіруге сүйенеді. Күйдіру кезінде бөлшектердің беріктігін, желінуін, тығыздығын, кеуектілігін, жарылуын, табиғи көлбеу бұрышын білу маңызды.

1.1.8. Техникалық-экономикалық сипаттамалар

Цемент – әмбебап құрылыс материалы, сондықтан ол өз саласында маңызды тауар болып саналады.

XXI ғасырда әлемдік цемент өндірісінің орталықтары Азияда орналасты. Жалғыз Қытайдың өзі 2019 жылы 2 200 млн тоннадан астам цемент немесе әлемдік көлемнің 54 %-ын өндірді. Түркия, Вьетнам мен Индонезия да жоғары көрсеткіштер мен өндірістің жоғары өсу қарқынын көрсетуде [39].

Әлемде 12 елдің ғана өнім өндіру көлемі жылына 50 млн тоннадан асады (1.5-сурет).

2015 жылғы 1 қаңтарда Еуразиялық экономикалық одақ (бұдан әрі ЕАЭО) құру туралы шартқа қол қойылды, оған бүгінгі күні бес мүше мемлекет – Армения Республикасы, Беларусь Республикасы, Қазақстан Республикасы, Қырғыз Республикасы және Ресей Федерациясы кіреді.

ЕАЭО-ның цемент нарығының одан әрі шоғырлануға әлеуеті бар. Цементті негізгі өндіру және тұтыну көлемі Ресейге тиесілі: 81 % – қуаттарда, 80 % – өндірісте және 80 % – тұтынуда. Шетелдік халықаралық цемент холдингтерінің үлесіне ЕАЭО қуаттарының шамамен 20 %-ы тиесілі [40 – 41].

(Америкалық цемент өндірушілер қауымдастығының мәліметтері бойынша)

Егер 2016 жылы әлемдік цемент нарығындағы қуаттар құрылымын қарайтын болсақ, онда ЕАЭО қуаты шамамен 10 %-ды құрайды (1.6-сурет).

ЕАЭО елдерінде цемент тұтыну жылма-жыл өзгеріп отырады, ал Қазақстан Республикасында тұрақты (1.7-сурет).

Қазақстан Республикасы басшылығының нысаналы саясатының арқасында елімізде сапалы жалпы құрылыс цементін, сондай-ақ бірқатар арнайы цементті: сульфатқа төзімді, жол, тампонаждық, беріктігі жоғары, тез қататын және басқаларын шығаруға қабілетті қазіргі заманғы цемент зауыттары салынды.

Айталық, 2020 жылы 10,8 млн тонна цемент, 1 496 421 тонна құрастырмалы темірбетон конструкциялар, 4 634 473 тонна тауарлық бетон, 416 491 тонна құрылыс ерітінділері өндірілді. Бұл 2020 жылы 15,3 млн шаршы метрден астам тұрғын үйді пайдалануға беруге мүмкіндік берді. Қазақстан өндірілген цементтің бір бөлігін экспортқа да жібереді: Қазақстаннан негізгі цемент импорттаушы елдер – Өзбекстан, Қырғызстан және Ресей [42].

1.8-суретте 2010 – 2019 жылдар аралығындағы кезеңде Қазақстаннан басқа елдерге цемент экспорты бойынша деректер келтірілген.

1.7-сурет. ЕАЭО елдерінде цемент тұтыну

Қазақстанда ақ және декоративтік, кеңейетін, сазбалшықты және басқа да арнайы цемент түрлерінің өндірісі жолға қойылмаған. Оларды тұтыну көлемі аз, сондықтан цементтің бұл түрлері басқа мемлекеттерден импортталады. Қазақстанға негізгі цемент жеткізушілер Ресей және Иран болып табылады [42]. Қазақстандық зауыттардың ғылыми-техникалық әлеуеті қажет болған жағдайда, жеткілікті тұрақты сұраныс туындаған кезде республика үшін қажетті ерекше цемент өндірісін жолға қоюға мүмкіндік береді.

Төменде, 1.9-суретте, 2010 жылдан бастап 2019 жылға дейінгі кезеңде Қазақстанға басқа елдерден цемент импорты бойынша деректер келтірілген.

1.9-сурет. ЕАЭО елдері бойынша цемент экспорты
(дереккөз: "Сыртқы сауда" статистикалық жинағы, ҚР ҰЭМ Статистика комитеті)

Цемент саласында өндірістің өсуі байқалады, мәселен, 2015 жылдан бастап 2019 жылға дейін құрылыс материалдары өндірісінің көлемі 443 млрд теңгеден 587 млрд теңгеге дейін [46] немесе 33 %-ға өсті, онда өнімнің 62 %-ы цемент, әк және құрылыс гипсіне тиесілі. Қазақстанның цемент саласы климаттық жағдайларға байланысты маусымдық сипатқа ие, өйткені құрылыс материалдарына сұраныс көктемге, жазғы және күзге келеді.

1.10-суретте 2010 жылдан 2019 жылға дейін Қазақстандағы портландцемент (ақ цементтен басқа) және портландцемент клинкері өндірісінің көлемі көрсетілген.

1.10-сурет. Қазақстан Республикасында цемент клинкері мен цемент өндірісі

(дереккөз: "Қазақстан мен оның өңірлерінің өнеркәсібі" статистикалық жинағы, ҚР ҰЭМ Статистика комитеті)

Мемлекет түрлі мемлекеттік бағдарламаларды (ҮИИДМБ-1 және 2) іске асыру және ауқымды жобалар құрылысын іске қосу есебінен цементке деген сұранысты арттырды.

2020 жылы цементтің тоннасының орташа құны 26000 теңге болған кезде 10,8 млн тонна цемент шығарылып, өнімнің жалпы құны шамамен 280,8 млрд теңгені немесе 2020 жылы елдің ЖІӨ-нің шамамен 0,4 %-ын құрады.

1.1.9. Энергия ресурстарын пайдалану

Цемент өндірісі энергияны көп қажет ететін өнеркәсіп болып табылады. Цемент саласындағы отын-энергетикалық ресурстарға жұмсалатын шығыстардың үлесі өндірілген өнім құнының шамамен 40 %-ын құрайды [2].

2019 – 2020 жылдар аралығындағы кезеңде әлемдік цемент өнеркәсібі шамамен 6 %-дан 7 %-ға дейін CO₂ғаламдық шығарындыларын және 5-тен 7 %-ға дейін антропогендік парниктік газдар шығарындыларын шығарды [44] [45] [46] [47].

СО₂парниктік газ болып табылады және ол карбонатты шикізат декарбонизациясы (технологиялық СО₂) және отынды жағу (энергетикалық СО₂) кезінде пайда болады [48].

1.1.9.1. Жылу энергиясы

Технологиялық отын ретінде Қазақстанның барлық цемент зауыттары Қарағанды, Екібастұз кен орнының немесе Қара Жыра кен орнының көмірін пайдаланады.

Клинкерді күйдіруге кететін жылудың үлестік шығыны көптеген факторларға байланысты. Олардың негізгілері – өндіру тәсілі (дымқыл, құрғақ, циклонды жылу алмастырғыштармен – циклонның 3-тен 6 сатысына дейін; декарбонизатормен немесе онсыз), пештер мен басқа жабдықтардың конструкциясы мен пайдаланылуы (мысалы, тоңазытқыш, тікелей немесе аралас режимде жұмыс істейтін шикізат диірмендері және т. б.), процесті басқаруды оңтайландыру, біркелкі және тұрақты жұмыс жағдайлары, шикізаттың қасиеттері, өндірілетін өнім түрі және т. б.

Клинкер өндірісінде Қазақстанның цемент кәсіпорындарында жылу энергиясының үлестік шығыны құрғақ тәсілмен 3 200 МДж/т-дан және дымқыл тәсілмен 6 900 МДж/т-ға дейін өзгереді. ЕҚТ жүргізу нәтижесінде алынған Қазақстанның 10 кәсіпорны бойынша негізгі деректер 1.22-кестеде және 1.11-суретте көрсетілген.

1.22-кесте. Клинкер өндірісі кезіндегі жылу тұтынудың үлестік көрсеткіші бойынша деректер

Р/с №	Ақпарат көзі / Кәсіпорын	Өндіру тәсілі	Үлестік көрсеткіштері, МДж/т клинкер
1	2	3	4
1	1	дымқыл	6 500
2	2	дымқыл	6 900
3	3	дымқыл	6 900
4	4	құрғақ	3 300
5	7	құрғақ	3 250
6	8	құрғақ	3 500
7	9	құрғақ	3 200
8	10	құрғақ	3 550
9	BREF CLM [2]	құрғақ	2 900-3 300
10	ИТС 6-2015 РФ [9]	құрғақ	3550–4120
11	ИТС 6-2015 РФ [9]	дымқыл	5750–6900

1.11-сурет. Клинкерді күйдіру кезінде

жылу тұтынудың үлестік көрсеткіштерінің кестесі

8 және 10-кәсіпорындарда өнімділігі тәулігіне 2500 т Ø4х60 м айналмалы пеші бар бір желілі бес сатылы циклонды жылу алмастырғыштары және декарбонизаторлары бар пештер орнатылған.

4, 7, 9-кәсіпорындарда өнімділігі тәулігіне 3000 т,Ø4, 2х60 м айналмалы пеші бар бір желілі бес сатылы циклонды жылу алмастырғыштары және декарбонизаторлары бар пештер орнатылған.

10-кәсіпорында циклондық жылу алмастырғыштардың сатылары арасында TTF типті декарбонизатор орнатылған, өлшемі Ø 5, 6x44, 53 м. Қыздырғыштар саны – 4 дана. Декарбонизаторда барлық отынның 55 – 64 %-ы жағылады.

Ұсынылған деректер Қазақстан кәсіпорындарында клинкерді күйдіруге жұмсалатын жылудың үлестік шығыны негізінен BREF CLM және АТА 6-2015 РФ көрсетілген мәндерге сәйкес келетінін көрсетеді. BREF CLM анықтамалығында дымқыл өндіру тәсіліне арналған көрсеткіштер нормаланбайды.

Отынның жалпы құнын төмендетудің бір тәсілі – балама отынды пайдалану. Отынның бұл түрін пайдалану қолданылатын дәстүрлі ресурстарды айтарлықтай көлемде алмастыра алады. Қалдықтарды аралас жағу әлемдік тәжірибеде кеңінен қолданылады. Еуропалық цемент өнеркәсібінде қазба отынды алмастыру үлесі 80 %-ға дейін жететін кәсіпорындар бар [2].

Мұндай алмастырудың қосымша артықшылығы – отынды жағу кезінде пайда болатын CO₂шығарындыларының азаюы.

Қазіргі уақытта Қазақстанның цемент саласының кәсіпорындары қалдықтарды баламалы отын ретінде пайдаланбайды. Бұған қалдықтар мен дәстүрлі отынды бірге жағуды регламенттейтін қабылданған нормативтік базаның болмауы кедергі келтіреді. Технологиялық тұрғыдан отынды аралас жағудың барлық процестері әлемдік индустрияда да, Қазақстанда да жеткілікті түрде пысықталған [3]. Тиісті регламенттер қабылданғаннан кейін кәсіпорындар отынның баламалы түрлерін пайдалануға дайын болады.

1.1.9.2. Электр энергиясы

Цемент кәсіпорындарында электр энергиясын сатып алуға жұмсалатын шығындардың үлесі энергия ресурстарының жалпы құнының 40 %-ына жетеді және одан да көп [49]. Электр энергиясының негізгі тұтынушылары диірмендер (цемент пен шикізатты ұнтақтау), сорғыш желдеткіштер мен түтін сорғыштар (пештер, шикізат және цемент диірмендері) болып табылады. Бұл жабдықтың бәрі электр энергиясының 80 %-дан астамын тұтынады.

Энергия тұтыну деңгейіне негізінен өндіру тәсілі, диірмен түрі, ұсақталған материал табиғаты, өндірілген цемент түрлері, жабдықтың жұмысын реттейтін тиімді әдістің бар-жоғы әсер етеді.

Мысалы, құбырлы шарлы диірмендерде шикізатты, көмірді және цементті ұнтақтау процесінде электр энергиясының меншікті шығыны 60 –70 кВт∙сағ/т дейін жетеді, құрғақ тәсілді зауыттардың қазіргі заманғы білікті диірмендерінде осы процестерді жүзеге асыруға жұмсалатын электр энергиясының үлестік шығыны айтарлықтай – 1,5 – 1,8 есе төмен.

1.23-кестеде және 1.12-суретте Қазақстанның 9 кәсіпорнының электр энергиясын үлестік тұтынуы бойынша деректер келтірілген [49]. 6-кәсіпорын клинкер өндірмейді.

1.23-кесте. Қазақстан кәсіпорындарының электр энергиясын үлестік тұтынуы

Р/с №	Кәсіпорын	Өндіру тәсілі	Электр энергиясын тұтынудың үлестік көрсеткіштері, кВт.сағ / т цемент
1	2	3	4
1	1	дымқыл	134,8
2	2	дымқыл	129,3
3	3	дымқыл	215
4	5	құрғақ	111,55
5	6	құрғақ	67,06^*
6	7	құрғақ	118,39
7	8	құрғақ	111,78
8	9	құрғақ	90
9	10	құрғақ	109,92

* 6-кәсіпорын клинкер өндірмейді.

Ұсынылған деректерден электр энергиясын нақты тұтыну дымқыл тәсілмен 129-дан 215 кВт сағ/т цементті және құрғақ өндіру тәсілімен 90-нан 118 кВт сағ/т цементті құрайтынын көрсетеді.

Осылайша, берілген кәсіпорындардың электр энергиясын үлестік тұтынуы Ресей Федерациясының АТА-да көрсетілген диапазондарға кіреді:

дымқыл тәсілді өндіру зауыттары үшін 100 – 135 кВт∙сағ/т цемент;

құрғақ тәсілді өндіру зауыттары үшін 110 – 140 кВт∙сағ/т цемент.

9-компанияда электр энергиясын тұтыну көрсеткіші ең төмен. Зауыт 2018 жылы пайдалануға берілген және заманауи технологиялар мен жабдықтарды пайдаланады.

BREF CLM-де бұл көрсеткіш нормаланбайды. BREF CLM-ге сәйкес Еуроодақ кәсіпорындарының құрғақ тәсілді өндіру кезінде электр энергиясын тұтыну шамасы 90-нан 150 кВт∙сағ/т цемент аралығында ауытқиды.

1.2. Негізгі экологиялық мәселелер

Өнеркәсіптік шығарындылармен ластану қоршаған ортаның жай-күйіне және адамдардың денсаулығына теріс әсерін тигізеді. Атмосфераны ластау көздерінің бірі цемент және әк өнеркәсібі болып табылады.

1.2.1. Атмосфералық ауаға ластағыш заттардың шығарындылары

Цемент пен әк өндірісінің негізгі шығарындылары – бұл пеш жұмыс істеген кезде ауаға тарайтын шығарындылар. Шығарындылар шикізат пен отынның физикалық және химиялық реакциялары нәтижесінде пайда болады.

Тарихи тұрғыдан, цемент пен әк өндірісінің қоршаған ортаны ластайтын факторы ретінде тозаң шығарындылары (әсіресе пештерден, сонымен қатар шикізатты сақтау мен дайындаудан (ұнтақтау, ұсақтау және тиеу-түсіру жұмыстары) және цемент пен әк ұнтақтау, тиеу-түсіру және сақтау, сондай-ақ шашыраңқы тозаң көздері) көп алаңдаушылық тудырады.

Қалдық газдардың негізгі компоненттері – жағуға арналған ауадан түзілетін азот пен артық оттегі, шикізаттан және жану процесінен пайда болатын көмірқышқыл газы мен су, бұл цемент өндіру процесінің ажырамас бөлігі болып табылады. Шығарылатын газдарда ауаны ластайтын заттардың мөлшері көп емес.

Цемент өндірісіне қатысты тізімге келесі ластағыш заттар кіреді:

тозаң;

азот оксидтері (NO_X);

күкірт диоксиді (SO₂) және басқа күкірт қосылыстары;

ұшпа органикалық қосылыстар (ҰОҚ);

полихлорланған дибензодиоксиндер (ПХДД), полихлорланған дибензофурандар (ПХДФ);

металдар және олардың қосылыстары;

фторсутек (HF);

хлорсутек (HCl);

көміртегі оксиді (CO);

аммиак (NH₃).

Әк өндірісінде де ластағыш заттарға осылар жатады.

Олардың ішінде ең маңыздысы:

көміртегі оксидтері (СО және СО₂);

азот оксидтері (NO_x);

күкірт диоксиді (SO₂);

тозаң.

Егер пеш қалдықтарды жағу үшін пайдаланылса, шығарындыларда хлор қосылыстары сияқты басқа да ластағыш заттар болуы мүмкін.

Пеш жүйесінен атмосфераға шығарылатын газ тәрізді заттар цемент өндірісінде қоршаған ортаның ластануымен күресте бірінші мәселе болып табылады.

Тозаң

Тозаң, әдетте, құрамындағы металл мөлшері аз сілті болып табылады, ол қоршаған орта мен адам денсаулығына теріс әсер етеді. Тозаңның химиялық және минералогиялық құрамы табиғи тасқа ұқсас болғандықтан, оның адам денсаулығына әсері зиянды, бірақ улы емес деп саналады.

Тозаңның түзілуі (оның ішінде қатты бөлшектер) цемент және әк өндірісінің әрдайым ең өткір экологиялық проблемасы болды. Алайда қазір тозаң шығарындылары азайтылды және тиімділігі жоғары сүзгілермен бақыланады.

Тозаң – бұл ауада немесе газда қалықтап жүретін минералды немесе органикалық ұсақ (0,1 мм-ден аз) бөлшектер.

Цемент пен әк өндіру технологиясы міндетті процесс ретінде материалдарды майдалап ұсақтауды қамтиды. Газ бен ауа легі ұсақталған бейорганикалық материалмен контактіге түскен жерде тозаң шығарындылары түзіледі: шикізатты ұнтақтау, тасымалдау, сақтау процесінде, шикізатты ұнтақтау және күйдіру, портландцемент клинкерін салқындату және сақтау, цемент пен әк ұнтақтау, тасымалдау және жөнелту, қатты отынды немесе отын қалдықтарын сақтау және дайындау кезінде. Тозаң-газ қоспасының негізгі бөлігі цемент клинкерін күйдіру кезінде және оны майдалап ұнтақтаған кезде түзіледі.

Тозаңның химиялық құрамы әртүрлі болуы мүмкін. Цемент зауыттары үшін әдетте құрамында 20 масс. % дейін SiO₂(негізінен шикізат компоненттерінің тозаңы) және құрамында 20-дан 70 масс. % дейін SiO₂(клинкер және цемент тозаңы) бар тозаң шығарындылары қарастырылады. Әк зауыттары үшін – құрамында 20 масс. % дейін SiO₂(негізінен әктас тозаңы) бар тозаң.

Цемент зауыттарында ұйымдастырылған тозаң шығарындыларының негізгі көздері айналмалы пештер, клинкерлік тоңазытқыштар, құрғақ ұнтақтайтын диірмендер (цемент, көмір), цемент силостары, цементті жинау және жөнелту қондырғылары болып табылады. Тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындылары құрғақ материалдарды ұсақтау, тасымалдау, сақтау, оларды диірмендердің бункерлеріне жеткізу, жол бойымен көлік қозғалысы кезінде түзіледі.

Әк өндіру кезіндегі тозаң шығарындыларының негізгі көзі – әктасты күйдіру. Тозаң пешке берілетін әктастың майда бөлшектерінің есебінен, термиялық және механикалық бұзылу кезінде, ол пеште жарылған кезде және аз мөлшерде отын күлінің әсерінен түзіледі. Әк өндіру кезіндегі сөндірілген әкті ұсақтау, електен өткізу, тасымалдау, оны сақтау және түсіру сияқты ілеспе және қосалқы процестердің барлығы дерлік тозаң шығаратын көздер болып табылады. Тозаң шығарындыларының деңгейі арнайы қорғанышпен бақыланады.

Азот оксидтері

Клинкерді күйдіру процесі – нәтижесінде азот оксидтері түзілетін жоғары температуралы процесс. Бұл оксидтер цемент зауыттары ауаға шығаратын негізгі ластағыш заттардың бірі болып табылады. Олар күйдіру процесінде отын азотын жалындағы оттегімен байланыстыру арқылы да, атмосфералық азот пен жағу үшін берілетін ауаның оттегін байланыстыру арқылы да түзіледі және әдетте NO (95 %) мен NO₂(5 % немесе одан аз) қоспасынан тұрады.

Портландцемент клинкерін күйдірген кезде азот оксидтері үш жолмен түзіледі – жылудағы, жылдам және отындық азот оксидтері.

NO_x бөлінуі қолданылатын процестің түріне байланысты. NO_x шығарындылары, әсіресе газ тәрізді отынды қолдану арқылы қиын жанатын шикізат қоспаларын жаққан кезде дымқыл тәсілді айналмалы ұзын пештер үшін өте жоғары. Отынның ылғалдылығы жоғарылаған сайын NO_x шығарындылары азаяды.

Циклондық жылу алмастырғыштармен және декарбонизаторлармен жабдықталған құрғақ тәсілді пештерде отынның бір бөлігі (60 %-ға дейін) аспа қыздырғыштың конструкциясына байланысты 900 – 1000 °С дейінгі температурада декарбонизаторда жағылады, бұл жылу NO_x түзілуінің төмендеуі есебінен NO_X жиынтық шығарындыларының төмендеуіне әкеледі. Дегенмен түтін мұржасындағы NO_X деңгейі жану процесіне және оңтайландыруға байланысты әртүрлі факторларға қарай мейлінше жоғары күйінде қалуы мүмкін (4-тараудың 4.1.5-бөліміндегі толығырақ ақпаратты қараңыз). Пештің суық бөлігінде отынды ішінара жағудың басқа әдістері де: циклонды жылу алмастырғыштың бірінші сатысының алдындағы газ құбырында немесе мойындық жылу алмастырғыш камерасында осылай жұмыс істейді.

Әк күйдіру пештерінің түтін газдарында да жылудағы және отындық азот оксидтері пайда болуы мүмкін.

Күкірт диоксиді

SO₂шығарындылары ең алдымен шикізатта ұшпа күкірттің болуына байланысты. SO₂түріндегі бұл күкірт пештің төмен температуралы бөлігінен шығарылады. Шикізатта сульфаттар түрінде болатын күкірт жоғары температурада тек ішінара ыдырайды және клинкер пешінен толық дерлік алынады. Отынмен бірге пешке кіретін күкірт SO₂пайда болғанға дейін оттегімен әрекеттеседі және SO₂-нің елеулі шығарындыларына әкелмейді, өйткені пештің ыстық бөлігінде пайда болған SO₂біріктіру, кальцийлеу аймақтарында және алдын ала қыздырудың ыстық бөлігінде белсенді шикізат бөлшектерімен әрекеттеседі.

Күкірт пештерден SO₂түрінде қалдық газдармен, CaSO₄және клинкер мен тозаңның басқа компоненттерімен шығарылады. Алайда күкірттің көп бөлігі клинкерге қосылады (енгізіледі) немесе жүйеден шығарылады.

SO₂шығарындылары пештің қалыпты жұмыс режимдерінен мынадай ауытқу орын алған кезде айтарлықтай артуы мүмкін:

ұшпайтын бейорганикалық қосылыстарға SO₂байланыстыруды төмендететін клинкерді күйдіру кезіндегі қалпына келтіру ортасы;

пештегі және/немесе циклондық жылу алмастырғыштағы ұшпа күкірт қосылыстарының ұзақ ішкі айналымы кезінде сульфаттардың шамадан тыс жинақталуы.

Әк өндірісінде күйдіру процестерінің көпшілігінде әктас пен отыннан бөлінетін күкірттің көп бөлігін сөндірілмеген әк сіңіріп алады. Пештегі газдар мен сөндірілмеген әктің тиімді контакті әдетте күкірт диоксидінің тиімді сіңірілуімен қатар жүреді.

Толығырақ ақпарат 4-тараудың 4.1.4-бөлімінде берілген.

СО шығарындылары

Күйдіру пештерінің түтін газдарында СО екі жолмен түзілуі мүмкін (толығырақ 4-тараудың 4.1.8 және 4.1.9-бөлімдерін қараңыз):

ауада оттегі жеткіліксіз болғанда немесе айналмалы пешке немесе айналмалы пештің декарбонизаторына берілетін ауа жеткіліксіз болғанда технологиялық отынның толық жанбауына байланысты;

шикізат материалдарында құрамында көміртегі бар әртүрлі органикалық қосылыстардың болуына байланысты.

Цемент пештерінің түтін газдарында СО-ның болуы NO_X шығарындыларының азаюына әкеледі, себебі олар қарапайым азотқа дейін қалпына келеді. Алайда SO₂шығарындылары бұл ретте ұлғаюы да мүмкін, өйткені қалпына келтіру ортасында SO₂сілтілік қосылыстармен нашар байланысады және тұрақтылығы төмен сульфиттер түзеді. NO_X, SO₂және CO арасындағы өзара әрекет туралы толығырақ ақпарат 4-тараудың 4.1.6-бөлімде берілген.

СО концентрациясы 0,5 %-дан артық болған кезде құрамында оттегі бар түтін газдарында тозаңды тұтып қалуға арналған жабдықты (электрсүзгі) жаруға және бұзуға қабілетті жарылыс қаупі бар қоспа пайда болады.

Қазіргі заманғы цемент зауыттарында арнайы құрылғылар шығарылатын түтін газдарындағы СО концентрациясы шекті мәннен асқан кезде электрсүзгі сөндіріледі.

СО шығарындылары, әдетте, пештер іске қосылған немесе тоқтатылған кезде, пешке отын беру тұрақсыз болған кезде, немесе сипаттамалары мүлдем бөлек отын пайдаланылған кезде, немесе шикізатта көміртегі немесе оның қосылыстары болған кезде артады. Пеш агрегаты тұрақты жұмыс істеп тұрса және дұрыс бапталса, клинкер мен әк күйдіруге арналған пештерден шығатын СО шығарындылары әдетте онша көп емес.

СО шығарындыларын нормалаған кезде олардың шекті мәні кәсіпорынның шикізат базасын, қолданылатын технологиялары мен жабдықтарын ескере отырып белгіленуге тиіс екенін ескеру қажет.

Металдар мен олардың қосылыстарының шығарындылары

Пешке шикізат материалымен немесе отынмен бірге түсетін металдар кейіннен жану қалдықтарының немесе клинкердің құрамында болады. Клинкерді күйдіру процесінде жекелеген металдардың әрекеті мен шығарылу деңгейі олардың құбылмалылығына, пешке түсу схемасына, шикізат пен отындағы металдың концентрациясына, әсіресе қауіпті отын қалдықтары пайдаланылған кезде, процестің түріне және негізінен тозаңды шөктіру жүйесіндегі тозаңның шөгу тиімділігіне байланысты. Жоғары температурада көптеген ауыр металдар буланып, содан кейін клинкерде, шикізат пен тозаң бөлшектері конденсацияланады, бірақ ауыр металдардың шығарындылары ауыр металдардың жүктелуіне, пайдалану шарттарына және жабдықтың конструкциясына байланысты болуы мүмкін.

Металдар мен олардың қосылыстары клинкерді немесе әкті күйдіру үшін шикізат материалдарымен және технологиялық отынмен бірге пешке түседі.

Цемент процесіндегі металдарға қатысты барлық мәліметтерді 4-тараудың 4.1.7-бөлімінен қараңыз.

Газ тәрізді HCl және HF шығарындылары

Хлоридтер мен фторидтер жүйеге шикізаттан және/немесе отыннан түсуі мүмкін. Негізгі бөлігі шикізат материалының ұсақ қатты бөлшектеріне жабысып, пештен клинкермен бірге шығады. Шамалы бөлігі пештен тозаң бөлшектеріне сіңіріліп шығады.

Хлор мен фтор қосылыстары пештен тозаңмен бірге шығарылатындықтан, егер пеш сүзгісінен шыққан тозаң пеш жүйесіне қайтарылса немесе қайтарылмаса және/немесе егер пештің шикізат пен отын құрамында болуы мүмкін хлор қосылыстарының жоғары концентрациясын жою үшін байпасты жүйесі болса, бұл қосылыстардың шығарындылары көбінесе тозаң жинау жүйесінің тиімділігіне тәуелді болады.

Шикізат, отын және қалдықтар (балама шикізат және балама отын) көп мөлшерде түссе, HCl және HF шығарылуы мүмкін.

Полихлорланған дибензодиоксиндер мен дибензофурандар шығарындылары

Пештің конструкциясына, жану шарттарына, шикізат материалдарының пешке берілу шарттарына және пайдаланылатын тозаңнан арылту жабдығының түріне байланысты әртүрлі күрделі процестердің нәтижесінде ПХДД мен ПХДФ түзілуі мүмкін. Сонымен қатар органикалық қосылыстармен бірге Cl болуы кез келген жоғары температуралық процесте ПХДД және ПХДФ түзілуіне әкелуі мүмкін. Сондай-ақ шикізаттан, отыннан және қалдықтардан алынған мыс диоксиндер мен фурандардың түзілуіне ықпал ететін катализатор ретінде әрекет етеді. Бұл қосылыстар циклондық жылу алмастырғышта немесе жылу алмастырғыштан кейін, сондай-ақ егер шикізат құрамында Cl және көмірсутектер жеткілікті мөлшерде болса, тозаңнан арылту қондырғыларында түзілуі мүмкін.

Алайда егер бір мезгілде төмендегі бес шарт сақталса, дибензодиоксиндер мен дибензофурандар және олардың кейінгі шығарындылары түзіледі:

көмірсутектердің болуы;

HCl болуы;

катализатордың болуы (Cu²⁺ және Fe²⁺ каталитикалық әсер береді деп саналады);

тиісті температуралық аралықтың болуы (максимум 300 – 325 °С болғанда 200 және 450 °С арасында);

материалдың тиісті температура аралығында ұзақ уақыт болуы.

Сонымен қатар газ легінде молекулалық оттегі болуға тиіс. Оттегі концентрациясының жоғарылауымен ПХДД және ПХДФ түзілу реакциясының жылдамдығы реакция тәртібімен шамамен 0,5 артады.

Хлорланған дибензодиоксиндер мен дибензофурандар 450-ден 200°С-қа дейінгі температура аралығында салқындаған кезде қайтадан түзілуі мүмкін болғандықтан, пеш жүйесінен шығарылатын газдарды осы температурадан тез салқындату өте маңызды.

ПХДД және ПХДФ түзілуі технологиялық пештердің барлық түрлерінде жүруі мүмкін, бірақ дымқыл және ұзын құрғақ пештерде диоксиндер мен фурандардың түзілуі мен шығарылуы көбірек жүреді.

Ластағыш заттардың шығарындылары проблемасының өзектілігі бақылау шараларының тиімділігіне, метеорологиялық жағдайларға және өнеркәсіптік алаң мен көршілес сезімтал аумақтардың орналасқан жеріне байланысты. Қазіргі цемент зауытында тозаңның түзілуін азайту және бақылау инвестициялар мен құзыретті басқару әдістерін қажет етеді.

1.24-кесте. Сала кәсіпорындарындағы ластағыш заттардың қазіргі концентрациясы

Р/с №

Кәсіпорын

Технологиялық процесс

Ластағыш заттардың концентрациясы, мг/Нм³

Азот (II) оксиді

Азот (IV) диоксиді

Бейорг. тозаң, құрамында % кремний диоксиді бар: 20-дан аз

Күкірт диоксиді

Бейорг. тозаң, % құрамында кремний диоксиді бар: 70-20

max

min

max

min

max

min

max

min

max

min

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	1	Клинкер өндірісі	51,147	38,925	330,511	247,107	350,535	272,349	322,208	289,987	-	-
1	1	Цемент өндірісі	-	-	-	-	927,205	12,054	-	-	-	-
2	2	Клинкер өндірісі	613,753	500,0	179,765	100,0	337,205	25,0	114,174	65,0	538,925	529,0
		Цемент өндірісі	-	-	-	-	-	-	-	-	2874,326	10,0
		Әк өндірісі	613,753	610,0	103,707	100,0	34,591	30,0	114,174	95,0	-	-
3	3	Цемент өндірісі	176,0	17,0	1080,48	28,0	590,0	101,0	420,0	19,30	674,0	48,0
3	3	Әк өндірісі	7,8	2,66	42,9	16,4	998,0	105,0	220,0	13,0	-	-
4	4	Цемент өндірісі	95,6	83	623	542	-	-	31,28	27,2	65,5	56,98
5	5	Клинкер өндірісі	0,0169	0,0169	0,1042	0,1042	0,0179	0,0179	0,3353	0,3353	-	-
6	6	Цемент ұнтақтау өндірісі	-	-	-	-	-	-	-	-	0,0308	0,008
7	7	Цемент өндірісі	70,0	50,0	600,0	450,0	50,0	10,0	-	-	25,0	15,0
8	8	Цемент өндірісі	-	-	-	-	30,0	30,0	-	-	-	-
9	9	Клинкер өндірісі	71,052	3,0	437,241	1,0	98,242	0,958	182,958	1,0	54,651	1,363
9	9	Цемент өндірісі	-	-	-	-	-	-	-	-	10,916	0,47
10	10	Цемент өндірісі	201,7	13,652	542,4	45,0	112,64	11,713	168,7	5,0	40,36	0,954

1.2.2. Су объектілеріне ластағыш заттардың төгінділері

Цемент өндірісінде өндірістік қажеттіліктерге: дымқыл процесс пештері үшін, шикізат шламын дайындау үшін және электр сүзгілерімен жабдықталған құрғақ процесс пештерін кондициялау мұнарасында, күйдіру цехында клинкерді сулау, жылыту (қазандық қондырғылар) және айналмалы сумен жабдықтау (компрессорларды салқындату, айналмалы пештердің мойынтіректері, диірмендер) жүйелерін қыздыру үшін су пайдаланылады.

Мәселен, құрғақ немесе жартылай құрғақ өндіру тәсілінде электрстатикалық сүзгілермен жабдықталған пештердің салқындатқыш мұнарасын қоспағанда және кәсіпорынның суыту жүйесінің (диірмендер, пештер және т.б. мойынтіректер сияқты салқындатқыш қондырғылар үшін) контуры тұйықталған болса (яғни, майлы және майлы заттармен ластануы мүмкін салқындатқыш суы бар ашық контур болмаса), су аз мөлшерде тазарту процесі үшін ғана қолданылады. Негізінде суға төгінді төгілмейді, өйткені су өндіріс процесіне қайтарылады.

Жартылай құрғақ тәсілде су құрғақ шикізат қоспасын түйіршіктеу үшін қолданылады.

Жартылай дымқыл тәсілде шлам сүзгі престерінде судан арылтылады.

Дымқыл тәсілде су шлам алу мақсатында шикізат материалдарын ұнтақтау үшін қолданылады. Пайдаланылатын шикізат материалдарының ылғалдылығы көбінесе жоғары болады. Шлам пешті қуаттандыру үшін қолданылады, онда су буға айналады немесе алдымен кептіруге жіберіледі.

Кейде клинкерді салқындату үшін қолданылатын су клинкердің жоғары температурасында салқындатқан кезде тікелей буланып кетеді.

Негізінде, егер зауыттың салқындатқыш су жүйесінің контуры тұйық болса, онда суға төгінді жіберілмейді, өйткені су өндіріс процесіне қайтарылады.

Әк өндірісінде карьерде өндірілген шикізат құрамында аз мөлшерде саз бен құм болуы мүмкін. Бұл жағдайда пешке жібермес бұрын әктас жуылады. Әктасты жуатын су ретінде жерүсті көздерінің суы немесе жерасты суын алу кезінде алынған су қолданылады. Судың тағы басқа көздері – жаңбыр суы және артезиан ұңғымаларынан алынған су. Тазартылған су қайтадан айналымға жіберіледі және жуу процесінде қайтадан қолданылады. Айналымдағы су жууға қажетті судың 85 %-ын құрайды,15 %-ы таза суды пайдалануға келеді.

Цемент және әк өнеркәсібі кәсіпорындарының сарқынды суларына шаруашылық-тұрмыстық сарқынды сулар, сондай-ақ нөсер суы және еріген қар суы жатады. Қондырғының салқындатқыш су жүйесінде тұйықталған контур болмаса, өндірістік сарқынды су болмайды.

Қоршаған ортаға ағызылатын сарқынды суларды тазарту сапасы экожүйенің жалпы жағдайына да, халықтың денсаулығына да қатты әсерін тигізеді.

Сүзгілеу алаңдарынан және сүзгілеу құдықтарынан, ағызу құбырларынан және арналардан тазартылмаған немесе жеткіліксіз тазартылған сарқынды суларды сүзу, сарқынды сулардың авариялық бұзылуы жерасты және жерүсті суларын ластаудың негізгі көзі болып табылады.

Өндірістің осы саласындағы өнеркәсіптік сарқынды суларды тазарту әдістеріне сарқынды ағынды орташаландыру және рН реттеу, тұндырғыш бассейндер мен тазартқыштар арқылы қатты жүзгін заттардың мөлшерін азайту үшін тұндыру, тұндырылмайтын қатты заттардың құрамын азайту үшін әртүрлі орта арқылы сүзу жатады.

Тазарту құрылыстары тек тұндырғыш ретінде ғана жұмыс істемеуі керек, сарқынды суларды сапалы тазарту қажет, мұндай тазарту алдын ала механикалық тазартудан және толық биологиялық тазартудан тұрады.

Сарқынды суларды механикалық тазарту бірқатар дәйекті орналасқан құрылыстарда жүреді, олардың дизайны жүзгіннің әртүрлі фракцияларын тежеп қалуға арналған. Әдетте мұндай құрылыстардың құрамына торлар, құм тұтқыштар және тұндырғыштар кіреді.

Торлар ең қарапайым түрде бірге бекітілген және сарқынды су тазарту қондырғысына қарай ағатын каналға көлденеңінен орналастырылған параллель темір шыбықтар қатарын білдіреді. Құм тұтқыштар сарқынды сулар тұндырғышқа түскенге дейін минералды ауыр жүзгінді тежеп қалуға арналған. Сарқынды суларды тұндыру қатты жүзгін заттардың негізгі бөлігін биологиялық тазарту құрылыстарына жеткенше тежеуге мүмкіндік береді.

Биологиялық тазарту құрылыстары табиғи сулардың сапасын қалыптастырудағы шешуші рөлді анықтауға мүмкіндік береді. Биологиялық тазарту сарқынды суларда коллоидты немесе еріген күйде болатын органикалық заттарды тотықтыратын микроорганизмдердің тіршілік әрекетінің белсенділігін қолдануға негізделген.

Жауын-шашын (жаңбыр суы және еріген қар суы) ағындары кәсіпорынның қатты төсемдерінен жиналады. Жерүсті ағындарының негізгі ластағыш компоненттері ашық жер бетінен шайылған топырақ эрозиясының өнімдері, тозаң, тұрмыстық қоқыс, сондай-ақ ЖЖМ-нің кездейсоқ төгілуі нәтижесінде су жинағыштың бетіне түсетін мұнай өнімдері болып табылады. Жоспарланған аумақтағы жауын-шашын ағыны су жинау науаларына жиналады, сол жерден еңіс бойымен жауын-шашын қабылдағыш құдыққа, одан әрі құм, жүзгін және қалқыма заттар сүзіп алынатын тұндырғышқа және жергілікті жер бедерінде орналасқан сүзгіш құдықтарға өздігінен ағып барады.

Осылайша, цемент өнеркәсібі объектілері қызметінің жерасты суларына әсерінің шамасы су тұтыну мен су бұру көлеміне, тазарту құрылыстары жұмысының тиімділігіне, сүзу алаңдары мен жер бедеріне сарқынды суларды ағызудың сапалық сипаттамасына байланысты болады.

Антропогендік жүктеме тазартылмаған сарқынды сулардың авариялық төгінділерінің көбеюімен, кәріз коллекторларының қанағаттанарлықсыз жағдайымен, кәсіпорындар ағызатын сарқынды суларды зарарсыздандыру режимінің бұзылуымен байланысты.

Су тұтыну және топырақ пен су объектілеріне / су ағындарына төгінділерді азайту әдістері туралы толығырақ ақпарат 4-тараудың 4.3-бөлімінде келтірілген.

4.3-бөлімде ақпарат үшін цемент және әк зауыттары ағызатын суға қатысты ережелер мен рұқсаттарда жиі талап етілетін химиялық және физикалық шектеулер келтірілген.

1.2.3. Өндіріс қалдықтарының түзілуі және оларды басқару

Цемент пен әк өндірісінде негізгі өндірістік қалдықтар түзілмейді. "Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша анықтамалықтарды әзірлеу, қолдану, мониторингтеу және қайта қарау қағидаларын бекіту туралы" Қазақстан Республикасы Үкіметінің 2021 жылғы 28 қазандағы № 775 қаулысына сәйкес негізгі өндірістік қалдықтар – өндірістің немесе технологиялық процестің нақты түрі үшін аса маңызды қалдықтар, олардың көмегімен қоршаған ортаға негізгі теріс әсердің мәнін бағалауға болады.

Алайда цемент пен әк алу кезінде өндірістік және технологиялық процестер нәтижесінде мынадай әртүрлі қалдықтар түзілуі мүмкін:

шикізат қоспасының қалдықтары (шикізат материалдарының ірі кесектері);

шикізат диірмендерінің бункерлерін тазалау қалдықтары;

байпастық жүйеден және тозаң тұндыру жүйесінен шығатын пеш тозаңы;

портландцемент клинкері, цемент, сөндірілмеген және сөндірілген әк өндірісінде тозаң тазарту қондырғылары арқылы газ өткеннен кейінгі тозаң;

жартылай дымқыл тәсілде қолданылатын сүзгі престен кейінгі, құрамында сілтілер көп және суспензияланған қатты зат бар сүзінді;

цемент өндірісінде шикізат қоспасын судан арылту кезінде пайдаланылған мата (мақта-мата және/ немесе табиғи және аралас талшықтардан, сүзгі престерден жасалған);

газдарды тазарту жүйелерінде пайдаланылатын сорбциялық заттар (түйіршіктелген әктас, әктас тозаңы);

портландцемент клинкерін, цемент және әк өндіру кезінде шикізат материалдарының шашылуы;

пайдаланылған сүзгі қапшықтар;

қаптама қалдықтары (пластик, ағаш, металл, қағаз және т. б.);

пайдаланылған май, жағармай және т. б.

пайдаланылған батареялар, шамдар мен люминесцентті лампалар, электр және электронды жабдықтар, еріткіштер, химиялық өнімдер және т. б.

Түзілетін қалдықтар шарттық негізде бөгде ұйымдарға кәдеге жаратуға/қайта өңдеуге беріледі, ішінара өз мұқтаждары үшін пайдаланылады, бір бөлігі өндіріске қайтарылады.

Пеш тозаңы өндіріс процесіне тікелей қайтарылуы немесе басқа мақсаттарда пайдаланылуы мүмкін. Тозаңды қайтару тікелей пешке немесе пешке шикізат қоспасын берумен бірге (бұл жағдайда сілтілік металдардың концентрациясы шектеу факторы болып табылады) немесе цементпен араластырғаннан кейін жүргізілуі мүмкін. Материалдар мен сыпырындылар жиналып, технологиялық процеске жіберіледі.

Дымқыл скрубберде түтін газдарын тазарту кезінде жиналған суспензия тұндырылады, сұйықтық негізінен қалпына келтіріледі, ал дымқыл қатты фаза үйінділерге жіберіледі. Газ легін тазартудың ерекше шарттарына байланысты қалдықтарды жою мүмкіндігі үлкен емес. Түтін газын тазартқан кезде түзілетін гипсті әк өндірісінде қайтадан қолдануға болмайды, бірақ цемент өндірісінде қатаюды реттегіш ретінде қолдануға болады.

Өндіріс процесіне қайтаруға болмайтын материалдар зауыттан өнеркәсіптің басқа салаларында пайдалану үшін немесе қалдықтарды зауыттан тыс басқа қондырғыларда өңдеу үшін жіберіледі.

1.2.4. Шу және діріл

Қоршаған ортаға физикалық әсер ету факторларына шу мен дірілді жатқызуға болады.

Кәсіпорындардың қызметінің физикалық әсер етуінің негізгі көзі технологиялық жабдық болып табылады.

Барлық цемент және әк өндірісінде шикізатты, шикізат қоспасын дайындаудан бастап, цементті күйдіру, алу процесінде және цементті сақтау мен жөнелтуге дейінгі процестерде шу пайда болады. Цемент өндірісінің әртүрлі бөлімдерінде қолданылатын ауыр машиналар мен үлкен желдеткіштер жоғары деңгейде шу шығарып, діріл тудырады, әсіресе мына машиналар мен операциялар:

шикізат материалдарын, отынды, клинкерді және цементті фракциялауды, ұнтақтауды, ұсақтауды, електен өткізуді қамтитын кез келген операциялар;

түтін сорғыштар;

желдеткіштер;

вибраторлар және т. б.

ауа компрессорлары және т. б.

Шу мен дірілдің адамға ұзақ уақыт әсер етуі оның есту аппаратына зақым келтіруі мүмкін, орталық жүйке жүйесіне жүк түсіреді, тыныс алу жылдамдығы мен жүрек соғысының өзгеруіне әкеледі, метаболизмнің бұзылуына, жүрек-қантамыр ауруларының, гипертонияның пайда болуына ықпал етеді және кәсіптік ауруларға әкелуі мүмкін. Сондықтан цемент зауыттары жұмыс орындарындағы шудың (өндірістік шудың) әсер ету деңгейін ең төменгі шамаға дейін төмендету, сондай-ақ көршілес қызмет түрлеріне (тұрғын аудандар, қоғамдық ғимараттар, басқа да өнеркәсіптік және коммерциялық қоныстар және т.б.) әсер етуі мүмкін зауыт пен карьердің шекараларындағы шу (қоршаған ортаның шуы) деңгейін ең төменгі шамаға азайту шараларын қабылдауға және жүзеге асыруға тиіс.

Көбінесе шу мен діріл деңгейі жабдық орнатылған іргетастың конструкциясына байланысты болады. Дірілді азайтатын арнайы іргетастар мен құрылғыларды пайдалану өндірістік цехтардағы шу деңгейін айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік береді.

Егер жоғарыда аталған техникалық шешімдерді қолдану мүмкін болмаса және шу шығаратын қондырғыларды жеке ғимараттарға көшіру мүмкін болмаса (мысалы, пештердің көлеміне және оларға қызмет көрсету құралдарына байланысты), онда екінші кезектегі техникалық шешімдер қолданылады. Мысалы, қорғалатын аймақ пен белсенді шу көзі (мысалы, пеш немесе қойма алаңы) арасында ғимараттар салынуы немесе өсіп тұрған ағаштар немесе бұталар сияқты табиғи кедергілер орнатылуға тиіс. Шу шығаратын қондырғылар пайдаланылатын кезеңде қорғалатын кеңістіктің есіктері мен терезелері тығыз жабылуға тиіс.

Егер тұрғын аймақ зауытқа жақын болса, өнеркәсіптік алаңда жаңа ғимараттардың орналасуы мен құрылысын жоспарлау шу шығарындыларын азайту қажеттігімен байланыстырылуға тиіс. Зауыттың шекарасында шу деңгейін және карьердің қасиеттерін өлшеу ұсынылады.

КТА ұсынған деректерге сәйкес 10 цемент зауытының тек 2-і ғана физикалық әсер ету факторларын – шу, діріл деңгейін жұмыс орындарын аттестаттауға сәйкес декларациялайды.

"Адамға әсер ететін физикалық факторларға гигиеналық нормативтерді бекіту туралы" Қазақстан Республикасы Денсаулық сақтау министрінің 2022 жылғы 16 ақпандағы № ҚР ДСМ-15 бұйрығына сәйкес өндірістік және қосалқы ғимараттардағы жұмыс орындарындағы дыбыстың рұқсат етілген ең жоғары деңгейі 95дБА құрайды.

4-тараудың 4.5-бөлімінде (Басқару және шудың әсерін төмендету техникасы) егер ұлттық/өңірлік/жергілікті нормативтік актілер болмаса, меншік шекараларында бақыланатын шуды шектеу деңгейлері (қоршаған ортаның шуы) жергілікті деңгейде өзгеше түрде көрсетілетін ақпарат үшін ғана келтіріледі. Реттеу: күндіз 65 дБ және түнде 55 дБ (ең жақын үйде).

Цемент пен әк өндірісі қоршаған ортаның сапасына, биоәралуандыққа, ландшафт эстетикасына және қалпына келтірілмейтін немесе баяу жаңартылатын ресурстардың, мысалы, қазба отындары немесе жерасты сулары сияқты ресурстардың (отын, әктас және басқа пайдалы қазбалар) өндірілуінің салдарымен байланысты.

Қолданыстағы нормалар мен ережелерді сақтау физикалық факторлардың әсерінен болатын жағымсыз әсерлерден сақтайды.

1.2.5. Иіс

Иіс шығу – жұмысы жолға қойылған зауытта сирек кездесетін мәселе, бірақ факторлардың тоғысуы иістің эпизодтық көрініс беруіне әкелуі мүмкін зауытта орын алуы ықтимал. Егер шикізат материалдарының құрамында жылу алмастырғышта қызған кезде жанбайтын, бірақ пиролизге ұшырайтын жанғыш компоненттер (керогендер) болса, көмірсутек шығарындылары түзілуі мүмкін. Бұл шығарындылар құбырдың жоғарғы жағында "көк тұман" ретінде көрінуі ықтимал, ауа райы қолайсыз болса, бұл цемент зауытының айналасында жағымсыз иіс тудыруы мүмкін.

Құрамында күкірт бар отынды жағу және/немесе құрамында күкірт бар шикізатты пайдалану иістің шығуына әкелуі мүмкін (әсіресе шахта пештерінде осы проблема жиі кездеседі).

Сонымен қатар шикізат немесе отын ретінде пайдаланылатын қалдықтар, әсіресе өндірістің әртүрлі кезеңдерінде, мысалы, сақтау және өңдеу кезеңдерінде иіс шығаруы мүмкін. NO_x азайту үшін аммиакты қолданған жағдайда, егер бұл процесс дұрыс басқарылмаса, өндіріс процесінің белгілі бір кезеңінде иіс пайда болуы мүмкін.

Толығырақ ақпаратты 4-тараудың 4.6-бөлімінен қараңыз.

1.2.6. Қоршаған ортаны қорғаудың кешенді тәсілін жүргізу. Жалпы қағидаттар

Қоршаған ортаны қорғаудың кешенді тәсілі кәсіпорындардың өндірістік қызметінің қоршаған орта компоненттеріне теріс әсер ету көздерін анықтауға (атмосфераға шығарындылар, су ортасына төгінділер және қалдықтардың түзілуі/орналастырылуы), оларды бақылау жолымен олардың техногендік әсерін төмендетуге/болғызбауға, сондай-ақ қолданылатын шаралардың экологиялық және экономикалық тиімділігін салыстыра отырып, ең үздік қолжетімді технологияларды енгізуге және қолдануға бағытталған шаралар жүйесін білдіреді.

Кешенді тәсілді жүзеге асыру үшін кәсіпорындар қоршаған ортаны қорғау мәселелеріне ерекше назар аударуы керек, оған мыналар жатады:

объект тұтынатын немесе өндіретін шикізат пен қосалқы материалдарды, энергияны міндетті есепке алу;

объектідегі шығарындылардың, төгінділердің барлық көздерін, қалдықтардың түзілуін, олардың сипаты мен көлемін құжаттау, сондай-ақ олардың қоршаған ортаға теріс әсер ету жағдайларын анықтау;

сарқынды сулар мен қалдық газдарды зиянды заттардан тазартудың технологиялық шешімдері мен басқа әдістерін қолдану, сонымен қатар табиғи ресурстарды пайдалану нормаларын азайту және шығарындыларды, төгінділер мен қалдықтарды шығаруды азайту үшін ең үздік технологияларды енгізу;

табиғи ресурстарды ұтымды пайдалану және қоршаған ортаны қорғау жөніндегі тиімді іс-шараларды әзірлеу;

кәсіпорынның экологиялық саясатын декларациялау;

экологиялық менеджмент жүйесінде өндірісті сертификаттауды дайындау және жүргізу;

өндірістік экологиялық бақылауды және қоршаған орта компоненттерінің мониторингін орындау;

қоршаған ортаны қорғау саласындағы арнайы уәкілетті мемлекеттік органдардан кешенді табиғат пайдалануға рұқсат алу;

қоршаған ортаны қорғау туралы заңнама талаптарының орындалуын және сақталуын бақылауды жүзеге асыру және т. б.

Жоғары экологиялық-экономикалық нәтижелерге қол жеткізу үшін шығарындыларды, төгінділерді зиянды заттардан тазарту процесін сүзіп алынған заттарды кәдеге жарату процесімен біріктіру қажет. "Таза күйінде" зиянды шығарындыларды тазарту тиімсіз, өйткені оның көмегімен қоршаған ортаға зиянды заттардың түсуін толық тоқтату мүмкін емес, өйткені қоршаған ортаның бір компонентінің ластану деңгейін төмендету екіншісінің ластануына әкелуі мүмкін.

Мысалы, газ тазарту кезінде дымқыл сүзгілерді орнату ауаның ластануын азайтады, бірақ су қалдықтары дұрыс өңделмеген жағдайда судың одан да көп ластануына әкелуі мүмкін. Тазарту қондырғыларын, тіпті ең тиімді қондырғыларды пайдалану қоршаған ортаның ластану деңгейін күрт төмендетеді, бірақ бұл проблеманы толығымен шешпейді, өйткені бұл қондырғылардың жұмыс істеу процесінде қалдықтар аз мөлшерде болса да, әдетте зиянды заттардың жоғары концентрациясымен шығарылады. Сонымен, тазарту қондырғыларының көпшілігінің жұмысы айтарлықтай энергия шығынын талап етеді, бұл өз кезегінде қоршаған ортаға да қауіпті.

Ластанудың себептерінің өзін жою бастапқы шикізатты кешенді пайдалануға және қоршаған ортаға зиянды заттардың ең көп мөлшерін жоюға мүмкіндік беретін аз қалдықты, ал болашақта қалдықсыз өндіріс технологияларын енгізуді талап етеді. Мысалы, пеш тозаңы өндіріс процесіне тікелей қайтарылады, күл-қож қалдықтары технологиялық процесте қосымша ретінде қайта пайдаланылады. Дәл осы цемент кәсіпорындарының технологиялары қайталама шикізат ресурстарын тек күйдіру кезінде ғана емес, сонымен қатар өндірістің басқа кезеңдерінде де: цемент қоспасын дайындау кезінде, шикіқұрамды ұсақтау кезінде пайдалануға мүмкіндік береді.

Қалдықтардың белгілі бір түрлерін баламалы отын түрлері ретінде пайдалану табиғи қазба отынды пайдалануды, түзілген қалдықтардың жинақталу көлемін азайтуға және шығарындыларды азайтуға мүмкіндік береді. Алайда материалды іріктеген кезде қалдықтардың химиялық құрамы және қалдықтардың әрбір түрін өңдеу процесін тудыруы мүмкін экологиялық салдарлар ескерілуге тиіс.

Түзілетін қалдықтардың мөлшерін азайту және оларды жою бойынша барлық өндірістер үшін бірдей қолайлы техникалық-экономикалық шешімдер табылған жоқ, сондықтан қазіргі уақытта осы бағытта жұмыс істеуге тура келеді.

Қоршаған табиғи ортаны қорғаудың технологиялық аспектілерін жетілдіруге назар аудара отырып, егер адам қолы тимеген табиғи жүйелердің азаюының рұқсат етілген (шекті) мәндерінен асып кетсек, ешқандай тазарту қондырғылары мен қалдықсыз технологиялар экожүйенің тұрақтылығын қалпына келтіре алмайтындығын есте ұстаған жөн.

2. Ең үздік қолжетімді техникаларды айқындау әдіснамасы

2.1. Детерминация, іріктеу қағидаттары

Техникалардың ең үздік қолжетімді техникалар ретіндегі детерминациясы Экология кодексінің талаптарына сәйкес қағидаттар мен өлшемшарттарға негізделеді.

Техниканы ең үздік қолжетімді ретінде айқындау әдіснамасы кәсіпорын мен қоршаған ортаны қорғау саласындағы мемлекеттік уәкілетті органдар мақсаттарының орындалуын қамтамасыз ететін ең үздік қолжетімді кандидат-техникалар ретінде қабылданған балама техникаларды іріктеуге және салыстыруға негізделеді. Кандидат-техникаларды айқындау КТА нәтижелеріне және халықаралық тәжірибені талдауға негізделеді, қолдану саласындағы ең үздік қолжетімді техникалардың техникалық және экономикалық қолжетімділігін негіздейтін Қазақстан Республикасының климаттық, экономикалық, экологиялық жағдайлары мен отын базасына негізді бейімделу қажеттігі ескеріледі.

Ең үздік қолжетімді техникаларды іріктеу қағидаттары техникалық жұмыс топтары мен мүдделі тараптардың ең үздік қолжетімді техникаларды айқындау өлшемшарттарын есепке алу және талдау жөніндегі іс-қимылдарының реттілігін сақтауға негізделеді.

1. Эмиссиялардың маркерлік ластағыш заттарын ескере отырып, сала үшін түйінді экологиялық проблемаларды анықтау.

Маркерлік заттар тізбесін айқындау әдісі негізінен жобалық, технологиялық құжаттаманы және ЕҚТ бойынша анықтамалықты қолдану саласында кәсіпорындарға жүргізілген КТА барысында алынған мәліметтерді зерделеуге негізделді.

Негізгі ластағыш көздердің эмиссияларының құрамында болатын ластағыш заттардың тізбесінен маркерлік заттардың тізбесі айқындалды, бұл ретте олар мынадай сипаттамаларға сәйкес болуы шарт:

зат қарастырылып отырған технологиялық процеске тән (жобалау және технологиялық құжаттамада негізделген заттар);

зат қоршаған ортаға және (немесе) халықтың денсаулығына айтарлықтай әсерін тигізеді, оның ішінде уыттылығы жоғары, канцерогендік, мутагендік, тератогендік қасиеттері, кумулятивті әсері дәлелденген, сондай-ақ тұрақты органикалық ластағыш заттарға жататын заттар.

2. Саланың экологиялық проблемаларын шешуге бағытталған кандидат-техникаларды айқындау және түгендеу.

Саланың экологиялық проблемаларын шешуге бағытталған кандидат-техникалары айқындау және түгендеу кезінде Қазақстан Республикасында және әлемдік қоғамдастықта бар кандидат-техникалардың тізбесі жасалады. Бұдан әрі тізім Қазақстан Республикасының жағдайында қолданыстағы және / немесе жаңа қондырғыда қолдану мүмкіндігі бойынша сараланады және оларды қолдану мүмкіндігі немесе мүмкін еместігі туралы дәлелді тұжырымдар көрсетіледі.

3. Осы ЕҚТ бойынша анықтамалықтың 2.2-тармағында келтірілген өлшемшарттарға сәйкес және ең үздік қолжетімді техникалардың өлшемшарттарын қанағаттандыратын техникалар тізбесі анықталып, экологиялық тиімділік деңгейіне қол жеткізілген жағдайларды белгілеу негізінде кандидат-техникаларды бағалау, талдау және салыстыру.

Ең үздік қолжетімді болуға кандидат-техникаларды бағалау, талдау және салыстыру кезінде іс-қимылдардың мынадай дәйектілігі сақталады:

1) белгіленген техникалар үшін қоршаған ортаның әртүрлі компоненттеріне әсер ету деңгейі және әртүрлі ресурстар мен материалдарды тұтыну деңгейлері бағаланады;

2) бар болса, қажетті ақпаратты, техникаларды енгізуге және жабдықтарды ұстауға жұмсалатын шығындарды, техникалар ендірілгеннен кейінгі ықтимал жеңілдіктер мен артықшылықтарды, ендіру кезеңін бағалау;

3) бағалау нәтижелері бойынша негізгі технологиялық процестің белгіленген техникаларынан мынадай:

қоршаған орта компоненттеріне әсер етуді болғызбауды немесе төмендетуді қамтамасыз ететін;

ендірілуі басқа ластағыш заттар шығарындылары көлемінің, ластанған сарқынды сулар төгінділерінің, залалсыздандыру, ресурстарды тұтыну қалдықтарының түзілуінің, қоршаған ортаға теріс әсердің өзге де түрлерінің айтарлықтай ұлғаюына және халық денсаулығы үшін қолайлы немесе жол берілетін деңгейден жоғары қауіптің ұлғаюына әкеп соқпайтын;

ендірілуі шамадан тыс материалдық-қаржылық шығындарға әкеп соқпайтын (ендіру кезінде ықтимал жеңілдіктер мен артықшылықтарды ескергенде);

ендіру мерзімдері қолайлы техникалар таңдалады.

4. Ең үздік қолжетімді техникамен қамтамасыз етілетін ең үздік экологиялық нәтижеліліктің (эмиссиялардың ЕҚТ-мен байланысты технологиялық көрсеткіштерін қоса алғанда) деңгейлерін айқындау.

"Ең үздік қолжетімді техникалар" термині Экология кодексінің 113- бабында [1] айқындалған.

Ең үздік қолжетімді техникалар деп қызмет түрлері мен оларды жүзеге асыру әдістерінің неғұрлым тиімді және озық даму сатысы түсініледі, бұл олардың қоршаған ортаға жағымсыз антропогендік әсер етуді болғызбауға немесе, егер бұл іс жүзінде жүзеге асырылмаса, барынша азайтуға бағытталған технологиялық нормативтер мен өзге де экологиялық шарттарды белгілеуге негіз болу үшін практикалық жарамдылығын куәландырады.

Техникалар деп пайдаланылатын технологиялар, сондай-ақ объектіні жобалауға, салуға, қызмет көрсетуге, пайдалануға, басқаруға және пайдаланудан шығаруға қолданылатын тәсілдер, әдістер, процестер, практикалар, ұстанымдар мен шешімдер түсініледі.

Егер техникалардың даму деңгейі мұндай техникаларды шығындар мен пайданы назарға ала отырып, мұндай техникалардың Қазақстан Республикасында қолданылу-қолданылмауына немесе өндірілу-өндірілмеуіне қарамастан және олар объектінің операторына негізді түрде қолжетімді болатындай шамада ғана өндірістің тиісті секторында экономикалық және техникалық ықтимал шарттарда ендіруге мүмкіндік берсе, олар қолжетімді болып есептеледі.

Ең үздік деп біртұтас ретінде қоршаған ортаны қорғаудың жалпы жоғары деңгейіне қол жеткізуде неғұрлым пәрменді қолжетімді техникалар түсініледі.

Ең үздік қолжетімді техникаларды қолдану қоршаған ортаның ластануын кешенді түрде болғызбауға, қоршаған ортаға жағымсыз антропогендік әсер етуді барынша азайтуға және бақылауға бағытталған.

Ең үздік қолжетімді техникаларды қолдану салалары деп Экология кодексіне сәйкес олар үшін ең үздік қолжетімді техникалар айқындалатын экономиканың жекелеген салалары, қызмет түрлері, технологиялық процестер, қызметті жүргізудің техникалық, ұйымдастырушылық немесе басқарушылық аспектілері түсініледі.

2.2. Техникаларды ең үздік қолжетімді техникаға жатқызу өлшемшарттары

Экология кодексінің 113-бабының 3-тармағына сәйкес мыналар ең үздік қолжетімді техникаларды айқындау өлшемшарттары болып табылады:

1) аз қалдықты технологияны пайдалану;

2) қауіптілігі неғұрлым аз заттарды пайдалану;

3) технологиялық процесте түзілетін және пайдаланылатын заттардың, сондай-ақ қалдықтардың қалпына келтірілуі мен рециклингіне қолдануға келетіндей шамада ықпал ету;

4) өнеркәсіптік деңгейде табысты сыналған процестердің, құрылғылардың және операциялық әдістердің салыстырмалы болуы;

5) ғылыми білімдегі технологиялық серпілістер мен өзгерістер;

6) қоршаған ортаға тиісті эмиссиялардың табиғаты, ықпалы мен көлемі;

7) жаңа және жұмыс істеп тұрған объектілер үшін пайдалануға берілу күні;

8) ең үздік қолжетімді техниканы ендіруге қажетті мерзімдердің ұзақтығы;

9) процестерде пайдаланылатын шикізат пен ресурстардың (суды қоса алғанда) тұтынылу деңгейі мен қасиеттері және энергия тиімділігі;

10) қоршаған ортаға эмиссиялардың жағымсыз әсері мен қоршаған орта үшін тәуекелдерді болғызбау немесе олардың жалпы деңгейін барынша қысқарту қажеттігі;

11) аварияларды болғызбау және қоршаған ортаға жағымсыз салдарларды барынша азайту қажеттігі;

12) халықаралық ұйымдар жариялаған ақпарат;

13) Қазақстан Республикасында немесе одан тыс жерлерде екі және одан көп объектілерде өнеркәсіптік ендіру.

Көрсетілген өлшемшарттардың үйлесу шарты техниканы ЕҚТ ретінде айқындаған кезде Экология кодексінің қағидаттарының сақталуының қамтамасыз етілуі болып табылады, бұл шарт ең үздік қолжетімді ретіндегі кандидат болып табылатын әрбір техника үшін мынадай шарттардың сақталуынан көрінеді:

1) қоршаған ортаға теріс әсердің ең төменгі деңгейі;

2) оны ендіру мен пайдаланудың экономикалық тиімділігі;

3) ресурс және энергия үнемдеу әдістерін қолдану;

4) техниканы ендіру кезеңі;

5) қоршаған ортаға теріс әсер ететін екі және одан көп объектілерде техниканы өнеркәсіптік ендіру.

Қоршаған ортаға теріс әсердің ең төменгі деңгейі

Кандидат-техниканың қоршаған ортаға теріс әсердің ең төменгі деңгейін қамтамасыз етуінің шарттарын белгілеген кезде екі көрсеткіш қаралады:

1) технологиялық процестерде пайдаланылатын және (немесе) түзілетін заттардың атмосфера, топырақ, су жүйелері, адам, басқа да тірі организмдер мен тұтас экожүйелер үшін қауіптілігі;

2) шығарындылар мен төгінділердің құрамындағы зиянды заттар эмиссиясының теріс әсері мен мәнінің сипаты.

Технологиялық процестерде пайдаланылатын және (немесе) түзілетін заттардың қауіптілігін айқындаған кезде шығарындылар мен төгінділер құрамындағы зиянды заттар эмиссияларына, олардың көлеміне (салмағына), сондай-ақ қалдықтардың көлемі мен қауіптілік деңгейіне түгендеу жүргізіледі. Технологиялық процестер барысында пайдаланылатын және (немесе) түзілетін зиянды заттардың қауіптілігін бағалаған кезде атмосфераға бөлінетін, су объектілеріне, аралық өнімдерге және қатты қалдықтарға түсетін маркерлік ластағыш заттар белгіленеді.

Маркерлік заттарды таңдау мына сипаттамалардың белгіленуіне негізделеді:

зат қарастырылып отырған технологиялық процеске тән;

зат эмиссияларда үнемі және маңызды концентрацияларда болады;

зат қоршаған ортаға айтарлықтай әсер етеді;

затты айқындау әдісі қолжетімді болып табылады, қалпына келтіріледі және өлшем бірліктерін қамтамасыз ету талаптарына сәйкес келеді;

маркерлік заттарды айқындау үшін олардың ластағыш заттар шығарындыларының жалпы көлеміндегі ең көп жиынтық үлесі сандық өлшемшарт болып табылады.

Техниканы ендіру мен пайдаланудың экономикалық тиімділігі

Экономикалық тиімділікті қамтамасыз ету шарттарын белгілеген кезде техниканы ендіру мен пайдалануға жұмсалатын шығындарды бағалау және шығындар мен пайданы талдау әдісін қолдану арқылы оны ендірудің пайдасын бағалау жүргізіледі. Егер әрқилы техникаларды ендіру оң нәтиже берсе, онда ең үздік "баға/сапа" арақатынасы бар және тиісінше қарастырылып отырған техникалар арасында көрсететін экономикалық көрсеткіштері ең үздік техника тиімділігі ең жоғары техника болып саналады. Бұл талдау әдісі деректерді неғұрлым кеңінен қамтуды талап етеді, мұнда пайда/шығын туралы деректерді ақшалай нысанда ұсыну қиын.

Технология ендірілгенге "дейін" және одан "кейінгі" ақша ағынының айырмасы нәтижесінде туындайтын инкрементальды ақша ағынына талдау жүргізу кәсіпорындардың көпшілігіне анағұрлым таныс экономикалық талдау жүргізуге мүмкіндік береді.

Шығын мен пайданы талдау әдісінің баламасы – іс-шаралар құны ең төмен болған кезде белгілі бір экологиялық мақсатқа қол жеткізу үшін анағұрлым қолайлыларын айқындау үшін пайдаланылатын шығындардың тиімділігін талдау. ЕҚТ кандидат-техникаларды олардың экономикалық тиімділігінің артуына қарай саралау алынған экологиялық пайдамен салыстырғанда негізсіз және тым қымбат нұсқаларды алып тастауға мүмкіндік береді.

Техниканың экономикалық тиімділігі мына формулаға сәйкес анықталады:

Экономикалық тиімділік = жылдық шығындар, теңге/эмиссиялардың қысқаруы, т/жыл.

Шығындарды есептеу әдіснамасы ендіру мен пайдаланудың экономикалық тиімділігін ескере отырып, құрылысқа, қондырғыға, технологияға немесе процеске арналған күрделі шығындар мен пайдалану шығындары туралы деректерді жинауға және талдауға мүмкіндік беретін алгоритмді белгілейді.

Бағалаудың негізгі кезеңдері 2.1-суретте көрсетілген.

2.1-сурет. Техниканы ендіру мен пайдаланудың экономикалық тиімділігін бағалау кезеңдері

ЕҚТ ендіруге экономикалық талдау жүргізу барысында мыналар қарастырылады:

1) салыстырмалы техникаларды осыған дейін өнеркәсіптік ауқымда сәтті пайдалану тәжірибесі;

2) осы техниканы өндіріске ендірумен және пайдаланумен байланысты белгілі авариялар туралы ақпарат;

3) техникаларды ендіру климатының географиялық факторлары (энергия көздеріне қатысты орналасуы, оның қолжетімділігі, логистикалық тізбектер), сондай-ақ өңірлік физикалық-географиялық және геологиялық жағдайлар мен ерекше қорғалатын табиғи аумақтардың, мәдениет ескерткіштері мен рекреация объектілерінің болуына байланысты технологиялық шектеулер.

Кандидат-техникаға бағалау жүргізу үшін шығындар құрылымы айқындалып, күрделі шығындар (құрылыстар салуға, жабдықтарды сатып алуға және монтаждауға) және пайдаланушылық шығындар бөлінеді. Пайдалану шығындарында техникалық қызмет көрсету және жөндеу шығындары, энергия жеткізгіштер, материалдар мен көрсетілетін қызметтер, еңбекақы төлеу шығындары бөлінеді.

Шығындар туралы ақпарат жинау қорытындысы бойынша қарастырылып отырған балама нұсқаларды одан әрі объективті салыстыруды қамтамасыз ету үшін ол өңделеді.

Техниканы ендіру кезеңі

Техниканы ендіру уақытын бағалау үшін қоршаған ортаны қорғауды қамтамасыз етуге жататын шығындармен салыстырғанда белгілі бір техниканың өзін-өзі ақтау кезеңі пайдаланылады. Техниканы ендірудің жылдамдығын бағалау жүргізіледі. Бұл ретте техниканы ендіру жылдамдығын төмендегі уақыт ауқымдарында бөлек қарастыру ұсынылады:

қысқа мерзімді (бірнеше аптадан айларға дейін);

орта мерзімді (бірнеше айдан бір жылға дейін);

ұзақ мерзімді (әдетте бірнеше жылды құрайды).

Жаңғырту уақытын таңдау қолданыстағы жабдықты жоспарлы түрде ауыстыруға негізделеді. ЕҚТ ендіру жылдамдығын (кезеңін) бағалай келе, жаңғыртуға жұмсалатын шекті шығындарды да талдау ұсынылады. Ауқымды инвестициялық күрделі шығындарды немесе өндірістік процестер мен инфрақұрылымның елеулі модификацияларын талап ететін ЕҚТ үшін оларды ендірудің неғұрлым ұзағырақ кезеңдерін көздеу қажет.

Ресурс және энергия үнемдеуші әдістерді қолдану

Ресурс және энергия үнемдеуші әдістердің қолданылуын талдаған кезде энергия және ресурс үнемдеу саласындағы қолданыстағы нормативтік-құқықтық құжаттардың талаптары мен ережелері ескеріледі. Талдаудың мақсаты энергия мен ресурс үнемдеудің ең үздік көрсеткіштерімен (қарастырылып отырғандардың ішінде) сипатталатын техникаларды белгілеу болып табылады.

Негізгі ресурстарды тұтыну бойынша техникаларға төмендегілер назарға алына отырып салыстырмалы талдау жүргізіледі:

энергия тұтыну:

энергия тұтынудың және әртүрлі (негізгі, қосалқы және қызмет көрсететін) технологиялық процестер үшін ортақ деңгей (оны төмендетудің негізгі мүмкіндіктерін бағалай отырып);

отынды пайдалану түрі мен деңгейі;

су тұтыну:

су пайдаланылатын технологиялық процестер;

тұтынудың және технологиялық процестер үшін жалпы көлемі (оны төмендету немесе қайта пайдалану мүмкіндіктерін бағалай отырып);

судың қолданылу мақсаты (жуу сұйықтығы, хладагент және т.б.);

суды қайта пайдалану жүйелерінің болуы;

3) шикізат пен қосалқы материалдарды (реагенттерді және т.б.) қайта пайдалану мүмкіндіктерін бағалай отырып, оларды тұтыну көлемі.

Салыстырмалы талдаудан кейін технологиялық процесте пайдаланылатын заттардың регенерациясы мен рециклингінің және энергияны рекуперациялаудың мүмкіндігі анықталады.

Қарастырылып отырған техникаларды салыстырмалы бағалау үшін қолданылатын энергиялық тиімділік пен ресурс үнемдеудің негізгі көрсеткіштері ретінде (жабдықты пайдаланудың регламенттелген жағдайларында) мына көрсеткіштер пайдаланылады – электр энергиясының, жылудың, отынның, судың, әртүрлі материалдардың үлестік шығындары, яғни белгілі бір ресурстың (электр энергиясы, жылу, су, реагент және т. б.) өнімнің немесе көрсетілетін қызметтің бір бірлігіне қатысты нақты шығындары, мысалы, электр энергиясы үшін өнімнің немесе көрсетілетін қызметтің 1 көлеміне кВт-сағ, жылу энергиясы үшін Гкал/өнімнің немесе көрсетілетін қызметтің көлемі, су үшін – өнімнің немесе көрсетілетін қызметтің м³/ көлемі т. б. ретінде көрсетіледі.

Ресурс үнемдеу (яғни энергия мен материалдарды үнемдеу) отын-энергетикалық және басқа да материалдық ресурстарды тиімді (ұтымды) пайдалануға және үнемдеп жұмсауға бағытталған тиісті құқықтық, ұйымдастырушылық, ғылыми, өндірістік, техникалық және экономикалық шараларды іске асыру мүмкіндігі тұрғысынан да бағаланады. Ресурс үнемдеу әлеуеті нақты энергия және ресурс үнемдеу іс-шаралары арқылы іске асырылады, бұларды өндіріс мәдениетін жоғарылатуды, жабдықты пайдаланудың номиналды режимдерін сақтауды, агрегаттарды жүктеудің оңтайлы деңгейін қамтамасыз етуді, отын-энергетика ресурстарының тікелей ысырабын жоюды, баптау және жөндеу-қалпына келтіру жұмыстарын уақтылы орындауды, қайталама энергия ресурстарын пайдалануды (желдету шығарындыларының әлеуеті төмен жылуын кәдеге жаратуды, энергияны регенерациялау және рекуперациялау процестерін қоса алғанда), пайдаланылатын энергетикалық және басқа да ресурстарды есепке алу аспаптарымен жарақтандыруды көздейтін ұйымдастырушылық-техникалық деп және моральдық ескірген өндірістік қуаттарды (өндірістік тораптарды) уақытылы алмастырумен, қазіргі заманғы энергия тиімді және энергия үнемдейтін жабдықтарды енгізумен, қолданыстағы технологиялық процестерді жаңғыртумен және автоматтандырумен байланысты инвестициялық деп бөлуге болады.

Технологиялық процестің және (немесе) пайдаланылатын жабдықтың энергия ресурстары мен басқа ресурстардың үлестік шығынының азаюына әкелетін өнім немесе көрсетілетін қызмет көлемінің бір бірлігіне кез келген ықтимал өзгеруі, әсіресе зиянды заттардың шығарындылары мен төгінділері төмендейтін болса (немесе қазіргі деңгейде қалса), оның энергиялық тиімділігі мен ресурс үнемдеуінің артуы (осы өзгерудің экономикалық тиімділігі мен технологиялық сенімділігін ескере отырып) ретінде бағаланады.

3. Қолданылатын процестер: қазіргі уақытта пайдаланылатын технологиялық, техникалық шешімдер

3.1. Цемент өндірісі

Қазақстан зауыттарында цемент өндіру екі тәсіл бойынша жүзеге асырылады:

шикізат материалдары бір мезгілде кептіріліп ұсақталатын және ылғалдылығы 1 – 2 %-дан аспайтын шикізат материалы күйдірілетін құрғақ тәсіл. Бұл ретте жылудың үлестік шығысы 3250 – 3550 МДж/т клинкерді құрайды;

шикізат материалдары су қосылып ұсақталатын дымқыл тәсіл, айналмалы пеште жағылатын W = 35 – 42 % шикізат шламы дайындалады, жылудың үлестік шығысы 6500 – 6900 МДж/т клинкерді құрайды.

Құрғақ тәсілді зауыттардың өндірістік қуаты 13,9 млн тоннаны, дымқыл тәсілді зауыттардың өндірістік қуаты 3,0206 млн тоннаны құрайды. ЕҚТ-ға жататын құрғақ тәсілдің Қазақстан Республикасында цемент өндірісіндегі үлесі 2021 жылғы 1 қаңтардағы жағдай бойынша 82,66 %-ды құрайды.

3.1.1. Цемент клинкерін өндіру тәсілдері

Дымқыл тәсілдің технологиялық схемасы

Дымқыл тәсілдің типтік технологиялық схемасы карбонатты қатты компонент – әктасты және сазды жұмсақ компонент – сазды, сары топырақты қолдану арқылы келтірілген. Шикізат экскаваторлармен өндіріледі. Дымқыл тәсілде әктас 15 – 20 мм дейінгі қиыршық тасқа дейін екі сатылы ұсақтауға ұшырайды және шикізат диірмендерінің бункерлеріне түседі. Саз немесе сары топырақ сазараластырғыштарда иленіп, құбырлы шарлы диірмендерге қосып ұнтақтауға беріледі, оған әктас, өртенділер және су мөлшерленіп беріледі. Ылғалдығы 36 – 40 % ұсақталған шламды қанықтыру коэффициентінің шамасы (КН), силикат (n) немесе глинозем модулі (р) бойынша түзету үшін тік шлам бассейніне айдалады. Түзетуден кейін шлам өздігінен ағатын көлденең шлам бассейніне ағызылады, ол жерден сорғылардың көмегімен айналмалы пеш үздіксіз толықтырылады (3.1-сурет).

Дымқыл тәсілдің артықшылығы – клинкердің жоғары сапасын қамтамасыз ететін біртекті шикізат қоспасын дайындау мүмкіндігі. Бұл тәсілдің басты кемшілігі – жылудың үлестік шығысының жоғары болуында, ол құрғақ тәсілге қарағанда екі есе дерлік жоғары. Себебі, бір тонна клинкер өндірісінде бір тоннаға жуық су буланып кетеді. Нәтижесінде клинкердің әр тоннасына атмосфераға шамамен 4 тонна қалдық газ шығарылады, бұл да құрғақ тәсілге қарағанда екі есе жоғары [7].

Цемент өндірудің құрғақ тәсілінің технологиялық схемасы

Дүниежүзінде құрғақ процеске арналған пештерінің әрқилы типтері бар (3.2-сурет).

Ұзын құрғақ пештер (олардың көпшілігі АҚШ-та, сонымен қатар басқа құрлықтар мен елдерде жасалған және әлі де жұмыс істейді) кептіруге, алдын ала қыздыруға, күйдіруге және пісіруге арналған, сондықтан беру жүйесі мен салқындатқышты ғана қосу керек. Ұзын пештердің жоғарғы бөлігі жылу беруді жақсарту үшін тізбекті перделермен және стационарлық қондырғылармен жабдықталған.

Суспензияны алдын ала қыздыру технологиясы бар, 3-тен 6 циклонға дейінгі сатылы құрғақ пештер (әдетте қысқа пештер). Олар алдын ала кальцинатормен немесе онсыз жабдықталуы мүмкін. Әртүрлі жеткізгіштер әртүрлі механизмдер ұсынады. Бес циклонды алдын ала қыздыру және алдын ала күйдіру пештері құрғақ процестің жаңа қондырғылары үшін стандартты технология болып саналады.

Әлемдік өнеркәсіпте жартылай құрғақ және жартылай дымқыл өндіру тәсіліне арналған пештер де жұмыс істейді. Қазақстанда мұндай пештер жоқ.

1928 жылы ойлап табылған және бүгінде әртүрлі елдерде жұмыс істейтін жартылай құрғақ технологиялық пештер ("Леполь" пештері деп те аталады, дымқыл процесс пешіне қарағанда қысқа) қоспаны ұнтақтау үшін дискіде дайындалған құрғақ ұн қоспасы бар көлденең жылжымалы тормен жабдықталған (қоспадағы ылғал мөлшері 10 %-дан 15 %-ға дейін өзгереді). Қоспаның қабаты мойындық торға таратылып, кептіріледі, содан кейін пешке жіберіледі.

Жартылай дымқыл процесте (аралас тәсіл деп те аталады) экструдерде дайындалған шламдық сүзгіш дымқыл ферриттер (торлардағы ылғал мөлшері шамамен 20 %) не "Леполь" пешінің торына, не ұзын пешке, дымқыл процесс пешіндегідей немесе одан да аз ұзындықтағы пешке жіберіледі.

Алдын ала қыздырғышпен немесе онсыз қоспаны алдын ала қыздыру технологиясы қолданылатын құрғақ өндіру тәсілі қазіргі уақытта әлемде кең таралған. Мысалы, Жапонияда цемент 100 % құрғақ тәсілмен өндіріледі, Еуропаның анағұрлым дамыған елдерінде бұл көрсеткіш 100 %-ға жақындап келеді.

Дымқыл тәсілмен салыстырғанда құрғақ тәсіл көрсеткіштері 3.3, 3.4 суреттерде және 3.1-кестеде келтірілген.

Құрғақ тәсілдің кемшіліктері:

клинкер белсенділігінің біршама төмендеуі;

технологиялық схеманың күрделілігі;

технологиялық процестің көп тозаңдануы.

Құрғақ тәсілдің дымқыл тәсілге қарағандағы артықшылықтары:

отынның үлестік шығыны екі есе дерлік төмен;

пештің дара өнімділігі 4 – 5 есе көп;

айналмалы пештегі жылу кернеуінің төмендеуіне және дара қуаттың өсуіне байланысты отқа төзімді заттардың үлестік шығысы біршама азаяды;

3.1-кесте. Цемент өндірудің дымқыл және құрғақ тәсілдерінің көрсеткіштері [22]

Р/с №	Параметрлер	Өлшемі	Өндіру тәсілі
Р/с №	Параметрлер	Өлшемі	дымқыл	құрғақ
1	2	3	4	5
1	Әлемдегі пештің қуаты:
	ең жоғары	т/тәул	3000	12 000
	кең таралған	т/тәул	1750	3000 - 5000
2	Қазақстандағы пештердің қуаты:
	ең жоғары	т/тәул	1750	5250
	кең таралған	т/тәул	840	2520
3	Отын шығыны	шок/т клинкер^*	200	100
4	Материалдар шығыны	т/т клинкер	5	3
5	Отқа төзімді заттар шығыны	кг/т клинкер	1,0	0,1
6	Пайдаланылған газдардың шығуы	т/т клинкер	4	2
7	СО₂шығуы	кг/т цемент	890	690
8	Клинкер сапасы	%	100	90
9	Тозаңдануы	-	төмен	жоғары
10	Технологиясы	-	қарапайым	күрделі
11	Процесті басқару	-	күрделі	қарапайым
12	Автоматтандыру дәрежесі	-	төмен	толық
13	1 қызметкерге есептегендегі өнімділігі	т/жыл	1500	7000
14	Бір ауысымдағы жұмысшылар саны	адам	10	2

* шок / т клинкер – бір тонна клинкерге шартты отын килограмы.

парниктік газдардың қоршаған ортаға шығарындылары құрғақ процесс пештерінде жылу энергиясын тұтынудың аздығына байланысты төмен; атмосфераға көмірқышқыл газының шығарындылары 25 %-ға азаяды, Киото келісіміне байланысты мұның маңызы жоғары;

әрбір қайта өңдеуге қажетті отын мөлшерін беру мүмкіндігімен процесті жеке реттеу контурларына бөлу салдарынан клинкерді күйдіруді автоматтандыру қамтамасыз етіледі;

еңбек өнімділігі бірнеше есе артады [22].

3.1.2. Шикізат материалдарын өндіру

Заманауи цемент зауыты 1,5 – 2,0 млн т цемент өндіреді. Ол үшін тәулігіне 2,2 – 3,2 млн т шикізат материалын немесе 7 – 10 мың т шикізат өңдеу қажет. Шикізат өндіру ашық тәсілмен қазылатын карьерлерде жүзеге асырылады. Өндіру биіктігі 10 – 15 м бір немесе бірнеше кертпештен жүзеге асырылады (3.5-сурет). Өндіру тәсілі шикізаттың физика-механикалық қасиеттеріне байланысты. Алдымен аршыма жыныс алып тасталады.

Қатты тас жыныстары (әктас) алдымен жарылыспен қопсытылады. Ол үшін диаметрі 100 – 300 мм ұңғымалар жүргізіліп, жарылғыш заттар салынып, жаппай жарылыс жасалады. Ұңғымаларды қазу арқан-соқпалы станоктардың, пневматикалық соқпалы немесе шұқыл бұрғылау станоктарының көмегімен жүргізіледі (3.6-сурет). Тас жыныстарын тиеу шөміш сыйымдылығы 8 м³дейінгі экскаваторлармен немесе тиегіштермен жүзеге асырылады.

3.6-сурет. "Жамбыл Цемент" ЖШС-да әктас карьерінде ұңғымаларды бұрғылау

Жұмсақ жыныстарды (бор, саз) өндіру роторлы экскаваторлардың көмегімен жүзеге асырылады, олар өндірумен қатар шикізатты тиеуді де жүзеге асырады.

Цементтің өзіндік құнындағы шикізат құнының үлесі 20 – 25 %-ға дейін болады. Өндірілген шикізаттың құны бірқатар факторларға байланысты. Шикізаттың жалпы құнының шамамен 60 %-ын көлік шығындары құрайды.

Цемент зауытында карьерден материалдарды беру тоқтатылған жағдайда пештердің үздіксіз жұмысын қамтамасыз ететін белгілі бір шикізат қоры болуы керек. Ол үшін зауыттың қуатына байланысты қоймаларда сақталуы тиіс шикізат қорының нормалары белгіленген. Шикізат қоймалары ашық немесе жабық болады. Материалдар қорының нормалары мынадай, тәул.: әктас 3 – 5; гипс тасы, түзетуші және минералды қоспалар – 15 – 20; қатты отын – 10 – 15 [51].

Қазақстанның үш зауытында шикізатты өндіруде, ұсақтауда және зауытқа тасымалдауда ерекшеліктер бар. "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС зауытында карьерде алдын ала ұсақталғаннан кейін әктас пен сазды тақтатас шикізаты зауытқа ең үнемді көлік – таспалы конвейермен 2,8 км қашықтықта жеткізіледі және біркелкілеу үшін текшелерге жиналады (3.7-сурет).

3.7-сурет. "Жамбыл Цемент" ЖШС-да карьерден әктас пен сазды тақтатасты жеткізуге арналған ұзындығы 2800 м таспалы транспортер

"Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС-да әктас Суықбұлақ кен орнының карьерінде өндіріледі, ол зауыттан темір жолдың бойымен 88 км қашықтықта орналасқан. Ұңғымаларды бұрғылау СБШ-200 механикаландырылған станоктармен жүргізіледі. Әктастың қопсытылған жынысын автосамосвалдарға тиеу үшін ЭКГ-4,6; ЭКГ-5,0 экскаваторлары немесе шөмішті тиегіштер пайдаланылады (3.8-сурет).

3.8-сурет. Әктасты шөмішті тиегішпен және экскаватормен тиеу

Кенжардан қабылдау бункеріне дейін әктас БелАЗ көліктерімен тасымалданады. Әктас карьерде алдымен өнімділігі Q – 500 т/сағ болатын ұсатқышта, содан кейін С – 738 балғалы ұнтақтағышта 0 – 20 мм дейінгі кесектерге ұсақталады. Ұсақталған әктас теміржол вагондарына тиеліп, зауытқа жіберіледі.

"Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС дымқыл тәсілді зауытында сазды компонент – саздақтар зауыттан 15 км қашықтықта орналасқан Жаңа Семей кен орнының карьерінде өндіріледі. Саздың 45 %-ы зауытқа самосвалдармен әкелінеді, ал 55 %-ы карьерде сазараластырғыштарда буланады және құбырлар арқылы зауытқа айдалады.

"Стандарт Цемент" ЖШС-да Қарақұс кен орнындағы әктас карьерде 70 мм дейінгі мөлшердегі кесектерге ұсақталады, вагондарға тиеледі және зауытқа түседі. Карьер зауыттан шамамен 45 км қашықтықта орналасқан.

Барлық басқа зауыттарда карьерде өндірілгеннен кейін әктас пен сазды компонент шикізатты ұсақтау және одан әрі өңдеу жүзеге асырылатын зауытқа автосамосвалдармен тасымалданады.

3.1.3. Шикізат материалдарын сақтау, дайындау және ұнтақтау

Шикізат материалдары зауытта ашық және/немесе жабық қоймаларда сақталады. Цемент зауыттарын жобалаудың технологиялық нормаларына сәйкес шикізат түріне, түзеткіш және минералды қоспаларға байланысты қор нормалары кәсіпорынның 3 – 20 тәуліктік жұмысына жеткілікті болуға тиіс [51].

Шикізат материалдарын ұсақтау

Ұсақтау – бұл қатты жыныстарды механикалық ұнтақтау процесі, ондағы ұсату дәрежесі 2-ден 50-ге дейін болады. Ұсақтау жабдықтары мен ұсақтау схемаларын таңдау шикізаттың физикалық қасиеттеріне, беріктігіне, икемділігіне, ылғалдылығына байланысты. Дымқыл тәсілді ескі зауыттарда жоғары және орташа тығыздықтағы қатты әктас жыныстарын ұсақтау карьерде немесе зауытта екі сатыда жүзеге асырылады. Ұсақтаудың бірінші сатысы жақты ұсатқыштарда, екіншісі балғалы ұсатқыштарда жүзеге асырылады. Жақты ұсатқыштарда ұсақтау материалды жылжымалы және қозғалмайтын жақтар арасында ауық-ауық жаншу нәтижесінде жүреді (3.9-сурет).

а – жақты; б – конустық; в – білікті; г – соққылы-шағылдырғыш

3.9-сурет. Әртүрлі типтегі ұсатқыштардың схемалары

Ұсақтаудың 1-сатысындағы жақты ұсатқыштар өлшемі 1200 – 1500 мм-ге дейін тасты өңдей алады. Жақты ұсатқыштардағы ұсату дәрежесі – 4 – 6. Шығатын бөліктердің мөлшері 100 – 200 мм-ге дейін.

Жақты ұсатқыштар конструкциясы жағынан қарапайым және жұмыс кезінде мейлінше сенімді. Оның жақтары шындалған құйма немесе қатты болаттан жасалған құрышты плиталармен астарланады. Ұсатқыш плиталардың тозуы – 1 тонна материалға 5-тен 30 г-ға дейін (3.10-сурет).

Электр энергиясының үлестік шығысы ұсатқыштың көлеміне, жыныстардың қаттылығына байланысты және ірі жақты ұсатқыштар үшін 0,3-тен 0,7 кВт /сағ дейінгі қаттылығы орташа материалды құрайды. Жақты ұсатқыштар "Шымкентцемент" АҚ, "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС, "Sas-Tobe Technologies" ЖШС, "Central Asia Cement" АҚ, "Каспий Цемент" ЖШС, "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС карьерінде орнатылған.

Қатты жыныстарды ұсақтаудың екінші сатысында балғалы (бір-екі роторлы) ұсатқыштар, соққылы-шағылдырғыш ұсатқыштар, жылжымалы тақтасы бар өздігінен тазартылатын балғалы ұсатқыштар қолданылады. Балғалы ұсатқыштардың шығаберісі мойындық торлармен жабдықталған және ірілігі шығаберістегі саңылаудың енінен кіші болатын материал шығарады. Ұсату өнімі 0-ден 20 – 30 мм-ге дейін және одан да үлкен мөлшерде қиыршық тас түрінде шығады.

Балғалы ұсатқыштардың ұсату дәрежесі 20 – 40 құрайды (3.11-сурет). Бір роторлы және екі роторлы балғалы ұсатқыштар бар. 1 тонна материалды ұсақтауға жұмсалатын электр энергиясының үлестік шығысы 1 – 2 кВт·сағ/т құрайды. Балғалы ұсатқыштар "Шымкентцемент" АҚ, "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС, "Sas-Tobe Technologies" ЖШС, "Central Asia Cement" АҚ (екі роторлы) әктасты ұсақтаудың екінші сатысында және "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС карьерінде орнатылған.

Құрғақ тәсілді зауыттарда, әдетте, тиімді соққылы-шағылдырғыш және балғалы ұсатқыштар орнатылады, онда ұсақтау үш сатыда жүзеге асырылады. Бірінші кезең – негізгі ұсақтау роторға бекітілген соғу элементтері ұсақталған материалды ұрған кезде жүреді. Екінші кезең ұсақталатын материал шағылдырғыш тақталармен соқтығысқан кезде, үшіншісі ұсақталатын материалдың бөлшектері бір біріне соғылғанда жүреді. Мұндай ұсатқыштар қаттылығы орташа тас жыныстары үшін тиімді. Осы типтегі бір және екі роторлы ұсатқыштар шығарылады.

Қатты және тұтқыр жыныстарды ұсақтау үшін конструкциясы біршама өзгеше соққылы-шағылдырғыш ұсатқыштар қолданылады.

"Смидт" (Дания) фирмасының ЕV типті соққылы-шағылдырғыш балғалы аралас ұсатқышында бір агрегатта ұсақтаудың екі сатысы біріктірілген. Ұсату дәрежесі – 60 – 70. Конструкцияның қағидаттық негіздері тозудың жоғары дәрежесі, соңғы өнім қисығын жеткіліксіз бақылау және редукция коэффициентінің төмендігі сияқты кедергілерді жою шамасына қарай балғалы ұсатқыштар мен жалпы қабылданған балғалы диірмендердің артықшылықтарын біріктіруге сайып келеді. Соққылы-шағылдырғыш ұсатқыштар "Стандарт Цемент" ЖШС және "Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС әктас карьерлерінде орнатылған.

Икемді жұмсақ шикізат материалдарын (бор, саз және т.б.) ұсақтау үшін білікті ұсатқыштар қолданылады (3.9 в суреті). Ұсатылған материалдың физикалық қасиеттеріне байланысты біліктердің беті тегіс, тісті, ирек және кедір-бұдыр болуы мүмкін. Білікті ұсатқыштардағы ұсату дәрежесі қатты жыныстар үшін 3 – 4, ал әлсіз және жұмсақ жыныстар үшін 10-нан 15-ке дейін. Білікті тісті ұсатқыштар көмірді ірі және орташа ұсақтау үшін де қолданылады.

Дымқыл тәсілді ескі зауыттарда бор мен сазды өңдеу үшін сазараластырғыштар қолданылады. Олар диаметрі 12 м дөңгелек немесе көп қырлы бассейн сияқты. Бассейннің ортасында іргетасқа айқастырмалары бар тік білік (жақтау) орнатылады, оған болат тырмалар ілінеді. Тырмасы бар жақтауды айналдырған кезде жұмсақ жыныс ұнтақталады. Сазараластырғыштардың өнімділігі – 30 – 50 м³/ сағ. Сазараластырғыштарда шикізат байытылады. Ұнтақталмаған қатты жыныстардың ірі кесектері оның түбіне шөгеді, сондықтан сазараластырғыштарды ауық-ауық тоқтатып, шөгіндіден тазартып тұру қажет. Мұндай сазараластырғыштар "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС-да (карьерде және зауытта), Heidelberg Cement "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС-да және "Sas-Tobe Technologies" ЖШС-да саз пен сары топырақты ұнтақтау үшін орнатылған.

Ұсатқыштар мен диірмендерге абайсызда металл заттардың түсіп кетпеуі және олардың істен шығып қалмауы үшін металл тұтқыштар орнатылады.

3.1.4. Шикізат пен отынды біркелкілеу қоймалары

Шикізат материалдарын дайындау оларды ұсақтаудан және қатарластырып орналастырудан тұрады. Құрғақ тәсілді зауыттарда химиялық құрамды біркелкілеу үшін әктас, сазды компонент және көмір қатар-қатар жиналады.

Біркелкілеу қоймалары өндірудің құрғақ тәсілді зауыттарында ғана болады. Дымқыл тәсілді зауыттарда шикізат, отын, қоспалар нормативтер бойынша жабық немесе ашық қоймаларда біркелкілемей сақталады.

Цемент зауытында шикізаттан басқа көмірдің құрамын біркелкілеу қажет. Ол үшін 70 – 80 мм-ден аз мөлшерге дейін ұсақталған материал текшелеп салынады. Текшенің сапасы оны салу әдісіне байланысты. Материалды жіңішке жолақтар, жұқа қабаттар, ұзын көлбеу қабаттар, текшеге түйісетін конустар түрінде текшелеп қоюға болады.

Текшені үйген кезде материал текшенің биіктігі бойынша бөлінуі мүмкін (стратификация жүреді және ірі кесектер төменде жиналады). Сондықтан түсіру бүкіл қаптал бойымен жүргізіледі, бұл біркелкілеудің жоғары дәрежесін қамтамасыз етеді.

Текшелерді төгуді қатартөсегіш жүргізеді. Біркелкілеудің жақсы болуын қамтамасыз ету үшін текшелер ұзына бойы тартылуы қажет. Текшенің ұзындығының оның еніне қатынасы кемінде 5:1 болуға тиіс. Қабаттарды тігінен араластыру тырманың көмегімен жүзеге асырылады, олар көлденеңінен ілгері-кейін қозғалып, біркелкіленген қоспаны төменге төгеді. Одан кейін біркелкіленген компонент қырғыш транспортермен жинау конвейеріне және шикізатты кептіру-ұнтақтау бөлігінің алдындағы мөлшерлеу бункерлеріне беріледі.

Шикізатты біркелкілеу қоймасы іркіліссіз жұмыс істейді. Әдетте ұсақталған әктастан 2 текше және қажет болған жағдайда (саздың құрамы түрлі-түсті болғанда) саздақтар немесе тақтатастар текшелері түзіледі. Текшелердің бірі зауыттың бір апталық жұмысын қамтамасыз етеді, ал текшелерді қалыптастыру аз уақыт ішінде жүргізіледі. Материалды беру іркіліссіз жүргізілуі мүмкін. 3.12-суретте Қазақстанның құрғақ тәсілді цемент зауыттарының көпшілігінде пайдаланылатын шеврон қоймасы келтірілген.

Шикізат пен қатты отынның, сондай-ақ клинкердің жабық қоймаларын пайдалану қажеттігі климаттық жағдайларға және материалдар қорындағы ұсақ бөлшектердің пайыздық мәніне байланысты.

Материалдардың ашық қоймадағы қорлары көбінесе тозаңның, кейде, әсіресе ауа райы желді болғанда едәуір тозаңның және тиеу-түсіру жұмыстары кезінде кеннің (мысалы, тиегіші бар жүк машиналарын тиеу және түсіру, текшелеу науалары және т.б.) ұйымдастырылмаған шығарындыларының көзі болып табылады.

Мүмкіндігінше шикізатты, қатты отынды, клинкерді және басқа да өнімдерді сақтаудың жабық жүйелері ұсынылады.

Біркелкілеу қоймалары шикізат құрамын айтарлықтай гомогенизациялауға мүмкіндік береді. Мысалы, СаСО₃± 10 % бойынша карьерден түсетін әктас құрамы ауытқыған кезде қоймада біркелкіленгеннен кейін ауытқулар ± 1 % СаСО₃-ке дейін азаяды.

Шикізат диірмендерінде ұнтақтаған кезде шикізат тағы біркелкіленеді. Шикізат ұнын түпкілікті біркелкілеу силостарда жүргізіледі. Құрамдағы СаСО₃ауытқуы ± 0,3 %-дан аспайды. Ұзыннан текшелеуден басқа, шикізатты айналдыра текшелеу де қолданылады. Мұндай айналдыра біркелкілеу қоймасы "Шымкентцемент" АҚ-да жұмыс істейді (3.13-сурет).

3.1.5. Шикізат материалдарын ұсату

Құрғақ өндіру тәсілінде шикізат материалдарын ұнтақтау

Шикізатты, қатты отынды және клинкерді құрғақ ұсатудың әлемдегі ең көп таралған жүйелері:

орналасуы әртүрлі құбырлы (шар) диірмендер (мысалы, орталық түсіру, үрлеу, тұйық контурда қапталынан түсіру және т. б.);

технологиялары әртүрлі тік диірмендер (барабан-шар диірмені, негізінен қатты отын үшін қолданылатын дөңгелек шар диірмен және т. б.);

білікті пресс (цементті түпкілікті ұнтақтау үшін шар диірменінің алдында қолдануға болады).

Тік диірмендер

Шикізатты құрғақ тәсілмен ұнтақтау көбінесе жоғары өнімді және үнемді тік білікті диірмендерде жүзеге асырылады, онда шикізатты ұнтақтау мен кептіру бір уақытта жүргізіледі. Кептіру агенті температурасы 300 – 350 ^оС дейінгі циклондық жылу алмастырғыштардан шығатын түтін газдары болып табылады. Пешті іске қосқан кезде кептіру агенті әдетте дизель отынымен жұмыс істейтін жеке генераторда дайындалады. Шикізатты ұнтақтау біліктер мен айналмалы табақтың ұсақтау және қажау әсерінен болады. Шикізатты ұнтақтаудың уақтығы кіріктірілген сепаратордың айналмалы роторындағы пластиналарды сирету және орнын өзгерту арқылы реттеледі. Ұн тартудың уақтығы № 008 немесе № 009 електегі қалдықтың 10 – 15 % шегінде болады. Шикізат ұнының қалдық ылғалдылығы 1 – 2 % дейін.

Орта жүрісті диірмендердің негізгі артықшылықтары:

ұнтақтауға жұмсалатын үлестік энергия шығынының төмендігі;

қондырғылардың габариттік өлшемдерінің салыстырмалы түрде шағындығы;

жабдықты монтаждаудың жеңілдігі;

процесті автоматтандыру мүмкіндігі;

капитал салымдарының салыстырмалы түрде аздығы;

шу деңгейінің төмендігі;

ұнтақтаудың қажетті деңгейін реттеудің қарапайымдылығы.

Табақты-білікті диірмендердің негізгі кемшіліктері:

шикізатпен бірге бөгде металл заттардың және қатты жыныстардың (мысалы, кремний желбезектерінің) түсуіне сезімталдығының жоғарылығы;

ұнтақтау элементтерінің тозуға төзімділігінің төмендігі;

діріл деңгейінің жоғарылығы;

ұнтақтау элементтері аздап тозған кезде өнімділіктің айтарлықтай төмендеуі.

Табақты-білікті диірмен (3.14-сурет) 3 біліктен, редуктор арқылы қозғалтқыштан айналатын 2 табақтан тұрады.

Бастапқы материал ойық арқылы пластинаның тарату конусына жүктеледі және брондалған плиталарға құйылады. Пластинаны айналдырған кезде материал біліктердің астына түседі, онда ол жаншу және қажау арқылы ұсатылады. Ұсату үшін қажетті қысу күші гидравликалық қысу жүйесімен жасалады. Ролик пен тостағанның арасындағы саңылауды бұрандалы тіреумен реттеуге болады. Диірмен герметикалық қаптамамен жабылған.

3.14-сурет. Табақты-білікті диірмен

Материал ұнтақталады және ортадан тепкіш күшпен ауаға арналған штуцерлері бар стационарлық шығыршыққа беріледі. Ұсатылған материал канал арқылы берілетін ауа легімен сепараторға шығарылады. Сепаратордың айналмалы себеті бөлу аймағында материалды майда ұнтақталған және ірі фракциялы материалға бөлінеді. Ірі фракция ұнтақтау орталығына жіберіледі. Дайын өнім сепаратордан газ легімен бірге шығарылып, төменірек орналасқан сүзгіде газдан бөлініп шығады.

Білікті диірмендер диаметрі 0,6 – 4,5 м, роликтер – 0,48 – 2,2 м табақпен жасалады, табақтың айналу жылдамдығы шамамен 3 м/с.

Шикізат материалдарын майдалап ұнтақтауға арналған Loesche диірмені 3.15-суретте көрсетілген.

Шикізат материалы диірменге 1 қалақты қоректендіргіш арқылы түсіп, 2 ағыс арқылы 3 ұнтақтау үстелінің ортасына түседі. Ортадан тепкіш күштің әсерінен материал ұнтақтау үстелінің шетіне қарай жылжиды және осылайша гидропневматикалық серіппелі 4 ұнтақтау біліктерінің астына түседі. Жіберілген материалдың тығыз қабаты біліктер мен ұнтақтау үстелінің арасындағы саңылауда ұсатылады. Ұнтақтау біліктерімен ұсатылған материал ұнтақтау үстелі айналған кезде пайда болатын ортадан тепкіш күштің есебінен үстелдің шетіне ығысады.

10 сепаратор өзінің конфигурациясына сәйкес ірі ұнтақталған материал – түйіршікті өткізбейді. Ірі бөлшектер қайтадан ұнтақтау үшін түйіршікке арналған ішкі конус арқылы 3 ұнтақтау үстеліне түседі. Ұнтақталған дайын өнім сепаратор арқылы өтіп, диірменнен 12 газ легімен бірге шығады.

Loesche диірмендері ылғалдылығы 25 % дейінгі материалмен жұмыс істей алады.

Шикізат қоспасының құрамына байланысты өнімнің майда ұнтақталуы 90 микрон електе қалған қалдықтың 6 % және 30 %-ы аралығында. Диірменнің мөлшері ұнтақтау үстелінің сыртқы жұмыс диаметрі бойынша дециметрмен [дм] белгіленеді.

Типі мен мөлшері әрқилы диірмендердің өнімділігі (т/сағ) және жетектерінің қуаты 3.16-суретте көрсетілген.

"Полизиус" фирмасының шикізат материалдарын ұсату жүйесі көлденең орналасқан магнитті сепаратормен және металл іздегішпен жабдықталған таспалы транспортерден тұрады (3.17-сурет).

Мөлшерленген дымқыл шикізат материалы мен ыстық түтін газдары білікті диірменге түсіп, біліктермен ұсатылады және кептіріледі. Түтін газдары ұсатылған материалды диірменнің жоғарғы бөлігіне шығарады, онда кіріктірілген сепаратор орналасқан. Мұнда материал жіктеледі, ірі бөлшектер жете ұсату үшін табаққа қайтарылады, дайын өнім түтін газдарымен циклонға шығарылады, тұтып алынады, содан кейін шикізат ұнының силосына беріледі. Тозаңданған түтін газдары сүзгіде тазартылып, атмосфераға шығарылады.

Шикізат материалдарын ұнтақтауға арналған осындай ұсату жүйелері Қазақстанның "Қарцемент" АҚ-дан басқа құрғақ тәсілді зауыттарында орнатылған.

Ұсатылған материалды дайын өнім мен жармаға бөлу үшін тиімділігі жоғары үнемді SEPOL динамикалық сепараторлары орнатылған. Олардың жұмысы ұсатылған материалдың түріне және ұсатудың қажетті дәрежесіне байланысты реттеледі.

Селективтілігінің жоғары болуына байланысты мұндай сепараторлар ұсатуға жұмсалатын электр энергиясының нақты шығынын азайтады.

Қазақстанның құрғақ тәсілді зауыттарының бәрінде ұнды, клинкерді, цементті тасымалдау үшін механикалық тасымалдаушы құрылғылар – шөмішті элеваторлар орнатылған, олар пневмотасымалдағыштармен (пневмокамералы, пневмобұрандалы сорғылар, пневмкөтергіштер) салыстырғанда электр энергиясының шығынын азайтуға мүмкіндік береді. Дымқыл тәсілді үш ескі зауытта цемент, электростатикалық тозаң пневмокамералы және пневмобұрандалы сорғылармен тасымалданады.

"Стандарт Цемент" ЖШС-да ұсақталған сазды материал сазды алдын ала араластыру секторына беріледі. Сазға арналған қойма сыйымдылығы 2x6600 т, көмірге арналған қойма 2x5000 т. Біркелкіленгеннен кейін саз таспалы конвейермен саз силосына жіберіледі, ал көмір қоймаға түседі.

Тиісті силостардан әктас, сары топырақ, құм және пирит өртенділері диспенсерге тиеледі, содан кейін таспалы конвейер мен конвейер жүйесін қолдана отырып, белгілі бір арақатынаста ұнтақтау үшін шикізат диірменіне жіберіледі.

"Стандарт Цемент" ЖШС шикізат материалын бір мезгілде ұсақтау, кептіру, ұнтақтау және сұрыптау үшін TRM 36.4 маркалы тік роликті диірмен қолданылады. Өнімділігі – 200 т/сағ. Шикізаттың тиелетін бөлшектерінің мөлшері 80 мм-ден аспайды.

№ 008 електегі қалдық бойынша шикізат ұнын майда ұнтақтау 12 – 14 % құрайды. Өнімнің ылғалдылығы 0,5 %-дан аспауы керек. Материалды кептіруге арналған газдың температурасы 200 – 250 °C құрайды.

Құрғақ тәсілмен жұмыс істейтін басқа зауыттарда шикізатты ұнтақтау осылайша жүзеге асырылады.

"Қарцемент" АҚ-да шикізатты ұнтақтау басқа жолмен жүзеге асырылады. Саздақтарды кептіру және ұнтақтау үшін "Хацемаг" фирмасының (Германия) екі роторлы соққылы-шағылдырғыш кептіргіш-ұсатқыштары орнатылған (3.18-сурет).

Ылғалдылығы 15 – 20 % саздақтар пластиналы қоректендіргішпен ысырмалар арқылы ұсатқышқа беріледі, онда пештен температурасы 800 ºС ыстық түтін газдары жіберіледі. Ылғалдылығы 5 – 8 % кептірілген ұсақталған саздақтар таспалы конвейер арқылы шикізат цехына жіберіледі. Ылғалдылығы 2 – 4 % кептірілген саздақтар мен әктасты бірлесіп ұнтақтау өнімділігі 120 т/сағ Ø4,2х10 м бір камералы шикізат диірменінде жүзеге асырылады (3.19-сурет). Зауытта 4 диірмен орнатылған.

Шикізат қоспасын кептіре отырып, білікті диірменде ұнтақтау кезінде энергияның үлестік шығындары 9 кВт·сағ/т құрайды, оның 5,8 кВт·сағ/т № 009 електегі қалдық 18 % дейін ұнтақтауға келеді, қалған 3,2 кВт·сағ/т диірменнің 360 мм суды құрайтын гидравликалық кедергісін еңсеруге жұмсалады.

Дымқыл өндіру тәсілінде шикізат материалдарын ұнтақтау

Дымқыл тәсілмен ылғалдылығы 36 – 40 % шикізат шламы дайындалады. Әктасты, сары топырақты (сазбалшықты), пиритті өртенділерді бірге немесе бөлек ұнтақтау құбырлы шарлы диірмендерде жүзеге асырылады. Әктас диірменге жеткізер алдында жақты ұсатқыштарда екі сатылы ұсақтаудан, содан кейін бөлшектер өлшемі 0 – 25 мм дейін балғалы ұсатқыштардан өтеді. Сазды компонент сазараластырғыштарда алдын ала ұсақталып, содан кейін диірменге беріледі. Қазақстандық дымқыл тәсілді зауыттарда негізінен құбыр диірмендерінің үш үлгі өлшемі орнатылған: Ø2, 6х13 м; Ø3х14 м және Ø3, 2х15 М, өнімділігі – 40-тан 80 т/сағ дейін.

Шикізатты ұнтақтау қаншалықты уақ болса, өзара әрекеттесу беті және материал бөлшектерінің реакциялық қасиеті соншалықты артады. Клинкер түзудің физика-химиялық процестерінің оңтайлы өту жылдамдығын қамтамасыз ету үшін шикізат қоспасын № 02 (2 – 3 %) және № 008 (10 – 15 %) електердегі қалдықтарға дейін немесе меншікті беті ~ 300 м²/кг дейін ұнтақтау жүзеге асырылады. Дымқыл өндіру тәсілімен шикізат материалы сулы суспензия түзілгенге дейін (ылғалдылығы 30 – 40 % шлам) су қосылып ұсақталады және араластырылады. Су кеуектер мен микросызаттарға кіріп, ісіндіруші әрекет етеді және сол арқылы материалды ұсатуға ықпал етеді. Бор, саз, саздақ және сары топырақ сияқты жұмсақ жыныстар суда араласқан кезде "өздігінен ыдырайды". Дымқыл ұнтақтау анағұрлым тиімдірек деп саналады, өйткені ол шикізат қоспасы жоғары дәрежеде біркелкі болуын қамтамасыз етеді.

Сумен оңай ыдырайтын тұтқыр және иілгіш шикізат материалдары – саз, сары топырақ бірнеше сатыда ұсатылады: шайқағыштарда ұсату және шарлы диірмендерде әктаспен түпкілікті ұнтақтау. Дымқыл тәсілді үш зауыттың бәрі осы схема бойынша жұмыс істейді.

Шайқағыш – диаметрі 5 – 12 м және тереңдігі 1,8 – 5,5 м бетон резервуар (3.20-сурет). Резервуардың ортасында бетон іргетаста тік айналмалы білік орналасқан, оның айқастырмасына болат тісті тырмалар ілінген. Бұл ретте тырмалар мен тістер шайқағышқа келіп түсетін материалды сындырып, оны сумен араластырады. Ұсатылған материал қойыртпақ-шламға айналады және торы бар бүйірдегі саңылау арқылы ағызу жанасшұңқырына түседі.

Айналған кезде материалдың ірі кесектері сындырылады, ал кварц қосындылары резервуардың түбіне шөгеді, олар ауық-ауық алынып тұрады.

Шайқағыштар көп орын алады, өнімділігі жоғары емес, олардан шыққан шламның ылғалдылығы жоғары болады.

Ұнтақтау жабдықтарының тағы бір түрін атап өткен жөн: "Гидрофол" диірмені. Кремнеземнің қатты қосындылары бар бор сияқты шикізат материалдары үшін шарлы диірменнің алдында материал үлкен диаметрлі, ол көтергіш құрылғыларымен (лифттермен) және кейде түйгіш денелер ретінде шарлармен жабдықталған айналмалы барабанға беріледі. Кремнезем конкрециясы ұсатқыш ретінде де әрекет етеді.

Шикізат материалдарын дымқыл тәсілді зауыттарда түпкілікті ұнтақтау "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС, "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС, "Sas-Tobe Technologies" ЖШС құбырлы шарлы диірмендерде жүзеге асырылады.

Құбырлы диірмендерді шикізатты құрғақ тәсілмен де, дымқыл тәсілмен де ұнтақтау үшін пайдалануға болады.

Шикізат шламын ұнтақтауға арналған құбырлы шарлы диірменнің құрылымы, сипаттамалары, жұмыс қағидаты және басқару 3.21-суретте көрсетілген.

Диірмен ішінен бронды тақталармен астарланған, түйгіш денелер ретінде әртүрлі диаметрлі болат шарлар, сондай-ақ цильпебс қолданылады.

Диірменнің шығысында ылғалдылық, ұнтақтаудың уақтығы және шламның химиялық құрамы ауық-ауық бақыланып тұрады. Егер ұнтақтау ірі болса, салынатын материалдың мөлшерін азайту керек. Бірақ бұл жағдайда қабылданатын шаралар кешігеді. Алдын ала бақылау үшін 9 дыбыс жиілігі датчигі (микрофон) қолданылады. Материалдың мөлшері азайған кезде шу күші мен дыбыс жиілігі артады – диірмен "гүрсілдейді", өйткені болат шарлар материалға емес, бронды астарға соғылады. Бұл материалды көбірек салу қажеттігінің белгісі. Дыбыс "бәсең" шықса, керісінше әрекеттер жасалады.

Шламның ағымдағы ылғалдылығы 11 айналмалы вискозиметрмен бақыланады. Ротор айналған кезде шламның тұтқырлығына байланысты кедергі әртүрлі болады, ол электр қозғалтқышының жүктемесінің өзгеруімен байқалады: ылғалдылық неғұрлым көп болса, тұтқырлық соғұрлым төмен болады және электр қозғалтқышына жүктеме аз болады. Бұл көрсеткіш шлам түзілген аймақтың басында орнатылған 10 дыбыстық жиілік датчигіне түседі, егер ылғалдылық жоғары болса, онда шарлардың соққысы қатты, дыбыс жиілігі жоғары болады. Егер төмен болса, онда шарлардың соққысы бәсең, дыбыс жиілігі төмен болады. 10 және 11 аспаптардың көрсеткіштері бойынша шламның ылғалдылығын реттеу жүйесі қажетті су шығынын анықтайды. Соңғы ылғалдылық зертханада анықталады.

Диірменге құрамында темір бар қоспалар мен сазбалшықты беру рентгендік спектрометрмен анықталатын диірменнің шығысындағы шламның химиялық құрамына байланысты реттеледі. Ұнтақтау процесін күшейтуге, электр энергиясының үлестік шығысын азайтуға, шламның ылғалдылығын азайтуға беттік-белсенді заттар (ББЗ) – сұйылтқыштарды енгізу арқылы қол жеткізуге болады.

3.1.6. Біркелкілеу және түзету

Дымқыл тәсілмен шламды біркелкілеу және түзету

Пешке күйдіруге химиялық құрамы, ұнтақтау уақтығы, ылғалдылығы және аққыштығы біртекті шикізат шламы берілуге тиіс. Бұл жағдайда айналмалы пеш тұрақты жұмыс істейді және алынатын клинкердің сапасы мен химиялық-минералогиялық сипаттамалары жоғары болады.

Пештің өнімділігі, отынның үлестік шығысы, клинкердің гранулометриясы, шығатын газдардың температурасы оңтайлы шектерде болады.

Шикізат шламының құрамын түзету және біркелкілендіру сыйымдылығы 400-ден 1000 м³дейінгі тік шлам бассейндерінде жүргізіледі (3.22-сурет). Түзету үлестік әдіспен немесе лекте түзету арқылы жүзеге асырылады
(3.23-сурет).

Түзетілген шлам оның технологиялық параметрлері тексерілгеннен кейін сыйымдылығы 3500 – 10000 м³дейінгі көлденең шлам бассейндеріне өздігінен құйылады. Көлденең бассейндердің сыйымдылығы осы зауыт пештерінің үш тәуліктік өнімділігін қамтамасыз етуге тиіс.

Шламның құрамын түзету қанықтыру коэффициентінің (ҚК) және силикатты немесе глиноземді модульдің шамасы бойынша жүзеге асырылады.

Тік бассейндерде шлам пневмоараластырылғаннан кейін рентгендік спектрометрдегі оның химиялық құрамы анықталады және есеп-қисапқа сәйкес дайын шлам бассейндеріне тиісті мөлшері айдалады: тік немесе көлденең (3.24-сурет).

Сығылған ауаның араластыруға жұмсалатын шығыны 1 м³шламға 0,003 – 0,0045 м³/мин құрайды.

Дайын шикізат шламы айналмалы пештердің шламқоректендіргіштеріне жіберіледі. Шламдарды тасымалдау үшін өнімділігі 200 м³/сағ болатын 6 ФШ-7А ортадан тепкіш шлам сорғылары қолданылады, олар 6 МПа-ға дейін қысым жасайды, сондай-ақ қысымы 12 МПа болатын өнімділігі 350 м³/сағ болатын 10У4 көмір сорғыларын пайдаланады.

Құрғақ тәсілде шикізат ұнын біркелкілеу және түзету

Карьерден айналмалы пешке дейінгі жолда шикізат өңдеудің көптеген кезеңдерінен өтеді, бұл жағдайда жетекші рөл араластырғыш силосқа тиесілі, өйткені мұның өзі шикізатты өңдеу тізбегінде пешке салмас бұрын оның сапасын жақсартудың келесі кезеңі болып табылады (3.25-сурет).

Әртүрлі технологиялық өңдеу кезінде шикізатты біркелкілендіру мүмкіндіктері 10 – 15 еселік ең жоғары біркелкілендіруді, атап айтқанда ClaudiusPeters фирмасының (3.26-сурет) жаңа конструкциядағы силостары қамтамасыз ететіндігін айғақтайды.

Төмен қысымды сығылған ауа материалдың ілінісуін төмендетеді және ол өз салмағымен жалған сұйық қабатқа ағып кетеді. Аэрацияланған сусымалы материал конустық терезелер арқылы силостың негізгі резервуарынан кеңейту камерасына түседі, онда ол ішінара деаэрацияланып, орталық ағызу құбырына беріледі. Көп ағынды жүктеу жүйесі шикізат ұнын силос бетіне жұқа қабатпен тарататын бірқатар аэроарна болып табылады, бұл оның біркелкі толуын қамтамасыз етеді. Силостың биіктігі бойынша материалдың жұқа қабаттарының құрамы біршама әртүрлі болуы шикізат қоспасын одан әрі тиімді араластыруға ықпал етеді.

Қоспаны біркелкілеу силоста және араластырғыш конустың астында жасалады. Біркелкілеу процесі 3 кезеңнен тұрады (3.27-сурет):

3.27-сурет. Силостағы шикізат ұнын біркелкілеу қағидаты

1-кезең – көп ағынды жүктеу жүйесі;

2-кезең – силостағы гравитациялық араластыру;

3-кезең – силостың араластырғыш конустық камерасында пневматикалық араластыру шикізат ұнының гомогенділігін 10 – 15 есе арттырады.

"Жамбыл Цемент" ЖШС-да диаметрі 18 м, биіктігі 51,2 м, сыйымдылығы 10000 т ұн болатын 1 силос орнатылған. Ұнды күйдіруге беру үшін өнімділігі 270 т/сағ шөмішті элеватор орнатылған. "Стандарт Цемент" ЖШС 1 желісіне Ø 15х47м көлемі 6450 т шикізат ұнының силосы орнатылған.

Басқа зауыттарда шамамен бірдей көлемдегі ұқсас силостар орнатылған.

3.1.7. Қатты отынды дайындау және жағу

Барлық зауыттарда келіп түсетін көмір ұсақталады.

"Стандарт Цемент" ЖШС-да қатты отынды ұсақтау үшін өнімділігі 100 т/сағ, NSZ-100 типті балғалы ұсатқыш орнатылған. Қатты отын мөлшері 250 мм мөлшерінде келеді, 30 мм-ге дейін ұсақталады.

Қатты отынды ұнтақтау үшін 1 технологиялық желіде шарлы диірмен орнатылған – MFB типті, Ø 3, 2x9 м өлшемді, өнімділігі 24 т/сағ, айналу жылдамдығы 17,8 айн/мин. Ұнтақтау дәрежесі – № 008 електегі қалдық 10 %-дан аспауы керек. Көмір диірмені жабық циклде жұмыс істейді, TLS 1150-C типті сепаратор орнатылған, V = 38000 – 40000 м³/сағ, қысымы – 2500 Па. Көмірді ұсақтаудың және ұнтақтаудың екі сатылы жүйесінен кейін LPF(M)8/12/9 типті тозаң жинағыш қапшық сүзгі орнатылған. Ауаның тозаңдану дәрежесі 800 г/Нм³, тазартылған түрде 50 мг/Нм³. Екінші технологиялық желіде көмірді ұнтақтау және кептіру тік білікті диірменде жүзеге асырылады.

"Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС көмірді ұнтақтау және кептіру ШБМ бір камералы шарлы диірмендерде жүргізіледі.

"Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС көмірді ұнтақтау және бір мезгілде кептіру үшін шарлы диірмендер (бірінші кезекте ШБМ-4, екінші кезекте ШК-32) пайдаланылады, онда кептіру агенті ретінде тас көмірмен жұмыс істейтін оттықтардан жылытылған ауа пайдаланылады.

"Шымкентцемент" АҚ көмірді ұсақтағаннан кейін ұнтақтау және кептіру италиялық Ansaldo фирмасының ұнтақтау үстелінің диаметрі 2159 мм, өнімділігі 22 т/сағ тік шарлы диірменінде жүргізіледі.

"Каспий Цемент" ЖШС-да көмір балғалы ұсатқышта ұсақталады, көмірді ұнтақтау өнімділігі 17 – 20 т/сағ тік роликті диірменде жүргізіледі.

"Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС, "Гежуба Шиелі Цемент Компаниясы" ЖШС, "Sas-Tobe Technologies" ЖШС, "Стандарт Цемент" ЖШС екінші желісінде және көмірді ұнтақтау мен кептіруге арналған басқа да зауыттарда тік білікті диірмендер орнатылған. Көмірді ұнтақтаудың уақтығы түріне байланысты әр зауытта жеке белгіленеді.

Айналмалы пештерде отынды жағу үшін көмірді, коксты, мазутты және табиғи газ бен олардың қоспаларын, сондай-ақ баламалы отынды жағуға есептелген көп арналы типті жанарғылар пайдаланылады (3.28, 3.29-суреттер).

Радиалды және аксиалды газы бар көп арналы қыздырғыштар бүріккіштің екі түрімен жабдықталған: осьтік газбен қамтамасыз ету (аксиалды газ) және тангенциалды газбен қамтамасыз ету (радиалды газ) [7].

Алау пішінін басқару радиалды және аксиалды газдың берілуі арасындағы қатынасты реттеу жолымен жүзеге асырылады (3.28-суретті қараңыз).

3.29-суретте көмір-мазутты бүріккіштің құрылғысы мен жұмыс параметрлері келтіріледі, оған талап етілетін бастапқы ауа 7 %-дан аспайды, шығарылатын газдар көлемінің төмендеуін және отын шығынының төмендеуін қамтамасыз етеді.

3.1.8. Клинкерді күйдіру

Цемент алудың маңызды аса процесі дайын өнімнің сапасы мен кәсіпорынның техникалық-экономикалық көрсеткіштерін қамтамасыз ететін клинкерді күйдіру болып табылады.

Қазақстан Республикасының цемент зауыттарында клинкерді күйдіруге арналған пештердің 4 түрі орнатылған және жұмыс істейді:

1) ішкі жылу алмастырғыштары бар дымқыл тәсілді айналмалы ұзын пештер – 10 бірлік;

2) екі желілі төрт сатылы циклонды жылу алмастырғышы бар құрғақ тәсілді пеш ("Қарцемент" АҚ № 5 пеші) – 1 бірлік;

3) екі желілі төрт сатылы циклонды жылу алмастырғышы және декарбонизаторы бар құрғақ тәсілді пеш ("Қарцемент" АҚ № 6 пеші) – 1 бірлік;

4) бес сатылы циклонды жылу алмастырғыштары және декарбонизаторлары бар құрғақ тәсілді пештер – 7 бірлік.

Дымқыл тәсілді пештер

Цемент клинкерін дымқыл тәсілмен күйдіру ұзындығының диаметріне қатынасы L/D ~ 37 айналмалы ұзын пештерде жүргізіледі. Ең көп таралған пештер – Ø5x185 м "Волга 75" желтартқыш тоңазытқышы бар пештер (3.2-кесте).

Бұдан басқа, "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС-да ұзындығы 100 м 2пеш орнатылған. 2020 жылы "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС әк өндірген жоқ. № 2 пеш (100 м) қайтадан цемент клинкерін күйдіруге ауыстырылды.

3.2-кесте. Қазақстан Республикасының дымқыл тәсілді айналмалы пештерінің техникалық сипаттамалары

Р/с №	Көрсеткіш	Пештің мөлшері, м
Р/с №	Көрсеткіш	4(3,6)х150	4,5х170	5х185
1	2	3	4	5
1	Орнатылған жері – зауыт	"Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС – 4 бірлік, "Sas-Tobe Technologies" ЖШС – 2 бірлік	"Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС – 1 бірлік	Бұқтырма цем. компаниясы" ЖШС – 2 бірлік
2	Ұзындықтың орташа диаметрге қатынасы	41,5	41,5	40,2
3	Астарлаудың ішкі беті, м²	1700	2200	2700
4	Пештің көлбеуі, %	4	4	4
5	Айналу жиілігі, айн / мин	0,55-1,1	0,6-1,24	0,6-1,24
6	Тіректер саны, дана	7	7	7
7	Тоңазытқыштың түрі	Рекуператорлық немесе желтартқыш	Итергіш желтартқыш
8	Электр қозғалтқышының қуаты, кВт	320	250х2	320х2
9	Шламның ылғалдылығы 36 % болған кезде жылудың үлестік шығыны, МДж/кг клинкер	6,3	6,2-6,65	6,56
10	Шламның ылғалдылығы 36 % болған кезде пештің өнімділігі, т/тәул.	850	1000-1260	1800
11	Пештің үлестік өнімділігі, кг / (м ²· сағ)	21	22,7-23,8	28,6 - 26,5

Дымқыл тәсілді өндірістің пеш агрегаты (3.30-сурет) ішкі жылу алмастырғыштары бар айналмалы ұзын пешті, шламды қоректендіргішті, жетекті, отын жағуға арналған жанарғыны, түтін сорғышты, клинкер тоңазытқышын, пештен шығатын газдарды тазарту жүйесін қамтиды. Айналмалы пеш болат барабан түрінде болады, ол роликті тіреулерге құрсаулар арқылы тіреледі және минутына 1 – 1,5 айналу жиілігімен айналады. Пеш 3 – 5 %-ға сәл көлбеу. Пештің корпусы ішінен отқа төзімді кірпішпен астарланған.

Пеш қарсы ағын қағидаты бойынша жұмыс істейді. Шлам пештің суық бөлігіне беріледі. Отын жағудан алынған ыстық газдар материалға қарай қозғалады (3.31-сурет).

Пештің бойымен қозғала отырып, материал клинкердің балқу температурасына ~ 1450 °C дейін қызады, ал суық бөлігіне қарай қозғалатын газ ағыны пештің аузындағы алауда өз температурасын 1800 °C-тан ~ 200 °C-қа дейін төмендетеді. 3 электрсүзгіде тазартылғаннан кейін пештен шығатын газдар атмосфераға 1 түтін құбыры арқылы шығарылады. Айналмалы пештен дайын клинкер 11 тоңазытқышқа түседі, онда ол 14, 15 желдеткіштерінен үрлейтін ауамен ~70 °C дейін салқындатылады.

12, 13 торлары желтартқыштарының ілгері-кейінді қозғалысы есебінен клинкер тоңазытқыштың түсіру бөлігіне, одан әрі 16 ұсатқышқа және 17 тасымалдағышқа тасымалданады. Оны салқындату процесінде клинкер ~ 450 °C дейін қыздырған ауаның бір бөлігі пешке отынның жануы үшін қажетті қайтадан берілетін рекупациялық ауа ретінде қайтарылады. Пеш сорып алатын қайтадан берілетін ауа мөлшері пештің 2 түтінтартқымен реттеледі.

Температурасы ~ 120 °C болатын тоңазытқыштан артық ауа 18 тозаң тұтқышта тазартылғаннан кейін 19 желдеткішпен алынып, атмосфераға шығарылады. Клинкер тоңазытқышының жұмысы отын шығынына, астардың төзімділігіне және клинкердің сапасына айтарлықтай әсерін тигізеді.

Пештің жылу алмастырғыш құрылғылары отын шығынын азайтуға арналған және мыналарды қамтамасыз етуі керек:

материал мен газ ағыны арасындағы қарқынды жылу алмасу;

тізбектерді ұзақ пайдалану, олардың күйіп кетуіне жол бермеу;

әртүрлі учаскелерде материалды ұтымды жылжыту;

кейбір шикізат үшін түйіршіктерді қалыптастыру және сақтау;

пеште шеңберлердің түзілуіне жол бермеу;

газ ағынына төмен қарсылық;

тозаң әкетілуі төмен.

Жылу алмастырғыш құрылғылар кешені, әдетте, материалдың температурасы 500 °C-қа дейін болатын және тізбекті кілемшелер түрінде жасалған тізбекті перделер мен тізбекті перифериялық жылу алмастырғыштардан тұрады.

Тізбекті жылу алмастырғыштар әдетте пеш ұзындығының 25 – 35 %-ын алып жатады. Пеш тізбектің бастапқы бөлігінде айналған кезде жылу газ ағынынан конвекция арқылы тікелей берілетін шлам пленкасымен жабылады. Шламды ішінара кептіріп, шекті ылғалдылыққа қол жеткізгеннен кейін материал тізбектен төгіліп, регенеративті жылу алмасу қамтамасыз етіледі, өйткені тізбек газ ағынында жоғарғы позицияда қызады және оған батырылған кезде материалға жылу береді.

Құрғақ тәсілді пештер

"Гумбольдт" фирмасының жылу алмастырғыштары бар пештерінде күйдіру процесі екі кезеңге бөлінеді; кәдімгі күйдіру барабаны едәуір қысқартылады, ал шикізат ұнын жылыту және ішінара декарбонизациялау циклонды жылу алмастырғышта жүзеге асырылады (3.32-сурет).

Пештің параметрлері және газ ағыны мен материалдың қозғалысы 3.33- суретте көрсетілген.

Жылу алмастырғыш бір-бірінің үстінде орналасқан циклондардан тұрады. Әрбір циклон мен тиісті газ құбыры жылудың бір сатысын құрайды. Негізгі жылу алмасу циклондар арасындағы газ құбырларындағы газ бен материалдың тікелей ағынында жүзеге асырылады. Циклондардың өзінде қарсы ағын пайда болады: газ ағынынан центрифугалық күшке байланысты бөлінетін материал төмен қарай бағытталады, ал тозаңнан тазартылған газ түтінтартқымен жоғары сорылады. Осындай бір пеш "Кар Цемент" АҚ-да орнатылған.

Пеш артындағы декарбонизатор енгізілген соң цемент клинкерін күйдіру процесі одан әрі қарыштап дамыды (3.34-сурет).

Жаңа шешімнің қағидаты құрғақ тәсілде жылуды ең көп қажет ететін аймақ – 60 % дейін жылуды тұтынатын декарбонизация аймағы айналмалы пештен суспензиялық жылу алмастырғышқа шығарылатынында, мұнда жылу алмасу жылдамдығы айналмалы пешке қарағанда бірнеше есе жоғары [7]. Бұл айналмалы пештің көлемін азайтуға, тәулігіне 10 – 12 мың тонна клинкер қуаты бар қондырғылар құруға және пештің өнімділігін 500 т/сағ дейін арттыруға мүмкіндік берді (3.35-сурет).

"Стандарт Цемент" ЖШС-да, "Каспий Цемент" ЖШС-да өнімділігі тәулігіне 2500 тонна Ø4х60 м айналмалы пеші бар бір желілі бес сатылы циклонды жылу алмастырғыштар мен декарбонизаторлар орнатылған.

"Шымкентцемент" АҚ, "Жамбыл Цемент" ЖШС және "Гежуба Шиелі Цемент" ЖШС-да өнімділігі 3400 т/тәул. Ø4,2х60 м айналмалы пеші бар бір желілі бес сатылы циклонды жылу алмастырғыштар мен декарбонизаторлар орнатылған.

"Рудный цемент зауыты" ЖШС-да өнімділігі 1500 тонна/тәул. пеш орнатылған. "Көкше-цемент" ӨБ" ЖШС-да өнімділігі 5500 тонна/тәул., мөлшері Ø 5,25х62 м пеш орнатылған.

"Стандарт Цемент" ЖШС-да циклонды жылу алмастырғыштардың сатылары арасында TTF типті декарбонизатор орнатылған, мөлшері – Ø 5600x44530 мм. Жанарғылар саны – 4 дана. Декарбонизаторда барлық отынның 55 – 64 %-ы жағылады.

3.1.9. Клинкерді салқындату

Клинкер тоңазытқышы пеш жүйесінің ажырамас бөлігі болып табылады және күйдіру қондырғысының өнімділігі мен тиімділігіне, басқаша айтқанда, қондырғының жылу тиімділігіне және нәтижесінде өндірістік қызметтің қоршаған ортаға әсеріне қатты ықпал етеді.

Клинкер тоңазытқышы екі міндетті орындайды: оны процеске қайтару үшін ыстық (1450 °C) клинкерден мүмкіндігінше көп жылу алу және клинкердің температурасын ағыннан төмен орналасқан жабдыққа сәйкес келетін деңгейге дейін төмендету.

Айналмалы пештердің салқындатушы бөлігінен клинкер 1100 – 1300 °C температурамен шығады. Оны дереу салқындату керек. Клинкердің салқындауы құрылымға, минералогиялық құрамға, ұнтақтауға, тиісінше, одан алынған цементтің сапасына айтарлықтай әсер етеді.

Қазақстанның цемент зауыттарында клинкер тоңазытқыштарының үш түрі орнатылған:

барабандары айналмалы пештің шығыс басының айналасына орналасқан рекуператорлық (планетарлық);

шығысқа және айналмалы пештің астына орналасқан барабанды (құбырлы), көбінесе кері конфигурацияда (қазақстандық зауыттарда мұндай тоңазытқыштар орнатылмаған);

желтартқыштық, мұнда пештен клинкер ауа өткізгіш торда жатқан клинкер қабатына беріледі және салқындатуға қоршаған ауа ағынын клинкер қабаты арқылы жоғары қарай өткізу жолымен қол жеткізіледі.

Рекуператорлық тоңазытқыштар "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС-ның үш пешіне және "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС-ның екі пешіне орнатылған. Рекуператорлық тоңазытқыштың пайдалы әсер коэффициенті (п. ә. к.) – 65 – 70 %. Тоңазытқыштан шығатын клинкердің температурасы – 120 – 200 °C, дымқыл тәсілді пешке кіретін екінші ауа 500 – 650 °C дейін. Бұл тоңазытқыштарды пайдалану оңай, тозаң шығарындылары жоқ, электр энергиясына қосымша шығыс қажет емес. Кемшіліктері: пешке кіретін ауа мөлшерін реттеудің қиындығы, айналмалы пештің ыстық бөлігі жұмысының күрделі болуы, барабандардың біркелкі жүктелмеуі және олардың қызып кетуі.

Желтартқыштық тоңазытқыштар анағұрлым тиімдірек және көп таралған. Клинкерді салқындату ыстық клинкер қабаты арқылы ауаны сору жолымен жүзеге асырылады. Желтартқыштық тоңазытқыштарда жеке желтартқыштар – паллеталардан тұратын желтартқышты тор бар, онда ыстық клинкер 150 – 300 мм қабатқа бөлінеді. Суық ауа тордың астына беріліп, клинкер қабатына өтеді және оны 50 – 80 °C дейін салқындатады.

Клинкердің желтартқышты тордың бойымен қозғалуы жылжымалы желтартқыштардың ілгері-кейінді қозғалысының есебінен жүреді. Салқындатылған клинкер 14 балғалы ұсатқыштан өтіп, ірі кесектерді ұсақтау үшін 12 клинкер транспортерінің қабылдау құрылғысына құйылады. Артық ауа 2 циклондағы клинкер тозаңынан тазартылады және желдеткіш арқылы атмосфераға шығарылады (3.36-сурет).

3.36-сурет. "Волга" типті екі сатылы итергіш желтартқыштық тоңазытқыштың схемасы

"Волга" тоңазытқыштарының өнімділігі 25 т/сағ. Салқындату уақыты 0,25 – 0,5 сағат. Тордың ауданы 41,5-тен 157 м²-ге дейін. Жылжымалы желтартқыштар 6 – 18 жүріс/мин жасайды. Желтартқыштық тоңазытқыштардың п.ә.к. 70 – 85 % құрайды.

Желтартқыштық тоңазытқыштардың үлестік өнімділігі жоғары (800 – 900 кг/(м²·сағ) және клинкер 50 – 80 ^оС дейін терең салқындатылады. Желтартқыштық тоңазытқыштар "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС-ның 1 пешіне, "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС-ның екі пешіне, сондай-ақ "Көкше Цемент" ЖШС-дан басқа құрғақ тәсілді зауыттарға орнатылған.

Ригельді тоңазытқыштар "Sas-Tobe Technologies" ЖШС-ның екі пешіне орнатылып, 2019 жылы қайта монтаждалды.

2000-шы жылдары клинкерді салқындатудың мүлдем жаңа тұжырымдамасына негізделген клинкерлік тоңазытқыштардың өнімділігі жоғары жаңа буыны пайда болды. Бұл тоңазытқыштардың негізгі идеясы клинкерді жылжыту жүйелері мен ауа тарату жүйесін оларды барынша оңтайландыру мақсатында бөлуге негізделген.

Желтартқыштары ілгері-кейінді қозғалатын кәдімгі тоңазытқышпен салыстырғанда тоңазытқыштардың жаңа түрінде желтартқыштарды оқшаулап тұратын ауа пайдаланылмайды және қолданылатын барлық операциялар үшін ауа тарату оңтайландырылған.

Тоңазытқыштардың осы түрлерінің негізгі ерекшеліктері:

көлбеу немесе көлденең бекітілген бір желтартқыш тор;

клинкер айқастырмамен, қозғалмалы еденмен немесе ұқсас құрылғылармен тасымалданады және ауа тарату жүйесінен бөлінген;

клинкердің тордың астына төгілуі жойылды;

оқшаулағыш ауа алып тасталды және ауаның таралуын автоматты бақылау жүйесі қосылды.

KHD Humboldt Wedag фирмасының PYROFLOOR тоңазытқышы қоршау корпусынан, клинкер қозғалатын желтартқыш тордан, ауаны клинкер қабаты арқылы үрлейтін тор клапанынан және артық ауаны тазартуға және атмосфераға шығаруға арналған аспирациялық жүйеден тұрады (3.37-сурет).

"Көкше Цемент" ӨБ" ЖШС-да клинкерді салқындату үшін өнімділігі тәулігіне 5500 т болатын SF (Smidth-Fuller) көлденең тоңазытқыш орнатылған. Желтартқыш тордың ауданы 139 м²құрайды (3.38-сурет).

Тоңазытқыш конструкциясының ерекшелігі – клинкердің қозғалмайтын желтартқыш торлардың үстінен қозғалатын ригельдердің көмегімен қозғалып, ал ағынның әр тордағы механикалық реттегіштердің көмегімен басқарылуында.

Клинкерді салқындату үшін "Стандарт Цемент" ЖШС-да өнімділігі тәулігіне 2800 т болатын, ұсатқышы бар ТС-1168 желтартқыш торлы тоңазытқышы орнатылған. Екінші рет берілетін ауа температурасы 970 – 1100 °C. Ауаны тозаңнан тазарту үшін тоңазытқыштан кейін электрсүзгілер орнатылған.

3.1.10. Клинкер қоймалары

Клинкерді сақтау үшін Қазақстанның цемент зауыттарында әртүрлі үлгідегі және құрылымдағы қоймалар орнатылған. Ылғалды тәсілді өндірістің ескі зауыттарында клинкер жабық қоймаларда сақталады. Мұнда жеке бөліктерде ұсақталған гипс тасы, түйіршіктелген қож сақталады. Материалдар цемент диірмендерінің бункерлеріне грейферлік крандармен тиеледі және бұл ретте тозаң жиналады, тозаң зауыт аумағына тарайды. Құрғақ тәсілді жаңа зауыттарда клинкер дөңгелек, орталық тіреусіз (3.39-сурет) және зауыттың қуатына байланысты әртүрлі көлемдегі және сыйымдылықтағы цилиндрлік силостарда (3.40-сурет) сақталады.

Клинкердің шамадан тыс жүктелген жерлерінде түзілген тозаңды тұтып алу үшін тозаң сейілтіліп, тозаң тұтқыш құрылғылар орнатылады.

Стандартты емес клинкер (жеткіліксіз күйдірілген клинкер) бөлек, кішірек силосқа жіберіледі.

Силостар ішкі деңгейді өлшеуге арналған аспаптармен жабдықталған. Силос тозаңнан тазартылады және жиналған тозаң силосқа қайта жіберіледі.

3.1.11. Қоспалары бар цементті ұнтақтау

Цемент клинкерін ұнтақтау цемент өндіріс процесінде маңызды әрі соңғы технологиялық операция болып табылады. Цементтің сапасы көбінесе осы операцияға байланысты. Цементті ұнтақтау технологиясының міндеті энергия шығыны ең аз, беріктігі жоғары тұтқыр материал алу болып табылады.

Ылғалды тәсілді ескі зауыттарда "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС, "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС, "Sas-Tobe Technologies" ЖШС және "Central Asia Cement" АҚ-ның "Ұнтақтау-1" цехында өлшемі Ø2,6х13 м, Ø3х14 м немесе Ø3,2х15 м өнімділігі 25, 40 және 42 – 50 т/сағ екі камералы құбыры бар шарлы диірмендер орнатылған. "Шымкент цемент ұнтақтау" цехында Ø2,6 х13 м (4 дана – 28 т/сағ ) және Ø3х14 м (3 дана – 45 т/сағ) өлшемді екі камералы құбыры бар шарлы диірмендер орнатылған. Цемент диірмендерінің өлшемдері мен өнімділігі 3.2-кестеде келтірілген. Диірмендерді қоректендіру ескірген көлемдік әдіспен табақ тәрізді қоректендіргіштердің көмегімен де, таспалы аспа қоректендіргіштердің көмегімен де жүзеге асырылады. Бұл зауыттарда цементті силостарға тасымалдау пневмокамералық сорғылардың көмегімен жүзеге асырылады. "Central Asia Cement "АҚ-ның "Ұнтақтау-2" цехында "Волгоцеммаш" шығарған, өнімділігі сағатына 90 т.Ø4х13,5 м 4 цемент диірмені орнатылған.

Құбырлы диірмен (3.41-сурет) көлденең орналасқан айналмалы цилиндрлік барабан болып табылады.

Ұнтақтау процесі және оның сапа сипаттамалары (ұнтақтаудың уақтығы, цементтің үлестік беті) диірменнің ішкі элементтерінің пішініне, мөлшеріне, ассортиментіне және тозу дәрежесіне байланысты.

3.41-сурет. Құбырлы диірмен

Түйгіш денелер (болат шарлар және болат цилиндрлер – цильпебстер) аздап толтырылған айналмалы барабан болып табылатын құбырлы диірменнің жұмысы түйгіш денелердің соққылай құлауының жұмысына негізделген. Барабан айналған кезде ондағы түйгіш денелер ортадан тепкіш күш әсерінен барабанға тиіп, онымен бірге айналып, белгілі бір биіктікке көтеріледі. Осы биіктікте ауырлық күшімен олар барабаннан ажырап, төмен түседі. Кейбір шарлар бос құлап қана қоймай, домалайды және шарлардың бәрі немесе бір бөлігі сырғиды. Домалаған немесе сырғыған шарларға материал жабысады да, олар қажалып ұсақталады.

Диірмен жұмыс істеп тұрған кезде, әсіресе құрғақ ұнтақтау кезінде, мойынтірек шұңқырдан өтетін ыстық материалдың әсерінен қатты қызуы мүмкін. Диірменнен шығатын цементтің температурасы 100 – 150^оС-қа жетеді. Сондай-ақ мойынтіректер үйкелістен қызады, әсіресе тозаң түскен жағдайда. Мойынтіректерді салқындату үшін оларды сумен салқындату көзделеді.

Құбырлы диірменнің жұмысына келесі факторлар әсер етеді:

материалдың үгілгіштігі (қаттылығы);

материалмен қоректену ірілігі;

дайын өнімді ұнтақтаудың уақтығы;

түйгіш денелердің ассортименті мен массасы;

диірменнің конструкциясы мен мөлшері;

қолданылатын ұнтақтау технологиясы (ашық немесе жабық цикл, ұнтақтау интенсификаторлары, пресс-біліктер және т.б.) [7].

Диірменнің жұмысы барысында түйгіш денелер мен құрыш қаптамалар тозады. 1 тонна цементті ұнтақтау үшін шамамен 0,5 – 0,7 кг түйгіш денелер және 25 – 40 г құрыш қаптама жұмсалады. Камераларға 0,25 – 0,35 тең түйгіш денелерді жүктеудің бастапқы коэффициенті біртіндеп төмендейді, түйгіш денелердің массасы азаяды, бұл диірменнің өнімділігінің төмендеуіне әкеп соғады. Сондықтан 180 – 200 сағат жұмыстан кейін диірмен үстеме толықтырылып, 1800 – 2000 сағаттан кейін түйгіш денелер толық ауыстырылады. Ол үшін түйгіш денелер шығарылады, сұрыпталады және рецепт бойынша қайта жүктеледі.

Клинкерді ұнтақтау ашық және жабық циклде жүргізілуі мүмкін. Ашық циклде ұнтақтау кезінде диірменге түсетін барлық материалдар одан дайын өнім түрінде шығады және жоғары үлестік бетке қол жеткізу мүмкін емес, ұнтақтауға жұмсалатын энергия шығыны артады, өйткені диірменде жұқа фракциялардың едәуір мөлшері жиналады. Материал диірменде 0,5 – 0,8 м/с жылдамдықпен қозғалады, ашық циклде ұнтақтау уақыты орта есеппен 15 – 20 минутты құрайды.

Дайын цементтің ірілігі әртүрлі болады, бұл оның қасиеттерін нашарлатады. Ашық циклде цементтер әдетте 300 м²/кг аспайтын үлестік бетке дейін ұсақталады. Жоғары үлестік бетке қол жеткізу үшін ұнтақтау процесінде ұсақ бөлшектерді бөліп алу керек, яғни, жабық ұнтақтау циклін қолдану қажет. Сонымен қатар ұсақталатын материал сепаратордан өтеді, онда дайын өнім болып табылатын ұсақ фракция бөлінеді, ал ірі фракция диірменге қайтарылады. Диірменнен ұсақ фракцияны уақтылы алып тастаудың арқасында дайын өнім түйіршік метрикалық құрамы бойынша біркелкі болады, құрамында цемент тасында балласт болып қалатын және беріктікке әсер етпейтін үлкен фракциялар аз болады. Клинкерді жабық циклде ұсақтауды екі схема бойынша жүзеге асыруға болады. Жабық циклде цементті ұнтақтаудың технологиялық схемасы және жеке агрегаттар бойынша электр энергиясын тұтыну 3.42-суретте көрсетілген.

Құрғақ тәсілді жаңа зауыттарда цементті ұнтақтау шетелдік фирмалардың құбырлы шарлы диірмендерінде де, тік білікті диірмендерде де жүзеге асырылады. "Стандарт Цемент" ЖШС-ның 1 технологиялық желісінде цементті ұнтақтау көлемі Ø 4,2x13 м, өнімділігі 150 т/сағ екі екі камералы диірменде жүзеге асырылады. Өнімділігі 105 – 185 т/сағ. TESu-290 сепараторы орнатылған. Диірменге дейін өнімділігі 550 – 600 т/сағ, шикізаттың ірілігі 35 мм-ден аспайтын TPR140-120 типті роликті пресс орнатылған. Ауаны тозаңнан тазарту үшін LPF-8/16/2x1 типті қапшық сүзгі орнатылған, ағынды газдың көлемі 210000 м³/сағ. Кіріс газдың тозаңдануы 1000 г/м³, тазартудан кейін 30 мг/Нм³. Дайын цемент аэроарналар арқылы тасымалданады және шөмішті элеватормен цемент силосына беріледі. Цемент сақтау үшін 4 силос орнатылған, Ø 15х38 м, сыйымдылығы 26000 т.

"Каспий Цемент" ЖШС-да өнімділігі 110 т/сағ Ø4,6 х14,5 м сепараторлық диірмен орнатылған. Цемент 4 темірбетон цилиндрлік силостарда сақталады, Ø 18х55 м, сыйымдылығы 10000 т.

"Жамбыл цемент өндірістік компаниясы" ЖШС-да цементті ұнтақтау үшін өнімділігі 84 т/сағ Ø4,2 х13м³ құбырлы диірмен орнатылған. Цемент сыйымдылығы 6000 т болатын 4 силоста сақталады.

"Гежуба Шиелі цемент компаниясы" ЖШС-да цементті ұнтақтау өнімділігі 76 т/сағ Ø3,8 х13,5 м³ диірменде жүргізіледі. Цемент сыйымдылығы 6000 т болатын 4 силоста сақталады. Басқа зауыттарда цементті ұнтақтау және сақтау шамамен бірдей жүзеге асырылады.

"Central Asia Cement" АҚ-да цементті ұнтақтауға, оны сақтауға, буып-түюге және тиеуге арналған ескі, сондай-ақ жаңа зауыттың қуаты іске қосылған. Силос қоймасы "Цементті ұнтақтау 1" цехына жататын цементке арналған 16 силостан және "Цементті ұнтақтау 2" цехының 8 цемент силосынан тұрады. Цехтарда биг-бэг буып-түю машиналары және 50 кг цементті тарифтеуге арналған ротациялық 14 мундштук орау машиналары орнатылған. Цементті сақтау және жөнелту үшін сыйымдылығы 2200 тонна 16 силос және әрқайсысы 4000 тонна пайдалы сыйымдылығы бар 8 силос қолданылады.

"Стандарт Цемент" ЖШС-да клинкерді құбырлы цемент диірмені алдында алдын ала ұсақтау үшін ұнтақтау цехында пресс-білікті ұсатқыш (роллер-пресс) орнатылған (3.43-сурет). Роллер-престе материалды ұнтақтау бір-біріне қарай айналатын екі біліктің арасында жүргізіледі.

Барлық зауыттарда цементтің бір бөлігі 50 кг қаптарға және 1 тонналық "Big-Beg" контейнерлеріне салынады.

Өнімді тұтынушыларға жөнелту теміржол немесе автомобиль көлігімен жүзеге асырылады (3.44-сурет). Тек "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС-да жақын орналасқан шифер зауытына арнайы цементтің қажетті мөлшері құбырлар арқылы айдалады.

3.2. Әк өндірісі

Құрамындағы сазбалшық қоспалары көп емес таза немесе доломиттелген әктастардың көмірқышқыл газы мүмкіндігінше толық шығарылғанға дейін күйдірілген өнім әк деп аталады.

Әк әктасты немесе борды күйдіру арқылы алынады. Ол металлургияда, кірпіш пен гипс ерітінділерін, ұялы және тығыз силикат бетондарын, аралас байланыстырғыш материалдарды дайындау үшін, силикат кірпішін жасау және құрылыс жұмыстарын жүргізу үшін қолданылады. Құрылыс әгі негізінен кальций оксидінен тұрады. Әктасты күйдіру шахталық, айналмалы және басқа пештерде 1000 – 1100 °С температурада жүргізіледі.

Құрылыс әгін өндіру келесі операциялардан тұрады: шикізат өндіру, ұнтақтау, отынды ұнтақтау және дайындау, әкті күйдіру, әкті ұнтақтау, сөндіру, орау. Сөндірілмеген кесек әк өндірудің технологиялық схемасы 3.45-суретте, ал құрылыс әгін өндіретін зауыттың сыртқы көрінісі 3.46-суретте көрсетілген.

Карьердегі әктас ашық тәсілмен өндіріледі, экскаваторлармен самосвалдарға тиеледі. Күйдіруге берілген әктас бөліктерінің көлемі пештің түріне байланысты болады. Шахта пештеріне өлшемдері 60 – 200 мм әктас кесектері, айналмалы пештерге өлшемдері 5 – 20 немесе 20 – 40 мм қиыршық тас беріледі. Қатты әктас жыныстары жақтаулы ұсатқыштарда, жұмсақ бор – тісті білікті ұсатқыштарда ұсақталады. Шикізатты неғұрлым толық пайдалану үшін (қалдықтар болмауы үшін) ірі кесектер шахта пешінде, ал ұсақ кесектер 5 – 40 мм айналмалы пеште күйдіріледі (3.47-сурет).

1 – әктас салынған вагондар; 2 – экскаватор; 3 – автосамосвал; 4 – бункер; 5 – қоректендіргіш; 6 – жақтаулы ұсатқыш; 7 – конвейер; 8 – елек; 9 – цилиндрлік елек; 10 – вагонетка; 11 – скиптік көтергіш; 12 – шахта пеші
3.45-сурет. Құрылыс әгін өндірудің технологиялық схемасы

Күйдіру – бұл негізгі технологиялық процесс, сондықтан көмірқышқыл кальций диссоциацияның реакциясы өте маңызды. Диссоциация мына реакция арқылы жүреді:

СаСО₃→ СаО + СО₂- 1780 кДж/кг

СаСО ₃диссоциациясы – бұл белгілі бір температурада және көмірқышқыл газының қысымында пайда болатын қайтымды реакция. Осы екі фактордан басқа, үшіншісі – карбонат кесектерінің мөлшері.

1 – шикізат қоймасы; 2 – технологиялық судың келуі; 3 – газдың келуі; 4 – елек (120 – 180 мм); 5 – әктас жуатын машина; 6 – елек 80 мм; 7 – елеуіш 20 мм; 8 – айналмалы пештен келетін күйдірілген ұсақ кесекті әктас силосы; 9 – шахта пешінен келетін күйдірілген ірі кесекті әктас силосы; 10 – әктас ұнының силосы; 11 – жақтаулы ұсатқыш 120 – 180 мм; 12 – конустық ұсатқыш 40 мм; 13 – шахта пеші; 14 – циклон-тозаңтұтқыш; 15 – электрстатикалық сүзгі; 16 – жылу алмастырғышпен жабдықталған айналмалы пеш; 17 – әк тоңазытқышы; 18 – әктас ұнтақтауға арналған диірмен оттығы; 19 – әктас ұнын ұнтақтауға арналған сепараторлық диірмен; 20 – өтпелі сепаратор; 21 – тазартылған газдардың шығарылуы 3.47-сурет. Ірі кесекті, ұсақ кесекті құрылыс әгін және әктас ұнын өндірудің технологиялық схемасы

Диссоциация кезінде көмірқышқыл газының қысымы 880 – 920 °С температурада 1 атмға жетеді деп есептеледі. Қарапайым болып көрінгеніне қарамастан, әктасты күйдіру өте күрделі процесс. Шикізаттың әрқилы түрі үшін оңтайлы қыздыру жылдамдығы мен күйдіру температурасы бар. Температураны диссоциация кейіннен ұсталмай аяқталатын мәндерге дейін біртіндеп көтеру ұсынылады. Сызаттар, минералды қоспалар белсенді диссоциацияға ықпал етеді, себебі олар бетті ұлғайтады. Көмірқышқылының әлсіз беткі адсорбциясы – рекарбонизацияға байланысты тастан СО₂-ні толығымен бөліп алу мүмкін емес. Сондықтан алынған әк белсенділігі 95 – 97 % аспайды.

Әктасты күйдіру негізінен шахталық және айналмалы пештерде жүзеге асырылады. Пештің түрін таңдау шикізаттың қасиеттерін, қолданылатын отынды (көмір, газ, мазут), қажетті өнімділікті анықтайды.

Шахта пештерінің үш түрі бар:

шахталық аралас төгу пештері – әктас пен отын қабат-қабат аралас салынады;

шахталық газ (мазут) пештері;

шахта пешінен тыс орналасқан шығарылатын оттықтары бар пештер.

Пеш күйдіру жүзеге асырылатын шахтадан, тиеу және түсіру құрылғыларынан, шығарылатын газдарды соруға және пешке ауа беруге арналған желдеткіштерден тұрады. Пештің ішкі жағы қышқақты отқа төзімді затпен қапталған, жылу оқшаулағышы бар.

Пештің жоғарғы бөлігінен шығарылатын газдарда оттегі жоқ дерлік, сондықтан ұшпа құрамы аз отынды қолданған жөн: көмірдің, кокстың, антрациттің жұқа сорттары. Көмірдің жануы әктасты күйдіру ұзақтығына сәйкес келуге тиіс. Егер көмір бөлшектерінің көлемі тым үлкен болса, онда көмір жанып үлгермейді және пештен шыққан кезде транспортерде кокс бөліктері дайын әкке жабысып, оны ластап, отын шығынын көбейтеді. Әктас кесектерінің жаңа массасы күйіп үлгергенше отынның тым кішкентай бөлшектері жанып кетеді. Ортаңғы бөліктегі әктастың ірі кесектері жанбайды. Тиеу құрылғысы көмір мен ең ірі тасты пештің орталық бөлігіне, ал ұсақтарын шеткері бөлігіне түсіруді қамтамасыз етеді. Түтін сорғыш пештен шығатын газдарды кетіреді және оларды тазарту үшін циклонға жібереді. Шартты түрде шахта биіктігі жағынан үш аймаққа бөлінеді: кептіру және жылыту, күйдіру және салқындату аймағы (3.48-сурет).

Бірінші аймақта әктас пен отын кептіріледі, су буланып, тас диссоциация температурасына дейін қызады. Күйдіру аймағында кальций мен магний карбонаттарының ыдырауының негізгі реакциялары жүреді. Қыздырылған ауа салқындату аймағынан төменнен күйдіру аймағына түседі, сондықтан отынның жану шарттары оңтайлы болады. Күйдірілген әк бөліктері біртіндеп салқындату аймағына түседі, онда олар үрлеу желдеткішінен келетін суық ауамен әрекетке түседі. Жекелеген аймақтар алып жатқан пештің көлемі: кептіру және жылыту аймағы – 25 – 30 %, күйдіру аймағы – 50 %, салқындату аймағы – 20 % құрайды. Салқындатылған әк пештің түбін жабатын шлюз құрылғысы арқылы шығарылады, бұл жану үшін берілетін ауа қысымының жоғалуына жол бермейді. Сонымен, пештің төменгі бөлігінде қысым, жоғарғы бөлігінде – ыдырату жасалады.

3.48-сурет. Шахта пешін аймақтарға бөлу (а) және температуралық режимді өзгерту (б)

Қайта құю пештерінде отын шығыны алынатын әк массасының 12 – 18 %-ын немесе 1 кг-ға 3800 – 4970 кДж құрайды. Шахтаның диаметрі 6 м дейін болғанда оның биіктігі 10-нан 28 м дейін өзгереді. Пештің ішкі көлемінің 1 м³-інен әктің үлестік алынуы тәулігіне 500-ден 1200 кг/м³-ге дейін құрайды.

Пештің өнімділігі оның диаметрі мен биіктігіне, жүктелетін әктас кесектерінің мөлшеріне, тартқыш желдеткіштердің жұмысына байланысты және күніне 30 – 200 тонна әкті құрайды. Зауыттарда қайта құю пешінің көлденең қимасының 1 м²-інен клинкерді алу тәулігіне 15 – 20 т/м²құрайды (3.49-сурет).

Шахталық әк пешінің шихтасы құрамында 6,5 – 10 %, қалған 93,5 – 90 %-ы жанбайтын масса болып табылады, сондықтан пеште тұтас жанып жатқан қабат болмайды, әктас кесектерімен бытыраған жекелеген жану ошақтары болады. Шығарылатын газдардағы СО мөлшерінің өсуі температураның жоғарылауын және тұнбаның пайда болуын көрсетеді. Бұл кезеңде пеште материалдың қозғалысын бәсеңдету "бітелуге" ықпал етеді. Бұл жағдайда пештің температурасын төмендетіп, оған салынатын отын мен ауа мөлшерін азайтқан дұрыс.

Шығарылатын газдарда СО пайда болуы ауаның жетіспеушілігінен емес, тұндыру аймағында отынның тотығу жағдайларының нашарлауынан болады. Мұндай жағдайда дайын әкті шығарып алуды баяулатуға болмайды. Пайдаланылған газдарда СО 1 % болса да, ол отынның 6 %-ын жоғалтумен тең.

Шахталық қайта құю пештерінің өнімділігін қалай арттыруға болады және олардың жұмысын бақылауды қалай ұтымды жүзеге асыруға болады? Өнімділікті белгілі уақыт бірлігінде отынның жоғары мөлшерін жағу арқылы арттыруға болады. Бір уақытта шахта пешінде желтартқыштық пешке қарағанда көп отын жағуға болады, өйткені шахтада әктас бөліктері арасында көп отын болады. Егер шартты отын шығыны әк массасының 16,5 %-ын құраса, онда пеште 4,5 тоннаға дейін көмір болуы мүмкін. Бұл көмірді желтартқыштарға орналастыру шартымен көмір қабаты 1,1 м-ге жетеді, бұл пештің желтартқышындағы қабаттың рұқсат етілген қалыңдығынан 8 – 9 есе асады. Пештегі жалынның таралуының орташа жылдамдығы – 4 м/с, ал пеште – 0,5 м/с. Сондықтан шахта пешінде күйдіруді жылдамдату мүмкіндігі өте жоғары.

Шахталық қайта құю пештері Семей қаласындағы "Силикат" ЖШС-да 3 бірлік, "Арселор Миттал Теміртау" АҚ және т. б. орнатылған.

Шахталық газ пештері. Табиғи газбен күйдіру кезінде әк сапасы жақсарады, пештердің өнімділігі артады, еңбек жағдайлары жақсарады. Диаметрі 1,8 м аз пеште газ пеш қабырғаларындағы ойықтарға енгізілген жанарғыларға келеді. Егер пештің диаметрі үлкен болса, онда газды пештің орталық жанарғысы арқылы пештің орталық бөлігіне диаметрлі орналастырылған металл су салқындататын арқалықтардың деңгейінен төмен беру керек.

Табиғи газбен жұмыс істеген кезде газды шахтаның көлденең қимасы бойынша біркелкі таратудың маңызы зор. Газ су салқындататын арқалықтың төменгі бетінен және күйдірілген әк беткейінен пайда болған кеңістікке енеді. Газ ол кіргізілген жерден бірнеше метр биіктікте жанады.

Өнімділігі жағынан газ пештері қайта құю пештерінің өнімділігіне жақын, бірақ біріншісінде отын шығыны айтарлықтай жоғары: әк массасының 14 – 20 %-ы.

Газ пештерінде пешке газ пештің бүйірлерінде орналасқан жанарғылардан беріледі және пештің қабырғаларымен жоғары қарай өтуге тырысады. Осының салдарынан пештің көлденең қимасы бойынша материал біркелкі күймей қалады, әсіресе пештің ортасында орналасқан материал жеткілікті түрде күймейді. Сондықтан газ пештерінде пештің диаметрі шектеулі және 1,8 м-ден аспауға тиіс. Жанарғы газды пешке 0,9 м артық бере алмайды. Сондықтан газ пештерінің диаметрі шағын болғандықтан оның өнімділігі төмен.

Газ пештерінің өнімділігі тәулігіне 15 – 200 тонна әк. Пайдалы жұмыс көлемі бойынша пештің үлстік көлемдік өнімділігі тәулігіне 500 – 900 кг/м³құрайды, пештің көлденең қимасының 1 м²әктің меншікті алынуы тәулігіне 9 – 16 т/м²құрайды. Отынның үлестік шығыны 1 кг дайын өнімге 14 – 20 % немесе 4100 – 5900 кДж құрайды.

Шахталық газ пештері "Sas-Tobe Technologies" ЖШС 3 пеш, Орал қаласындағы "Батыс Қазақстан құрылыс материалдары корпорациясы" АҚ 2 пеш және т. б. орнатылған.

"Sas-Tobe Technologies" ЖШС шахта пештерінің техникалық сипаттамалары 3.3-кестеде келтірілген.

3.3-кесте. "Sas-Tobe Technologies" ЖШС шахта пештерінің техникалық сипаттамалары

Р/с №	Пештің түрі	Түрі 4-09-743, Росстромпроект	Типтік жоба 409-22-17 Гипрострома
1	2	3	4
1	Саны	2	1
2	Пайдалануға берілген жылы	1962	1983
3	Өнімділігі, т / тәул.	200	200
4	Шахтаның ішкі диаметрі, м	4	4,3
5	Шахтаның жұмыс биіктігі, м	20	19
6	Көлденең қиманың ішкі ауданы, м ²	12,36	13,6
7	Шахтаның жұмыс көлемі, м³	238
8	Жүктеу құрылғысы	Айналмалы тостаған және конустық тарату ысырмасы бар екі клапанды	Айналмалы тостағаны мен конусы бар
9	Түсіру механизмі	Қозғалмалы күймешесі бар	Қозғалмалы күймешесі бар
10	Шығарылатын газдардың температурасы
	пеш сыртында, ^оС	250-300	250-300
	түтінсорғыш сыртында	160-240	160-240
	шығарып алатын жерде	60-80	60-80
11	Шығарылатын газдардың құрамы, %
	СО₂	14-16	14-16
	СО	0,1-0,15	0,1-0,15
	СН₄	0,12-0,18	0,12-0,18
	Н₂	0,13-0,2	0,13-0,2
12	Белсенді СаО+МдО құрамы, % кем емес	70-85	70-85
13	Әк шығымы, т / сағ	6,0	6,0
14	Отын	Табиғи газ	Табиғи газ
15	Жылу шығару қабілеті, кДж/Нм³	9240	9240

Шахта пештерінен алынатын әк сортының төмендігіне қарамастан, олар әрқилы түрде жетілдіріліп, әлі де салынып жатыр. Шахта пештерінің тиімділігі пештердің басқа түрлерімен салыстырғанда күйдіруге кететін жылу шығынының өте аздығында. Отынның қымбаттығы және әкке қойылатын талаптардың төмен болуы шахта пешіне түсетін таңдауды айқындап береді. Сонымен қатар шахта пештерінен шығарылатын газдар химиялық өндірісте қолданылатын СО₂жоғары концентрациясымен сипатталады. Шахта пештерінің мөлшері кішкентай болғандықтан оларды басқару оңай, оларды тұрғызған кезде күрделі шығындарды аз қажет етеді.

Айналмалы пештерде әкті күйдіруге шамамен 5 есе азу уақыт кетеді. Пештен шығатын әктің температурасы жоғары, сондықтан: барабанды, рекуператорлы немесе желтартқышты тоңазытқыш орнату қажет.

Айналмалы пештердің шахта пештерімен салыстырғанда бірқатар артықшылықтары бар:

жоғары бірлік қуаты тәулігіне 1000 – 1200 т дейін;

біркелкі күйдіру, әктасты декарбонизациялаудың жоғары дәрежесі, әктің жоғары сапасы (90 – 96 %);

әктастың ұсақ фракцияларын жағу мүмкіндігі;

ылғалдылығы жоғары жұмсақ жыныстарды (бор) жағу мүмкіндігі;

отынның кез келген түрін пайдалану.

Бұл пештердің кемшіліктері жылу шығынының жоғарылығы, орнату кезінде қомақты инвестицияларды қажет ететіні және металл сыйымдылығының жоғарылығы. Айналмалы пештерден тозаң өте көп шығады, 10 – 15 % жетеді, сондықтан тиімділігі жоғары тозаң тұту құрылғыларын орнату қажет. Шахта пештерінен тозаң аз шығады.

Айналмалы пештердің ұзындығы 30 – 110 м, диаметрі 2,0 – 3,6 м. Пештің еңісі 3 – 5 ⁰, айналу жылдамдығы 0,5 – 1,2 айн/мин. Айналмалы пештердің нақты өнімділігі – тәулігіне 500 – 900 кг/м³әк. Отынның меншікті шығыны әк массасының 20 – 30 %-ын құрайды.

Айналмалы пештерге әктас қиыршық тастарының мөлшері жағынан шамалас фракцияларын салу керек. Ірі және ұсақ бөліктердің мөлшеріндегі айырма шамалы болуы керек. Айналмалы пештерден жоғары сапалы әк алуға болады, процесті толығымен механикаландыруға және автоматтандыруға болады. Алайда мұндай пештерде ыстық түтін газдарының көлемі қомақты және осыған байланысты отын мен жылудың жоғары шығыны отын үнемдеу жолдарын, пеш сыртында жылу алмастырғыштар орнату жолдарын іздестіруге мәжбүрлейді.

Айналмалы пеш шартты түрде келесі аймақтарға бөлінеді:

кептіру, онда әктас судан арылады және 110 – 120 °C дейін қызады;

жылыту, әктас температурасы 900 °C дейін көтеріледі;

декарбонизация, онда газдар 1250 – 1300 °C дейін қызады және әктас СО₂және СаО-ға ыдырайды.

Айналмалы пештердің суық бөлігінен шығарылатын газдармен жылу шығынын азайту үшін тізбекті жылу алмастырғыштар ілінеді: тізбектер пештен шығарылған газдармен қызады, олар салыстырмалы түрде суық материалға батырылып, бұл жылуды әктасқа береді. Әк салқындату желтартқышты немесе рекуператорлы тоңазытқышта жүреді.

Пешке материал шамамен оның 10 – 12 %-ын алатындай түрде салынады. Қозғалыс кезінде материал сегрегацияға ұшырайды: ірі бөліктер жоғарғы бөлікте және пештің қабырғаларына жақын қабатта болса, ортасына ұсақ фракциялар жиналады. Сондықтан ірі кесектер толық жанып кетсе, ұсақ кесектер толық жанбай қалуы мүмкін. Жұқа фракцияларды әртүрлі пештерде күйдіру ұсынылады, мәселен: 13 – 35 және 35 – 60 мм. Өте ұсақ фракцияларды күйдіруден сақиналар түзіледі. Айналмалы пештерде қозғалу кезінде әктас пен әк бөліктерінің беті шахта пештеріне қарағанда қатты қажалады. Шахта пешінде жақсы жанатын және тозаң түзбейтін әктастар айналмалы пеште жанған кезде ұнтаққа айналуы мүмкін. Бұл жағдай және газ ағынының жоғары жылдамдығы пештен шығатын тозаңды 10 – 12 %-ға дейін арттырады.

Әкті күйдіру үшін жылу алмастырғыштары бар пештер анағұрлым үнемді болып табылады. Сыртта орналасқан жылу жылытқышы бар қысқа пеш 3.50-суретте көрсетілген. Әк күйдіретін айналмалы пештердің сыртқы жылу алмастырғыштарының әртүрлі конструкциялары жасалды.

Жылу алмастырғыштың бұл түрі сыйымдылығы тәулігіне 750 тонна болатын 4,6х53,6 м пештің артында орнатылған. Нақты жылу шығыны шамамен 5000 кДж/кг құрайды. "Полигон" жылу алмастырғышының жұмыс кеңістігі 14 камераға бөлінген, әрқайсысында қыздырылған әк тастарын тастайтын плунжерлі итергіші бар. Жоғарғы бөлігінде бункер орналасқан, ол үнемі жылытқышты қуаттайтын материалмен толтырылады. Суық сыртқы ауа ішке түспейді. Қыздырғышқа кіретін пештен шыққан түтін газдарының температурасы 900 – 1000 ^оС, ал шығу температурасы шамамен 350 ^оС құрайды.

Материал 800 ^оС дейін қыздырылады. Қыздырғыштары жоқ айналмалы пештерде, пештің ішінде, клинкер күйдіретін пештердегідей жылу беруді жақсарту үшін тізбекті перделер орнатылған. Ең тиімдісі – ыстыққа төзімді болаттардың тізбектері. Олардың жұмыс температурасы 900 ^оС дейін. Ыстық құрылыс әгін салқындату үшін бір және көп барабанды тоңазытқыштар орнатылады. Барабанды тоңазытқыштармен қатар шығатын түтін газдарының жылуын толық пайдалану үшін құрылғыларды орнату қажет.

Айналмалы пештер "Арселор Миттал Теміртау" АҚ, Орал қаласындағы "Батыс Қазақстан құрылыс материалдары корпорациясы" АҚ – жылдық өнімділігі 45 000 тонна Ø2,5х75 м және тәулігіне 136 т/тәул әк 3 сұрыпты 1 пеш орнатылған.

Пештердің тағы бір түрі – металлургия өнеркәсібінде аз қолданылатын тербелмелі пештер.

3.3. Қазақстандағы цемент пештерінің атмосфераға шығарындылары туралы деректер

Цемент өндіру процесі қоршаған ортаға теріс әсер ететін әртүрлі заттар мен физикалық құбылыстардың эмиссиясымен бірге жүреді: тозаң, зиянды және улы газдар, металл қосылыстары, органикалық заттар, сондай-ақ шу, иіс және т.б.

Ластағыш заттардың ең көп мөлшері күйдіру сатысында шығарылады. Қоршаған ортаны барынша қорғауды қамтамасыз ететін ең жақсысын таңдау мақсатында технологияларды салыстыру үшін өндіріс ерекшеліктерінің, зиянды заттар шығарындыларының немесе физикалық құбылыстардың толық тізбесін пайдалану оңай емес, бірақ соңғы 30 жыл ішінде бүкіл әлемдегі цемент өнеркәсібі пештен шығатын көптеген негізгі және маңыздылығы аз ластағыш заттардың шығарындыларымен күресудің әртүрлі әдістерін сәтті енгізді. Өндірістік экологиялық бақылауды жүзеге асыру кезіндегі өлшеулер қолданылатын технологиялық процестерге байланысты қоршаған ортаның ластануын бақылау үшін айқындалатын маркерлік ластағыш заттарға қатысты жүргізіледі.

КТА нәтижесінде алынған маркерлік заттардың үлестік көрсеткіштері туралы ақпарат толық болып табылмайды және Қазақстанның цемент өндірісінің пештерінен атмосфералық ауаға ластағыш заттардың шығарындылары бойынша толық мәлімет бермейді, өйткені 17 цемент зауытының ішінен тек 10 кәсіпорында ғана КТА жүргізілді (ылғалды тәсілді өндірістің 3 зауыты, құрғақ тәсілді 6 зауыт және клинкер өндіретін 1 зауыт).

Қарастырылып отырған 10 кәсіпорынның шығарындылары туралы мәліметтер қолданыстағы нормалау жүйесі негізінде көрсетілген және Ресей Федерациясы мен ЕО анықтамалық материалдарындағы ЕҚТ технологиялық көрсеткіштерімен салыстыруға келмейді.

Бұл көрсеткіштер жекелеген кәсіпорындар бойынша ағымдағы шығарындыларды көрсетеді, бірақ тұтастай алғанда цемент өнеркәсібі үшін технологиялық нормативтерді белгілеу үшін пайдаланылмайды.

Шығарындыларды тікелей олардың шығу көздерінде аспаппен өлшеу үшін міндетті талаптар болмағандықтан, шығарындыларды, мысалы, NO_x өлшеу мен анықтаудың стандартталған әдістері болмағандықтан кәсіпорындар ұсынған шығарындылардың мөлшерін Ресей Федерациясы мен ЕО анықтамалық материалдарының технологиялық көрсеткіштерімен салыстыру мүмкін емес.

Еуроодақ елдерінде маркерлік заттар бойынша технологиялық көрсеткіштер шығарындылардың барлық ұйымдастырылған көздері (АСМ) бойынша үздіксіз аспаптық өлшеулер негізінде белгіленеді. Өлшемдер деректерінің негізінде ғана жекелеген ластағыштар бойынша шығарындылардың шамасы туралы нақты ақпарат, сондай-ақ қандай да бір енгізілген техникалық шешімнің қаншалықты тиімді екендігі туралы қорытынды алуға болады.

Төмендегі суреттерде (3.51 – 3.53-суреттер) Қазақстанның 10 цемент зауыты (17 зауыттың ішінен) бойынша айналмалы пештерден NO_x және SO₂тозаң шығарындыларының көрсеткіштері ұсынылған. Бұл ластағыш заттар цемент пештерінде ауық-ауық өлшеніп тұратын негізгі заттар болып табылады.

3.51-суретте ылғалды және құрғақ өндіру тәсілді цемент кәсіпорындарының айналмалы пештерінен шығатын тозаң шығарындыларының көлемі көрсетілген.

Таңдалған цемент зауыттарындағы тозаң шығарындылары туралы ақпарат қарама-қайшы сипатқа ие, максималды және минималды мәндердің диапазоны тазарту қондырғысының жұмысында орын алуы мүмкін бұзушылықтарды көрсетеді.

Цемент пештерінен шығатын ең көп тозаң шығарындылары тік типті электрсүзгілерімен жабдықталған және жаңғыртусыз және қажетті техникалық қызмет көрсетусіз ұзақ уақыт жұмыс істейтін ескі цемент зауыттарында байқалады.

Цемент зауыттарында тозаң шығарындыларын азайту үшін әртүрлі құрылғылар қолданылады: тозаң шөктіргіш камералар, циклондар (сыңар немесе топтық), скрубберлер (дымқыл циклондар), қапшық сүзгілер және электростатикалық сүзгілер.

Тозаңды шөктіру құрылғылары олардың тиімділігі жағынан ерекшеленеді. Тиімділігі (тозаң тұту қабілеті) ең төмен – тозаң тұндыру камералары мен сыңар циклондар, ең жоғары – қапшық сүзгілер мен электростатикалық сүзгілер.

Құрғақ өндіру тәсілін қолданатын қазіргі заманғы цемент зауыттарында тозаңнан арылту жүйесі дұрыс таңдалған және оған уақтылы техникалық қызмет көрсетілген жағдайда цемент пештерінен шығатын тозаң шығарындылары әдетте 50 мг/Нм³аспайды.

ЕО-да тозаң шығарындыларының көп бөлігі 0,27 шегінде және 30 мг/Нм³-тен аз. Тұрақты өлшеулердегі концентрация мәндері 24 сағаттық өлшеулердің орташа жылдық мәні ретінде көрсетілген. Өлшенген шамалар стандартты жағдайда 1 м³құрғақ газға жатады.

Газ тазарту жабдықтарын дұрыс таңдау және оның оңтайлы жұмыс режимін қамтамасыз ету цемент өндірісінде тозаң шығарындыларын қолайлы деңгейге дейін азайтуға мүмкіндік береді.

Азот оксидтері айналмалы пештерде клинкерді күйдіру кезінде атмосфераға шығарылатын ластағыш заттардың бірі болып табылады. Олар NО монооксиді мен NО₂азот диоксидінің қоспасынан тұрады.

ЕО және РФ (NО_x 500 – 1000 мг/Нм³) көрсеткіштерімен салыстыру мүмкін емес, өйткені ҚР-да бүгінгі күні азот (II) оксиді және азот (IV) диоксиді шығарындылары нормаланады (1.14-сурет).

ЕО-да азот оксидтерінің шығарындыларын нормалау тұрақты өлшеу деректері негізінде жүзеге асырылады, NО_x-де көрсетілген оксидтердің қосындысы нормаланады.Еуропалық цемент пештерінен NО_x орташа жылдық бөлінуі шамамен 785 мг/Нм³құрайды (NО₂-ге қайта есептегенде), ең азы 145 мг/Нм³және ең көбі 2940 мг/Нм³. 24 сағат ішінде шоғырлануды үздіксіз өлшеу орташа жылдық көрсеткіш ретінде ұсынылған. Өлшенген мән стандартты жағдайдағы құрғақ ауаны білдіреді.

SO₂шығарындылары пештің қалыпты жұмыс режимдерінен ауытқу кезінде және шикізат материалдарында органикалық күкірт немесе пирит немесе марказит (сәулелі колчедан) түріндегі күкірт болған кезде айтарлықтай артуы мүмкін. Күкірт сульфаттар (сульфиттер) түрінде болатын шикізат материалдарын күйдіру кезінде пештен шығатын SO₂шығарындылары әдетте 10 мг/Нм³аспайды.

Ылғалы тәсілді өндірістің ұзын пештерінде SO₂-нің сілтілі материалдармен әрекеттесуі әлсіз, сондықтан отыннан және әсіресе отын қалдықтарынан алынған күкірт SO₂шығарындыларының біршама өсуіне әкелуі мүмкін.

ҚР цемент зауыттарында SO₂күкірт оксидінің шығарындылары бойынша келтірілген деректер көптеген кәсіпорындар үшін шығарындылар 400 мг/м³-тен аспайтынын көрсетеді (3.53-суретті қараңыз).

4. Эмиссияларды болғызбауға және/немесе азайтуға және ресурстарды тұтынуға арналған жалпы ең үздік қолжетімді техникалар

Цемент пен әк өндірісі жылуды (отынды), энергияны және табиғи материалдық ресурстарды тұтынумен ерекшеленетін әртүрлі тәсілдермен жүзеге асырылуы мүмкін. Өндіріс процесінің өзі қоршаған ортаға теріс әсер ететін әртүрлі заттар мен факторлардың: тозаңның, зиянды және улы газдардың, металл қосылыстарының, органикалық заттардың, шудың, иістің және т. б. эмиссияларымен бірге жүреді.

Осы бөлімде олардың қоршаған ортаға теріс әсерін азайту үшін технологиялық процестерді жүзеге асыру кезінде қолданылатын және қоршаған ортаға теріс әсер ететін объектіні техникалық қайта жарақтандыруды, реконструкциялауды талап етпейтін жалпы әдістер сипатталады.

Оған басқару жүйелері, процеске біріктірілген әдістер және өндіріс процесін аяқтау шаралары кіреді. Оңтайлы нәтижелерді іздеу кезінде осы үш әдіс арасында белгілі бір қайталану бар екенін ескеру қажет. Алдын алу, бақылау, азайту және қайта пайдалану, сондай-ақ материалдар мен энергияны қайта пайдалану рәсімдері қарастырылады.

Жалпы ЕҚТ деп олардың қоршаған ортаға теріс әсерін азайту үшін технологиялық процестерді жүзеге асыру кезінде қолданылатын және қоршаған ортаға теріс әсер ететін объектіні техникалық қайта жарақтандыруды, реконструкциялауды талап етпейтін әдістерді, сондай-ақ олармен байланысты шығарындылар мен ресурстарды тұтыну деңгейлерін түсіну керек.

4.1. Атмосфералық ауаға шығарындыларды болғызбау техникалары

4.1.1 Кіріспе

Цемент пен әк өндірісіндегі негізгі шығарындылар – пеш жүйесінен ауаға шығарындылар. Бұл шикізат материалдарымен, сондай-ақ отынның жануы кезінде болатын физикалық-химиялық реакциялардың салдарынан болады. Цемент пешінің шығарылатын газдарының негізгі компоненттері – отынды жағуға қатысатын ауаның азот оксидтері (жылу NO_x) және құрамында азот, СО₂бар отын қосылыстары, CaCO₃ыдырауы мен отынның жануы кезінде отын мен шикізат материалдарынан, артық оттегінен, химиялық заттардан (мысалы, күкірт диоксиді) және бөлшектерден (тозаңнан) пайда болатын су буы.

Барлық пеш жүйелерінде күйдіру материалы жану газдарына қатысты қарсы ағынмен (қарсы) қозғалады. Бұл қарсы ағын шығарындылардың мөлшеріне әсер етеді, өйткені қайнау қабаты пайда болады. Отынның жануы кезінде және шикізатты клинкерге айналдыру кезінде пайда болатын көптеген компоненттер қозғалатын материалға адсорбцияланған немесе конденсацияланғанға дейін газ фазасында қалады.

Материалдардың адсорбциялық сыйымдылығы физикалық-химиялық күйінің өзгеруімен өзгереді. Бұл пеш жүйесінің ішіндегі жағдайға байланысты. Мысалы, декарбонизация аймағынан шыққан материалдың құрамында кальций оксиді жоғары болады, сондықтан әсіресе HCl, HF және SO₂сияқты қышқыл қосылыстар үшін жоғары адсорбциялық сыйымдылыққа ие болады.

Сондай-ақ басқа көздерден шығарылатын тозаң шығарындылары бар, мысалы, ұнтақтау кезінде және шикізатты, қатты отынды және өнімді – цементті түсіру кезінде түзілетін тозаң. Тозаңның ықтимал шығарылуы шикізат материалдары мен қатты отынды қоймалаудың, оларды тасымалдаудың, соның ішінде цемент тиеудің кез келген нүктесінен болуы мүмкін. Осы шығарындылардың шамаларының ауытқу шамасы айтарлықтай болуы мүмкін және егер бұл аспектілер агрегат конструкциясымен немесе қондырғымен ескерілмесе, олар жағымсыз проблемаларға әкелуі мүмкін.

Біркелкілік және еуропалық деректерге сәйкестік мақсатында ластағыш заттардың шығарындылары бойынша барлық деректер стандартты шарттарға, яғни оттегінің белгілі бір (референттік) құрамы О₂, айн. % кезінде 273 К температурада және 101,3 кПа қысымда құрғақ газ ағынына келтірілуге тиіс. Егер газ легіндегі оттегінің нақты құрамы референттіктен өзгеше болса, онда шығарындылардың шоғырлануын стандартты жағдайға қайта есептеу мынадай формула бойынша жүзеге асырылады:

Сстанд.= Сөлш.21- Ореф.21- Офакт. ,

мұндағы Сөлш.және Сстанд.ағымдағы және стандартты жай-күйде өлшенген ластағыш заттар шығарындыларының шоғырлануы, мг/Нм³;

Офакт. өлшеу кезіндегі ағындағы оттегінің нақты концентрациясы, айн. %;

Ореф. оттегінің анықтамалық концентрациясы, айн. %: цемент өндірісінде Ореф.= 10 %; әк өндірісінде Ореф.= 11 %.

4.1.2. Тозаң шығарындыларын болғызбау және/немесе азайту техникалары

Дәстүр бойынша тозаңның шығуы, әсіресе түтін мұржаларынан (немесе ұйымдастырылған тозаң шығарындылары) шығуы цемент өндірісіндегі қоршаған орта үшін басты мәселелердің бірі болып табылады. Тозаң шығаратын негізгі көздер – шикізат материалдарын дайындау процесі, ұсақтау және кептіру қондырғылары, клинкерді (пештер мен тоңазытқыштар) күйдіру процесі, отынды дайындау және цементті ұнтақтау қондырғылары (диірмендер). Цемент зауытындағы қосалқы процестер қалдықтарды пайдалануға не пайдаланбауға қарамастан тозаңның шығуына әкелуі мүмкін.

Цемент өндірісінің барлық процестерінде газдардың көп мөлшері тозаңды материалдан өтеді. Ұсақтау, ұнтақтау және жөнелту сияқты жағдайларда жабдық аз разрядпен жұмыс істейді және бұл көздер әдетте қапшық сүзгілермен жабдықталған. Қазіргі заманғы электрсүзгілер мен қапшық сүзгілердің конструкциясы мен сенімділігі тозаңның бөлінуін маңызды емес деңгейге дейін төмендетуді қамтамасыз етеді.

Шығарылатын тозаң әртүрлі дисперсиямен сипатталады. [31] сәйкес электрсүзгі қолданылған кезде тозаңның құрамында 10 мкм-ден (РМ₁₀) аз фракцияның 90 %-ы және 2,5 мкм-ден (РМ_2,5) аз фракцияның 50 %-ы болады.

10 және 2,5 мкм-дан аз бөлшектерден тұратын ұсақ бөлшектердің шығарындылары қатты заттар немесе аэрозольдер түрінде пайда болады. Тозаңның бұл түрі бірқатар физикалық-химиялық реакциялардың нәтижесі болып табылады, мысалы, азот оксидтерінің, күкірттің және аммиактың сульфаттар мен аммоний нитраттарының пайда болуымен әрекеттесуі. Бұл бөлшектер адам денсаулығына айтарлықтай әсер етеді. Цемент өнеркәсібінде 10 және 2,5 мкм өлшемді бөлшектер күйдіру және салқындату процесінде пайда болуы мүмкін, алайда көмекші процестер жұқа дисперсті тозаңның пайда болуына әкелуі мүмкін. Жұқа тозаңның негізгі бөлігін тозаңның жалпы мөлшерін азайту арқылы азайтуға болады. Тозаңнан тазартудың жоғары тиімді жүйелерімен жабдықталған қондырғылар ұсақ тозаңның салыстырмалы түрде аз мөлшерінің пайда болуына ықпал етеді.

Барлық тозаң шығарындылары ұйымдастырылмаған және ұйымдастырылған болып бөлінеді.

4.1.2.1. Цемент зауыттарындағы тозаң шығарындылары

Цемент зауытында тозаң шығарындыларының әртүрлі көздері бар: пештер, клинкер тоңазытқыштары және шикізатты, цементті және көмірді ұнтақтауға арналған диірмендер, сондай-ақ қосалқы жабдықтар. Тозаңның негізгі бөлігі портландцемент клинкерін күйдіруге арналған айналмалы пештерден атмосфераға шығарылады. Алайда айналмалы пештерден тозаң шығарындыларын азайту әдістері мен қағидаттары ұйымдастырылған тозаң шығарындыларының басқа көздеріне де қолданылады.

Цемент өнеркәсібінде қолданылатын негізгі тазарту қондырғылары – қапшық сүзгілер, электрсүзгілер немесе олардың комбинациясы – гибридті сүзгілер деп аталады.

Электрсүзгілер мен қапшық сүзгілердің артықшылықтары мен кемшіліктері бар (4.1-кесте).

4.1-кесте. Цемент өндірісінде тозаң шығарындыларын бақылаудың техникалық шешімдеріне шолу [2]

Р/с №	Техникалық шешімдер	Қолданылуы	Шығарындылар, мг/Нм³ ^,*	Құны ^***
Р/с №	Техникалық шешімдер	Қолданылуы	Шығарындылар, мг/Нм³ ^,*	Инвестициялар, млн еуро	Пайдалану, еуро/ т клинкер
1	2	3	4	5	6
1	Электрсүзгілер	барлық пеш жүйелері	10^** - < 20	2,1 - 6,0	0,1 - 0,2
		клинкер тоңазытқыштары	10^** - < 20	0,8 - 1,2	0,09 - 0,18
		цемент диірмендері	< 10^**	0,8 - 1,2	0,09 - 0,18
2	Қапшық сүзгілер	барлық пеш жүйелері	< 10	2,1 - 6,0	0,15 - 0,35
		клинкер тоңазытқыштары	< 10	1,0 - 1,4	0,1 - 0,15
		диірмендер (шикізат, цемент, көмір)	< 10	0,3 - 0,5	0,03 - 0,04
3	Гибридті сүзгілер	барлық пеш жүйелері, клинкер тоңазытқыштары, цемент диірмендері	< 10 - 20

* әдетте құрғақ газдың орташа тәуліктік мәндеріне жататын пеш жүйелері үшін, 273k, 101,3 кПа және 10 % O₂;

** шамамен 10 мг/Нм³тозаң шығарындыларының деңгейі тек жаңғыртылған немесе ұлғайтылған электрсүзгілермен ғана қол жеткізіледі;

*** 2010 жылғы шығындар.

Қалыпты жұмыс кезеңінде тозаң тұтқыштардың екі түрі де жоғары тиімділікпен жұмыс істейді. Арнайы жағдайларда СО концентрациясының жоғарылауы, пештің жұмысындағы күтпеген қиындықтар, шикізат диірменінен қуат беру немесе тоқтату салдарынан пешті қосу-сөндіру, электрсүзгінің тиімділігі айтарлықтай төмендейді, ал қапшық сүзгілердің тиімділігі осы факторларға аз әсер етеді.

Электрсүзгілер электродтардың екі түрі арасында тұрақты электр өрісін тудырады: теріс зарядталған корона және оң зарядталған тұнба. Корона электродының жанында электр өрісінің жоғары кернеуіне байланысты теріс зарядталған иондар пайда болады, олар ауа ағынында қозғалатын тозаң бөлшектерімен адсорбцияланады. Бөлшектер теріс зарядталады және оң зарядталған шөгінді электродтарға көшеді, сонда шөгеді. Шөгінді электродтар ауық-ауық шайқау немесе діріл арқылы оларға түскен тозаңды коллекторлық бункерге шығарады. Электродты шайқау циклдары тозаңды кетіруді азайту және осылайша тозаңды кетіруді барынша азайту үшін оңтайландырылған.

Электрсүзгілер жоғары температурада (тіпті 400 ^оС дейін) және тозаңнан арылтылған газдардың жоғары ылғалдылығында жұмыс істеуге қабілетті. Электрсүзгілердің жұмыс сапасы газ бен тозаң бөлшектерінің ылғалдылығы мен химиялық құрамы, газ ағынының жылдамдығы, бөлшектердің мөлшерінің таралуы, бөлшектердің электрлік кедергісі, газдың бастапқы тозаңдануы мен температурасы, электр өрісінің кернеулігі, электродтардың ауданы мен формасы, тұндырылған тозаңның ылғалдығы және т. б. сияқты әртүрлі пайдалану параметрлеріне байланысты.

Электрсүзгінің жұмысы электродтарда материал өскіндері пайда болған кезде және нәтижесінде электр өрісінің беріктігін төмендету арқылы нашарлауы мүмкін. Бұл пеште хлоридтер мен сульфаттардың көп мөлшері немесе шикізат құрамындағы ұшпа органикалық қосылыстардың (ҰОҚ) артық болуы, сілтілі металдармен субмикроскопиялық тозаң бөлшектерін (0,1 – 1 мкм) құрайды, олар электродтарда орналасады (1012 – 1013 Ом/см), газдың электр өткізгіштігін төмендетеді және тозаңнан арылтуды қиындатады. Жоғары қарсылық мәселелерін түтін газын тазарту үшін мұнараға су құю арқылы ішінара шешуге болады.

Жұмыс режимі оңтайландырылатын болса, тозаңнан арылтылатын газдарды кондициялау (ылғалдандыру) жүйесімен бірге үлкен көлемдегі электрсүзгілер орташа айлық тозаң бөлінуін 5 – 15 мг/Нм³дейін төмендетуі мүмкін. Мұндай электрсүзгілердегі тозаңнан арылтудың жобалық тиімділігі 99,99 %-дан жоғары, сондықтан тозаң шығарындыларының мөлшері аз, тек бірнеше мг/Нм³. Электрсүзгілер ультра ұсақ бөлшектерді (< 0,5 мкм) тұтып алу үшін өте тиімді.

Электрсүзгілердің электр энергиясын тұтынуы тазартылған газдағы тозаңның төмендеуімен экспоненциалды түрде артады. Электрсүзгілердің оңтайлы жұмысы тозаңсыз газдың температурасы мен ылғалдылығына байланысты. Электрсүзгілер жұмысының ұзақтығы ондаған жылдарға жетуі мүмкін, бұл барлық ұсынылған техникалық қызмет көрсету және жөндеу жағдайларын қамтамасыз етеді. Кейбір бөліктерді (балғалар, мойынтіректер) бірнеше жыл жұмыс істегеннен кейін мерзімді техникалық қызмет көрсету және жөндеу бөлігі ретінде үнемі ауыстырып отыру керек.

Электрсүзгілер жоғары тиімділікке, төмен гидравликалық кедергіге, жоғары өнімділікке және энергия тиімділігіне байланысты айналмалы пештердің, клинкер тоңазытқышының және кейбір жағдайларда цемент диірмендерінің шығатын газдарынан тозаңды алуға арналған ең тиімді қондырғылар болып табылады. Электрсүзгілерді әр цемент пешінде шығатын газдардан, айналмалы жүйеден шыққан газдардан және желтартқышты тоңазытқыштан ауаны тазарту үшін қолдануға болады.

Қапшық сүзгілер тиімді тозаңтұтқыш жабдық болып табылады. Қапшық сүзгілердің негізгі қағидасы – газды өткізіп жіберетін, бірақ тозаңды тұтып қалатын мата мембрананы пайдалану. Мұндай сүзгілердің конструкциясындағы айырмашылық мынада: сүзгі элементтерінің бір бөлігі цилиндрлік сүзгі сөмкелерінен (тік суспензия), ал бір бөлігі әдетте көлденең орнатылған сүзгі пакеттерінен тұрады. Бастапқыда тозаң ішінара талшықтардың бетіне түсіп, матаның бүкіл өн бойына сіңеді, бірақ матаның беткі қабатына толығымен тозаң қонғаннан кейін, ол басым сүзгі ортасына айналады. Шығарылатын газдар сүзгі қапшығының ішінен сыртқа ғана емес, қарама-қарсы бағытта да өтуі мүмкін. Тозаң қабаты қалыңдағандықтан, газдың өтуіне төзімділік артады. Сондықтан сүзгі ортасын ауық-ауық тазалау және сүзгінің гидравликалық кедергісін бақылап тұру қажет.

Тазалаудың әдеттегі әдісі – тазартылған газды немесе сығылған ауаны әдеттегі газ ағынына, механикалық соққыға немесе шайқауға және дірілге кері бағытта ауық-ауық импульс беру. Қапшық сүзгілерде қапшықтар істен шыққан жағдайда жеке оқшаулауға болатын көптеген секциялар бар; сәйкесінше, сүзу сәтті болады, секция толығымен істен шықса да, қондырғының тиісті жұмысы қамтамасыз етіледі. Ол үшін "қапшықтың жыртылу детекторы" жұмыс істеуі керек, ол әр секцияда орналасқан және егер ақау орын алса, қапшықты ауыстыру қажеттігін көрсетеді.

Сүзгіш қапшықтар тоқылған және тоқылмаған материалдан жасалады. Тозаңсыз газдардың жоғары температурасы (150 – 300 °C) арнайы материалдарды қолдануды қажет етеді. Қазіргі синтетикалық маталар 280 °C дейінгі температураға төтеп бере алады.

Қапшық сүзгілердің жұмысы әртүрлі параметрлерге байланысты, мысалы, сүзгі материалының тозаң мен тозаңның сипаттамасымен үйлесімділігі, гидролизге, тотығуға және процестің температурасына қарсы тиісті жылу, физикалық және химиялық қарсылығы. Сүзгінің маңызды сипаттамалары – сүзгі бетінің көлемі, бөлу тиімділігі және сүзу кедергісі ("сүзгінің дифференциалды қысымы" деп аталады). Соңғы мән сүзгі материалы мен тозаңның қасиеттеріне байланысты. Сүзгіні жобалаудың негізгі параметрі – өткізу қабілеті (тозаңнан арылтылған газдың көлемі). Сондықтан қапшық сүзгілерді жіктеу оның түріне, қапшықтар санына және тозаң мен газдың қасиеттеріне байланысты жүзеге асырылады.

Қапшық сүзгілердің жұмыс істеу мерзімі, энергия және техникалық қызмет көрсету қажеттігі жылу және механикалық жүктемелерге байланысты. Газдың өту жылдамдығы, тозаңның қалыңдығы, кеуектілігі және тазалау циклы тозаңнан арылтудың тиімділігіне әсер етеді. Сүзгінің жұмысын жақсарту (атап айтқанда, оның гидравликалық кедергісін төмендету) детектордың көмегімен тұрақты бақылай отырып, тозаңның ықтимал таралуын жылдам анықтау, тозаңнан арылту жүйесін жақсарту, пайдалану мерзімін арттыру және құнын төмендету бағытында жүзеге асырылады. Сүзгі материалдарын тазалау циклдары мен тазалау әдістері сүзгінің тиімділігіне әсер етеді. Төмен қысымды ауа пульсациясын қолданған кезде тиімділік артады, сонымен бірге энергия шығыны азаяды және шу деңгейі төмендейді. Мұндай сүзгі жүйесі айналмалы пештерден шығатын газдарды тозаңнан тазарту, сондай-ақ байпастың сілтілік тозаңын, клинкер тоңазытқышының ауасын, диірмендерді және жіктеуіштерді тазарту үшін пайдаланылуы мүмкін.

Қапшық сүзгілерді циклондармен біріктіру клинкер тоңазытқышына қолданылады. Циклонда тозаң бөлшектері газ ағынынан бөлініп шығады және циклон қабырғаларында центрифугалық күштердің әсерінен тұндырылады, содан кейін циклон түбіндегі шлюз жапқышы бар тесік арқылы шығарылады. Орталықтан тепкіш күштер циклонның цилиндрлік корпусына кіретін газ ағынында немесе қондырғыдағы жұмыс желдеткішінің (механикалық орталықтан тепкіш тозаң шөктіргіштің) айналуына байланысты байқалады. Цемент өнеркәсібінде циклондар температураны төмендету үшін ауа алмастырғышпен және тоңазытқыштың шығатын газдарын тозаңнан арылту үшін қапшық сүзгімен (қапшық сүзгісі бар тозаңтұтқыш камерамен) біріктіріледі. Циклон тозаң концентрациясын бастапқы деңгейден 70 %-ға дейін төмендетуі мүмкін. Ауа жылу алмастырғышымен және қапшық сүзгісі бар тозаңтұтқыш камерамен бірге шығарындылардағы тозаң концентрациясы 5 – 7 мг/Нм³тең төмен болған кезде жоғары деңгейде тазартуға (99,99 % дейін) қол жеткізіледі.

Қапшық сүзгілерді пайдалану құнын оңтайландыру үшін цемент зауыттары тозаңды ағынмен кетіру жүйесінде оңтайлы қысым жасалады. Сүзгі жүктемесі, сүзгі бетіндегі дифференциалды қысым және газ тазарту жүйесі Қапшық сүзгілердің құнын төмендетуге әсер ететін үш негізгі фактор болып табылады. Бұл факторлар тығыз байланысты, сондықтан шығындарды оңтайландыру үшін ауа/сүзгі қаптамасының ең жоғары қатынасына, дифференциалды қысымның ең төменгі мәндеріне және тазарту үшін төменгі ауа қысымына қол жеткізу қажет.

Гибридті сүзгілер – бұл электрсүзгілер мен қапшық сүзгілерді бір құрылғыға біріктіру. Олар негізінен қолданыстағы электрсүзгілерді жаңартудың нәтижесі болып табылады және ескі жабдықтардың бір бөлігін қайта пайдалануға мүмкіндік береді.

4.1.2.2. Әк зауыттарынан тозаң шығарындылары

Тозаң пешке берілетін әктастың анағұрлым ұсақ бөлшектерінің есебінен термиялық және механикалық бұзылу кезінде, ол пеште жарылған кезде және аз мөлшерде отын күлінің әсерінен түзіледі. Тозаңнан арылту қондырғысының аузындағы тозаңның деңгейі пештің конструкциясына, оның қуатына және пайдаланылатын шикізатқа байланысты кең ауқымда ауытқиды.

Шығарылатын газдардың қасиеттерінің кең ауқымы тозаңды жинау үшін әртүрлі жабдықты пайдалануды талап етеді: циклондар, ылғалды скрубберлер, қапшық сүзгілер, электрсүзгілер және қиыршық тас сүзгілері (4.2-кесте). Типтік циклондар күйдіру пештеріндегі тозаңның 90 %-ын тазартады.

Электрсүзгілер мен қапшық сүзгілер қалыпты жұмыс режимінде 99 %-дан асатын тозаңданудың өте жоғары деңгейімен сипатталады, бірақ бұл көрсеткішке тозаң шығарындыларының бөлшектерінің көлемі әсер етеді. Сүзгі түрі шығатын газдардың температурасына байланысты таңдалады. Тиісті тиімділікті қамтамасыз ету үшін осы типтегі сүзгілер мерзімді техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді. Мұндай сүзгілердің тиімділігі тозаңнан арылтудың дымқыл тәсіліне қарағанда жоғары. Тозаңнан арылтудың дымқыл тәсілінде судың және өңдеуді қажет ететін су қалдықтарының төгінділерінің пайдаланылуына байланысты қосымша энергия жұмсалады. Электростатикалық тұндырғыштардың тиімділігіне СО-ның болуы әсерін тигізеді, алайда оның құрамында СО-ның болуын азайтуға болады. Орталықтан тепкіш сепараторлар алдын ала тазарту сатысында қолданылады, бірақ олардың тиімділігі ластағыш заттардың көбеюімен артады.

Тұндырғыш жабдықтан кейін шығарындылар әдетте 10 – 250 мг/Нм³құрайды, дымқыл скрубберді тазартуды қолданған кезде олар 10 – 100 мг/Нм³ құрайды.

4.2-кесте. Әк зауыттарындағы тозаң шығарындыларын бақылаудың техникалық шешімдеріне шолу [2]

Р/с №	Техникалық шешімдер	Қолданылуы	Шығарындылар, мг/Нм^3 ,*	Құны^***
Р/с №	Техникалық шешімдер	Қолданылуы	Шығарындылар, мг/Нм^3 ,*	Инвестициялар, млн еуро	Пайдалану құны, млн еуро
1	2	3	4	5	6
1	Электрсүзгілер	Пештердің барлық түрлері, диірмендер, қосалқы процестер	<10^**-<20	0,6-3,9	>1,5
2	Қапшық сүзгілер	Пештердің барлық түрлері	<10-<20	0,25-1,7	>1,5
2	Қапшық сүзгілер	Диірмендер, қосалқы процестер	<10-<20	0,25-1,7	>1,5
3	Ылғалды тозаңды кетіру	Пештердің барлық түрлері, гидраторлар	10-30
4	Орталықтан тепкіш сепараторлар	Алдын ала тазалау үшін пештердің барлық түрлері, диірмендер, қосалқы процестер	-

* әдетте құрғақ газдың орташа тәуліктік мәндеріне жататын пеш жүйелері үшін, 273k, 101,3 кПа және 10 % O₂;

**шамамен 10 мг/Нм³тозаң шығарындыларының деңгейі тек жаңғыртылған немесе ұлғайтылған электрсүзгілерімен ғана қол жеткізіледі;

*** 2010 жылғы шығындар.

Тозаң шығарындыларын нүктелік өлшеу нәтижелері электрсүзгілермен және қапшық сүзгілермен жабдықталған пештерден тозаң шығарындыларының 70 %-ында анықталғаны 20 мг/Нм³ төмен, бұл ретте 60 % жағдайда олар 10 мг/Нм³ төмен екендігін көрсетеді, мұндай тозаң шығарындыларының шамасы ылғалды скрубберлерде тазалағаннан кейін тозаң шығарындыларын өлшеудің 6 %-ында белгіленген [2].

Германияда барлық шахта пештері қапшық сүзгілермен жабдықталған. Түтін газын қапшық сүзгімен тазалағаннан кейін әдеттегі тозаңның шығуы < 10 – нан < 20 мг/Нм³-ке дейін болады (нүктелік өлшеу, стандартты шарттар). Осындай нәтижелерді қамтамасыз ететін қапшық сүзгілер ауаның қатынасымен сипатталады: сүзгі беті < 1-ден 1,2 м³/Нм³-мин аралығында. Айналмалы пештер электрсүзгілермен жабдықталады. Бұл жағдайда шығарындылардың әдеттегі деңгейі 20 мг/Нм³-тен кем болады. Қапшық сүзгіден немесе электрсүзгіден бөлінген тозаң соңғы өнім ретінде қолданылады. Германияда газдарды тозаңнан тазарту үшін дымқыл скрубберлік тазарту және қиыршық тас сүзгілерін пайдалану стандартты жағдайларда күнделікті өлшеу кезінде орташа ретінде тіркелген шығарындылар деңгейінің 30 – 60 мг/Нм³шегіне жетуге мүмкіндік береді. 20 мг/Нм³-тен төмен тазарту дәрежесіне қол жеткізу үшін дымқыл скрубберлер мен қиыршық тас сүзгілерін қапшық сүзгілерге ауыстыру қажет. ЕО-да жүргізілген өлшеу нәтижелері тозаң шығарындылары пайдаланылатын отынның түріне, яғни қазба отынның немесе жанармайдың пайдаланылуына байланысты емес екенін көрсетеді. Шахта пештерінде жанғыш қалдықтарды пайдалану кезінде орташа күнделікті тозаң шығарындылары < 5 – тен < 10 мг/Нм³- ге дейін құрайды.

Әк гидратациясы кезінде әк гидраторларынан газ ағыны салыстырмалы түрде аз: 1 тонна гидратталған әкке шамамен 800 м³газ шығарылады, бірақ тазарту алдында тозаң жинайтын құрылғыда 2 г/м³тозаң болуы мүмкін. Осылайша, тозаңның шығуы 1,6 кг / т сөндірілген әкті құрайды. Мұндай тозаңды кетіру үшін ылғал скрубберді тазарту және қапшық сүзгілер қолданылады. Ылғалдылық тозаң шығарындыларының деңгейіне әсер етуі мүмкін. Осы себепті скрубберлер көбінесе гидраторлардың шығарындыларын тазарту үшін қолданылады. Жаңа буын скрубберлерін пайдаланған кезде тозаң шығарындыларының деңгейі 10 – 30 мг/м³ шегінде болады, бұл шамамен 0,008 - 0,024 кг/т сөндірілген әкке сәйкес келеді.

Әкті ұсақтау кезінде тозаң шығарындыларының деңгейі < 10-нан < 50 мг/м-ге дейін құрайды.

4.1.3. Ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларының алдын алу және/немесе азайту әдістері

Ұйымдастырылмаған тозаңның негізгі көздеріне келесі процестер жатады:

шикізатты ұсақтау;

материалдарды конвейермен немесе элеватормен тасымалдау;

жол жабыны (автомобиль көлігі есебінен);

шикізат, клинкер және цемент сақтау;

шикізат, цемент және көмірді ұнтақтауға арналған диірмендер;

қатты отынды сақтау (мұнай коксы, көмір, қоңыр көмір);

цемент жөнелту.

Ұйымдастырылмаған тозаң шығарындылары материалдар мен қатты отынды ашық қоймалардан, шикізат материалдарын тасымалдаушылардан, сондай-ақ жол көлігінің қозғалысынан туындаған жол төсемдерінен жинау және өңдеу кезінде пайда болуы мүмкін. Объектілердің ықшам орналасуы –ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайтудың ең оңай жолы. Тозаңның пайда болуы, мысалы, шикізат пен қатты отынның қатарларынан –келесі техникалық шешімдердің көмегімен төмендетілуі керек:

штабельдерді, атап айтқанда тиеу және түсіру учаскелерін ылғалдандыру;

биіктігі реттелетін таспалы конвейерлерді пайдалану.

Қондырғыларға тұрақты түрде және мұқият қызмет көрсету әрдайым ауа сорудың төмендеуіне немесе қондырғылар герметикасының нашарлауына жол бермеу арқылы ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларының жанама төмендеуіне әкеледі.

Автоматты құрылғылар мен басқару жүйесін пайдалану тозаң бөлшектерінің шығарындыларын азайтуға, сондай-ақ қондырғылардың іркіліссіз сенімді жұмыс істеуіне ықпал етеді.

Клинкер/цементті буып-түю және жөнелту кезінде тозаң өте көп шығуы мүмкін. Ұйымдастырылмаған шығарындылардың әсері тозаң шығарындыларының жалпы ұлғаюына әкелуі мүмкін, өйткені тозаңды шығару процесі едәуір үлкен беттен жүзеге асырылады.

Транспортерлер мен элеваторлар, егер олар тозаңданатын материалды тасымалдауға арналған болса, жабық жүйелер ретінде құрастырылады. Жүк автомобильдері жүретін жолдар тозаңның таралуын болғызбау үшін ауық-ауық төсем төселіп, тазартылып тұрады. Сонымен қатар тозаңның таралуын болғызбау үшін су себу қолданылады. Бұл жерде оларды жинау үшін жабық жайлар пайдаланылуы мүмкін. Шикізат материалдары немесе отын орналастырылған ашық қоймада дисперсті тозаңның шығарылуын азайту үшін үйінділер мен үйінді сақтау алаңдары тік жасыл өсімдіктерден (желдің әсерін болғызбау үшін жасанды немесе табиғи кедергілер) тұратын қабырғалармен немесе қоршаулармен, жабындармен жабылуы немесе тасалануы мүмкін.

Цементті немесе күйдірілген әкті тиеу кезінде ұйымдастырылмаған тозаңның бөлінуін азайту үшін, мысалы, тозаң жинау құрылғысымен қосылған иілгіш тиеу құбырларын пайдалану ұсынылады. Мұндай тиеу құбырлары тозаңсыз тиеуге кепілдік беретін сору құрылғысымен жабдықталған. Олар жүк машинасы шанағының бетіне орналастырылады, онда олар белгіленген биіктікке жеткенге дейін автоматты түрде тиеледі. Содан кейін жүк көлігі 30 см алға жылжиды және операция қайтадан қайталанады.

4.1.4. SO_Xшығарындыларын болғызбау және/немесе азайту техникалары

4.1.4.1. Цемент зауыттарындағы SO_Х шығарындылары

Цемент зауыттарындағы SO₂шығарындылары сульфат қосылыстарының жалпы санына, қолданылатын өндіру тәсіліне байланысты және ең алдымен шикізат пен отындағы ұшпа күкірттің құрамымен анықталады. SO_X ықтимал шығарындылары пештегі күкірт айналымына байланысты. Күкірт пештерден SO₂ түрінде қалдық газдарда, CaSO₄және клинкер мен тозаңның басқа компоненттерінде шығарылады. Алайда күкірттің көп бөлігі клинкерге қосылады (бірігеді) немесе жүйеден шығарылады.

Кен орнына байланысты (көбінесе саз немесе тақтатас) шикізат материалдарының құрамында сульфаттар мен сульфидтер түрінде күкірт болуы мүмкін. Сульфаттар – айналмалы пештің пісіру аймағында жоғары температурада термиялық түрде ішінара ыдырайтын тұрақты қосылыстар, бірақ отын мен қалдықтарды жағу кезінде жергілікті төмендеткіш ортаның қатысуымен ыдырауды арттыруға болады. Сондықтан сульфат түріндегі күкірт оның сапасын сақтай отырып, клинкермен бірге пештен толықтай дерлік шығып кетеді. Сульфидтер, керісінше, жылу алмастырғышта тотығады және 4.1-суретте көрсетілгендей ішінара күкірт диоксиді түрінде бөлінеді.

Отынмен бірге пешке түсетін күкірт SO₂-ге дейін тотығады және пісіру аймағында, кальцийлеу аймағында және қыздыру сатысында күшті сілтілердің болуына байланысты шығарындылардың қатты өсуіне әкелмейді. Күкірт кальцийлеу аймағына SO₂аз мөлшерімен бірге кіреді, ол күйдіру аймағында сульфаттардың ішінара ыдырауы нәтижесінде пайда болады. Кальцийлеу аймағында SO₂шикізат материалдарында бар сілтілермен және сілтілі сульфаттармен әрекеттеседі. Ішінара декарбонизацияланған шикізат қоспасымен байланыста болған кезде SO₂артық мөлшері бастапқыда CaSO₃, содан кейін CaSO₄пайда болуымен реакцияға түседі. Бұл сульфаттар қайтадан айналмалы пешке түседі. Пеште күкірт тізбегі жасалады, ол клинкермен күкірттің шығуымен тепе-теңдікте болады.

Айналмалы пештегі декарбонизация аймағының үлкен ауданы шығарылатын пеш газдарынан күкірт алуға тамаша жағдай жасайды. SO₂шығуы айналмалы пештегі оттегінің концентрациясы SO₂байланыстыру үшін оңтайлы болмаған кезде орын алуы мүмкін. Сонымен қатар әртүрлі факторлар реакция тиімділігіне әсер етуі мүмкін: температура, ылғал мөлшері, газдың болу уақыты, газ фазасындағы оксидтердің концентрациясы, бөлшектердің бетінің қол жетімділігі және т. б.

SO₂шығарындыларының өсуін шикізат материалдарында органикалық күкірт немесе күкірт оңай тотықтырылатын түрде, мысалы пирит немесе марказит (сәулелі колчедан) түрінде болған кезде күтуге болады. Мұндай жағдайларда шығарылатын SO₂концентрациясы жоғары болуы мүмкін – 1,2 г/Нм³, және егер шығарындылармен күресу әдістері қолданылмаса, SO₂шығарындыларының деңгейі бірнеше жүз мг/Нм³құрайды.

Күкірттің аз мөлшері бар шикізат материалдары күйдірілетін пештерде SO₂шығарындыларымен проблемалар болмайды және оның шығатын газдардағы концентрациясы әдетте 10 мг/Нм³-тен төмен. SO₂шығарындыларының концентрациясы пайдаланылған материалдардағы ұшпа күкірт мөлшерінің артуымен өседі.

SO₂– бұл негізгі (99 %) күкірт оксиді, ол бөлінеді, құрамда SO₃-тің белгілі бір мөлшері болуы да мүмкін, ал қалпына келтіру ортасында H₂S те пайда болуы мүмкін. Шикізат материалдарындағы сульфидтер мен органикалық байланысқан күкірт түріндегі күкірт буланып кетеді, 30 % немесе одан да көп күкірт циклондық жылу алмастырғыштың бірінші сатысынан бөлінуі мүмкін.

Декарбонизация аймағынан айырмашылығы, циклондық жылу алмастырғышта 40 – 85 % SO₂4.2-суретте көрсетілгендей ұшпайтын қосылыстарға қайта қосылады.

SO₂кальций карбонатымен байланысу дәрежесіне әсер ететін негізгі факторлар су буының мөлшері және циклон жылу алмастырғышындағы тозаң концентрациясы, сондай-ақ шығарылатын газдардағы оттегінің мөлшері болып табылады. Цемент зауыттарында цемент өнімдерінің сапасын қамтамасыз ету үшін жиі қолданылатын артық оттегі (1 – 3 % O₂) сульфидтерді SO₂-ге дейін тотықтыру үшін жеткілікті болады. Ұзын пештерде SO₂мен сілтілі материалдар арасындағы байланыс онша жақсы емес, сондықтан отын мен әсіресе отын қалдықтарынан алынған күкірт SO₂шығарындыларының едәуір артуына әкелуі мүмкін, атап айтқанда ұзын дымқыл, ұзын құрғақ пештер мен "Леполь" пештерінде, мұнда күкірт қосылыстарын ұстау циклонды жылу алмастырғыштары бар құрғақ тәсілді пештердегідей тиімді емес.

Кондициялау мұнарасында шығарылған газдар салыстырмалы түрде аз байланысады – шамамен 10 %-SO₂мөлшері. Керісінше, ұнтақтау-кептіру қондырғысында материал үнемі ұсақталып, SO₂-ні тұтып алуға қабілетті жоғары белсенді беті бар барлық жаңа бөлшектерді ашады. Кептіру процесінде атмосфералық газ әрдайым су буымен байытылады, бұл күкірт оксидінің адсорбциясының жақсаруына әкеледі. Кептіру және ұнтақтау процестерін біріктіретін зауыттардың тәжірибесі диірменде 20-дан 70 %-ға дейін SO₂байланыстыруға болатындығын көрсетті.

SO₂сіңірілуіне әсер ететін факторларға шикізаттың ылғалдылығы, диірменнің температурасы, диірмендегі материалдың болу уақыты, материалды ұсақтау жатады. Шикізат диірмендерінің жұмысы шикізат қоспасында SO₂мөлшерін пешке жібермес бұрын азайтатындай етіп оңтайландырылуы маңызды, басқаша айтқанда, тікелей жұмыс кезінде (шикізат диірмені сөндірілген кезде) SO₂шығарындылары күрт артып, шикізат диірмені қайтадан іске қосылғаннан кейін қалыпты деңгейге оралады (аралас жұмыс).

Күкірттің көп бөлігі сульфаттар түрінде клинкерде қалса да, SO₂шығарындылары жоғары ұшпа күкірт қосылыстары бар шикізат қолданылған жағдайда маңызды болуы мүмкін, сондықтан күкірт оксиді қоршаған ортаны ластайтын негізгі заттардың бірі ретінде қарастырылуы мүмкін.

Пеш қалыпты жұмыс жағдайынан ауытқыған кезде SO₂шығарындылары артады; мұндай жағдайларға күкірттің байланысу дәрежесін төмендететін қалпына келтіру ортасында күйдіру жатады. Мұның себептері мыналар болуы мүмкін:

декарбонизатордағы отынның толық жанбауы немесе пештің суық бөлігіндегі отын қалдықтарының ірі бөлшектерінің толық жанбауы;

шамадан тыс ыстық күйдіру аймағы, бұл пеште қиын жанатын отын қоспасының пайда болуына әкелуі мүмкін;

пештің қоректенуіндегі сілтілерге байланысты артық күкірт;

пеш пен циклондық жылу алмастырғыш арасында айналатын күкірт айналымының шекті мәні.

Цемент өндіру кезінде SO₂күкірт диоксидінің шығарындыларын төмендету кезең-кезеңмен жүзеге асырылады.

SO₂шығарындыларын азайтудың алғашқы қадамы – бастапқы техникалық шешімдерді орындау:

құрамында бос күкірт немесе сульфидтер (пириттер сияқты) түріндегі күкірт аз шикізат, отын және қалдықтарды (оларды пайдалану кезінде) таңдау;

пештердің тұрақты жұмысын қоса алғанда, клинкерді күйдіру процесін оңтайландыру;

пеште қыздырылған материалды біркелкі тарату;

клинкерді күйдіру кезінде қалпына келтіруші атмосфераның пайда болуына жол бермеу.

Пешке түсетін материалдың оттегі концентрациясы SO₂шикізатымен байланыстырудың шешуші факторы болып табылады. Пештегі оттегінің жоғарылауы SO₂шығарындыларын азайтады. Артық оттегі циклондық жылу алмастырғыштың төменгі бөлігінде сульфаттардың пайда болуын қамтамасыз етеді, олар клинкермен бірге пештен шығады.

Айналмалы жүйені қолдану пеште сілтілік металл сульфиттерінің жиналуына жол бермейді және SO₂шығарындыларының біршама төмендеуіне әкеледі.

Қоршаған ортаны қорғауға арналған тепе-теңдікті пештегі оттегінің мөлшерін реттеу арқылы шығарылатын NO_x/ SO₂/СО қатынасын оңтайландыру арқылы табу керек, бірақ бұл оңтайландыру процесі ұзақ дымқыл, ұзақ құрғақ тәсілді және "Леполь" пештері үшін өте қиын.

Циклондық жылу алмастырғыштары бар құрғақ пештер үшін пештің отыны құрамында күкірт жоғары болса да (әдетте төмен сұрыпты жоғары күкірт коксы) барлық күкірт қосылыстары клинкермен тұтып алынып, пештен шығарылады, ал SO₂шығарындылары 10 мг/Нм³-тен төмен. Құрғақ процесс пештерінің бұл түрі үшін шикізат бос күкірттің жоғары деңгейіне ие болған кезде немесе пирит сияқты сульфидтер түрінде күкірт жиі кездеседі. Содан кейін SO₂шығарындыларын едәуір төмендету үшін бастапқы техникалық шешімдер жеткіліксіз.

Егер бастапқы техникалық шешімдер жеткіліксіз болса, қайталама техникалық шешімдерді қолдану қажет.

Цемент пештерінен SO₂шығарындыларын күрт төмендететін қайталама техникалық шешімдер - сорбент қоспаларын қолдану немесе дымқыл скрубберді қолдану.

Абсорбент қосу. Цемент өнеркәсібіндегі көміртегі диоксиді шығарындыларын бақылаудың қайталама техникалық шешімдері гидратталған әк қосу болып табылады – "құрғақ қоспа" (шикізатқа сорбент қосу) немесе "құрғақ сорбция процесі" (сорбент газ ағынына енгізіледі). Гидратталған әк қосудың қосымша артықшылығы бар, құрамында кальций бар қоспалар клинкерді күйдіру процесіне тікелей қатысатын өнімдерді құрайды.

Гидратты әк қосу үшін оңтайлы температура 350 – 450 ^оС және егер газ құрамында ылғал мөлшері көп болса, 150 ^оС төмен. Цемент пешіне гидратты әк жеткізудің ең ыңғайлы орны – жылу алмастырғыштың жоғарғы циклоны немесе шығатын газдар жолы.

Сонымен қатар гидратты әк шикізат компоненттерімен бірге шикізат диірменіне жеткізілетін немесе пештің қоректендіргішіне қосылатын процесті қарастыруға болады. Гидратталған немесе сөндірілген әк (CA(ОН)₂), тез күйдірілген әк (САО) немесе белсендірілген күл – жоғары САО шығатын газдарға шық нүктесіне жақын температурада енгізіледі, бұл SO₂байланыстыру үшін қолайлы жағдайларды қамтамасыз етеді. Цемент пеш жүйесінде бұл температура шикізат диірмені мен тозаң жинағыш арасындағы аймаққа тән. Гидратты әк SO₂-мен жоғарғы циклонмен әрекеттеседі және тозаңды жинау жүйесіне тозаң түрінде шығарылады, сол жерден шикізатты бір уақытта кептіру және ұнтақтау үшін қондырғыға оралады. Шығарындыларды азайтудың тиімділігін шектейтін факторлар газдың жоғарғы циклонда аз (шамамен екі секунд) және көп уақыт болуы, қалдық газдардағы СО₂құрамының 30 %-дан асуы.

Ылғалды скруббер

Ылғалды скруббер – көмірмен жұмыс істейтін жылу электр станцияларында газдарды күкіртсіздендіру үшін дәстүрлі қолданылатын технология. Цемент өндірісінде SO₂шығарындыларын азайту үшін дымқыл скруббер технологиясы әзірлеу сатысында. Ылғалды скруббер технологиясы келесі химиялық реакцияға негізделген:

SO₂+ ½ O₂+ 2H₂O + CaCO₃→ CaSO₄•2H₂O + CO₂

SO₂сұйық шламмен абсорбцияланады, ол бүріккіш мұнараға шашыратылады. Абсорбент ретінде кальций карбонаты қолданылады. Ылғалды скруббер жүйесі суда еритін қышқыл газдарды, оның ішінде қатты қалдықтардың аз мөлшерімен күкіртсіздендіруді (FGD-процесс) қоса алғанда, ұстаудың жоғары тиімділігін қамтамасыз етеді. Ылғалды скруббер сонымен қатар HCl, тозаң шығарындыларын және аз дәрежеде металл шығарындылары мен NH₃шығарындыларын айтарлықтай азайтады.

Төмендегі 4.3-суретте SO₂шығарындыларын азайту үшін абсорбент қосу немесе ылғалды скруббер әдісін қолдануға болатын жағдайлар көрсетілген.

SO₂, органикалық қосылыстар, металдар, NH₃, аммоний тұздары, HCL, HF және қалдық тозаң сияқты ластағыш заттар электрсүзгілерден немесе қапшық сүзгілерден кейін белсендірілген көмірге адсорбция арқылы қалдық газдардан шығарылуы мүмкін.

Белсендірілген көмір сүзгісі инжекция технологиясы ретінде немесе модульдік қабырға бөлімдері бар тығыз қабатты құрылым ретінде қолданылады. Модульдік конструкция сүзгі өлшемдерін газ өтетін әртүрлі қондырғыларға және пештің жұмысына бейімдеуге мүмкіндік береді.

4.3-сурет. SO₂шығарындыларын азайту – ылғалды скруббер әдістерінің артықшылықтары мен кемшіліктері және абсорбентті қосу [63]

Пайдаланылған белсендірілген көмір ауық-ауық бөлек силосқа шығарылып, жаңа адсорбентпен ауыстырылады. Пайдаланылған белсендірілген көмірді пеште отын ретінде пайдаланған кезде ұсталынатын заттар жүйеге қайтарылады және көп мөлшерде цемент клинкерінде бекітіледі. Алайда бұл технологияның Еуропада Сиггенталдағы (Швейцария) цемент зауытында бір рет қана қолданылғаны белгілі.

4.1.4.2. Әк өндіру кезіндегі SO_х шығарындылары

Әк өндіру кезінде SO₂шығарындылары негізінен айналмалы пештерге тән. Олар отында күкірттің болуына, пештердің конструкциясына және алынған әк құрамындағы күкірттің рұқсат етілген құрамына байланысты. Осылайша, күкірт мөлшері аз отынды таңдау SO₂шығарындыларын төмендетуі мүмкін, сондықтан күкірт мөлшері жоғары отынды қолдана отырып әк өндіруге болады.

Әк күйдіру процестерінің көпшілігінде әктас пен отыннан бөлінетін күкірттің көп бөлігін сөндірілмеген әк алады. Пештегі газдар мен сөндірілмеген әктің тиімді жанасуы әдетте күкірт диоксидінің тиімді сіңірілуімен қатар жүреді. Бұл ретте әртүрлі үлгідегі әк күйдіру пештеріндегі күкірт диоксидінің шығарындылары 50 мг/Нм³аспайды.

Айналмалы ұзын пештер үшін тотықсыздандырғыш атмосферада төмен күкіртті сөндірілмеген әк өндіру тән. Бұл жағдайда отын мен әктас күкіртінің бір бөлігі күкірт диоксиді түрінде шығатын газдарға түседі.

Мұндай пештерден SO₂шығарындылары 50 – 1500 мг/Нм³аралығында, олардың қарқындылығы отын түрімен және әртүрлі өнімдерді өндіруге қажетті (қалпына келтіргіш немесе тотықтырғыш) пеш атмосферасының сипатымен байланысты. Төмен күкірт отыны үнемі бола бермейтіндіктен, SO₂-нің жоғары шығарындылары жоғары күкіртті отынды қолданумен байланысты.

Пеш артында жылу алмастырғышы бар айналмалы пештер үшін қалпына келтіру жағдайында күкірті аз сөндірілмеген әк өндіру де тән, алайда бұл ретте күкірттің бір бөлігі әк және тозаңмен байланысады. Сондықтан осы типтегі пештерден күкірттің шығуы ұзын айналмалы пештерге қарағанда аз.

Шахта пештеріне тән газ атмосферасы мен сөндірілмеген әк арасындағы тиімді байланыс күкірт диоксидінің қарқынды сіңуін тудырады, соның салдарынан жоғары күкіртті отынды пайдалану кезінде күкірт мөлшері жоғары сөндірілмеген әк алу болып табылады.

Пайдаланылған отынға байланысты осы типтегі пештерден шығарындылар 50 – 400 мг/Нм³аралығында, бұған шығарындылары 1000 мг/Нм³жететін шахталық сақиналы пештер кірмейді.

SO₂шығарындыларын азайту үшін саптама қабаты бар каскадты абсорберлерде және модульдік абсорберлер жүйелерінде қолданылатын абсорбенттер және түтін газын электрсүзгілер немесе Қап сүзгілер арқылы құрғақ тазарту қолданылады. SO₂ шығарындыларын азайту үшін абсорбенттерді қолдану өнеркәсіптің басқа салаларында жақсы игерілген, бірақ осы уақытқа дейін әк күйдіретін айналмалы пештерде игерілмеген. Айналмалы пештерде қолдану үшін келесі техникалық шешімдерді қарастыруға болады:

ұсақ әктасты пайдалану: бір диаметрлі доломитпен қоректенетін айналмалы пешті пайдалану кезінде қуатты пайдалану кезінде SO₂шығарындыларының едәуір төмендеуі байқалды, бұл жағдайда әктас мөлшері жоғарылайды немесе қыздыру кезінде тез бұзылады. Майда дисперсті әктасты күйдіру кезінде алынған әк түтін газдарымен өзара әрекеттеседі және жол бойында тозаң жинауға арналған құрылғыға шығарылады;

сөндірілмеген немесе сөндірілген әкті пешке ыстық басынан ауаға жіберу;

абсорбентті шығарылатын газдарға үрлеу.

Осылайша, газ шығарындыларында SO₂концентрациясын төмендету үшін мыналар қолданылады:

SO₂ тиімді сіңіру үшін абсорбент-гидратты әк немесе натрий бикарбонаты газдарының ағынына үрлеу;

сіңіргішті беру нүктесі мен тозаңды жинайтын құрылғы (мүмкіндігінше қапшық сүзгімен) арасында газдың жеткілікті болу уақытын қамтамасыз ету.

4.1.5. NO_хшығарындыларын болғызбау және/немесе азайту техникалары

4.1.5.1. NO_xқосылыстары және түзілуі

Клинкерді күйдіру процесі – бұл азот оксидтерінің (NO_x) пайда болуына әкелетін жоғары температуралы процесс.

"Азот оксидтері" ұғымы негізінен 3 оксидке сәйкес келеді:

NO – азот оксиді;

NO₂– азот диоксиді;

N₂O – азоттың шала тотығы (өте аз мөлшерде болады);

Басқа азот оксидтері де бар: N₂O₃, N₂O₄, N₂O₅.

Ауаның ластануында (қоршаған ортаға қатысты лексика) NO_x жалпы NO және NO₂болуын білдіреді (қоршаған ауамен байланыста барлық NO тотығады).

Цемент клинкерін күйдіру процесі жоғары температуралы процесс болып табылады, нәтижесінде азот оксидтері пайда болады. Бұл оксидтер цемент зауыттары ауаға шығаратын негізгі ластағыш заттардың бірі болып табылады. Олар күйдіру процесінде отын азотын жалындағы оттегімен байланыстыру немесе атмосфералық азот пен жану үшін берілетін ауаның оттегін байланыстыру нәтижесінде пайда болады.

NO және NO_x сонымен қатар әк күйдіретін айналмалы пештердің түтін газдарындағы азот оксидтері болып табылады, олар жанармай жағылған кезде пайда болуы мүмкін.

NO_xпайда болуының екі негізгі көзі бар:

1) жылу NO_x:

жану ауасындағы азоттың бір бөлігі оттегімен әрекеттесіп, азот оксидтерін түзеді;

пеш жалынында азот оксидтерінің пайда болуының негізгі механизмі;

2) отын NO_x:

отында химиялық байланысқан азот бар қосылыстар ауа оттегімен әрекеттесіп, әртүрлі азот оксидтерін түзеді.

Қалдықтарды пайдалану кезінде NO_x шығарындыларындағы шамалы өзгерістер байқалады:

бастапқы отқа арналған NO_x құрамы (пештің негізгі оттығы) отын қалдықтары суды қосса немесе көп оттегін қажет етсе (төмен түсетін жалынның температурасына әсері) төмен болуы мүмкін. Әсер жалынның салқындауына ұқсас;

декарбонизатордағы отынды жағу кезінде NO_x құрамы, егер қатты ұсақталған отын жану аймағын азайтса, төмен болуы мүмкін.

NO_x оның концентрациясын төмендету үшін пештің жеткіліксіз температуралық аймағына соңғы бүрку NH₃ тотығу арқылы да пайда болуы мүмкін.

Жылу NO_x шамамен 1050 °C температурада түзіледі. Жоғары сапалы цемент клинкерін алу қажеттігіне байланысты күйдіру процесі азот тотығын қалыптастыру үшін жалындағы ауадан молекулалық азотты жартылай тотықтыратын тотығу атмосферасында жүреді. Жылу NO_x негізінен күйдіру аймағында пайда болады, онда көрсетілген реакцияға жету үшін оның мөлшері жеткіліксіз. Жану аймағында пайда болатын жылу NO_x мөлшері жану аймағындағы температураға және оттегінің мөлшеріне (артық ауа қатынасы) байланысты. NО_x түзілу реакциясының жылдамдығы температураның жоғарылауымен өседі. Сондықтан ыстық аймақты құруды қажет ететін қатты күйдіру қоспасы оңай жағылатын қоспаға қарағанда NO_x-тің көбірек пайда болуына ықпал етеді. Реакция жылдамдығы оттегінің жоғарылауымен де артады (артық ауа коэффициенті). Пештің суық бөлігінде оттегі мөлшері жоғарылаған пеш жұмысы 4.4-суретте көрсетілгендей жану аймағында NO_x мөлшерінің жоғарылауына әкеледі (SO₂және CO шығарындылары төмендеуі мүмкін).

Әк күйдіретін айналмалы ұзын пештер мен пеш артында жылу алмастырғышы бар айналмалы пештер алаудың белгілі бір орналасуымен және оның температурасының шахта пештеріне қарағанда жоғары болуымен сипатталады. Жылу беру процестерінің арқасында пеш газдарының температурасы жоғары, бұл термиялық NO_x деңгейінің жоғарылауына әкеледі. Сондықтан әк күйдіретін пештердің күйдіру аймағында температура мен оттегінің жоғарылауымен термиялық NO_x мөлшері артады, тік шахта пештерінен NO_x шығарындылары айналмалы пештерге қарағанда аз болады.

Құрамында азот бар отын қосылыстарынан шыққан отындық NO_x маңызы шамалы. Айналмалы пештің жану аймағында отындық NO (азот оксиді) аз түзіледі. NOx шығарындысы құрамында азот бар отын қосылыстарының тотығуы кезінде олардың түзілуіне қарағанда, жану үшін берілетін ауаның азотына көбірек байланысты.

Айналмалы пештерден шығатын газдардағы азот оксидтерінің жалпы мөлшерінде NO есептік мөлшері 95 % және NO₂5 % құрайды [2, 64]. Отындық NO_x отын құрамындағы азот отынды қайта жағу қондырғыларында (декарбонизаторларда) басым өте төмен температурада жанғанда пайда болады. Отын азоты басқа атомдармен бірігіп, N₂газ түзеді немесе отындық NO_xтүзу үшін оттегімен әрекеттеседі. Декарбонизаторда 850 – 950 ^оС температура басым болады, ол жылу NO_x-нің едәуір мөлшерін қалыптастыру үшін жеткіліксіз, бірақ 4.5-суретте көрсетілгендей, бұл жағдайда отындық NO_x пайда болуы мүмкін.

"Жылдам NO_x" O₂радикалдарынан емес негізінен отын шығаратын "CH" көмірсутекті радикалдарымен N₂байланысының үзілуінен пайда болады. Іс жүзінде бұл мөлшер көп емес (100 ppm-нен аз), сондықтан бұл түзілу механизмі тұтастай қарастырылмайды.

Осындай және пештің суық бөлігінде отынды қайта жағудың басқа тәсілдері, мысалы, пеш артындағы циклонды жылу алмастырғыштың бірінші сатысының алдындағы газ құбырында немесе торлы жылу алмастырғыш камерасында жағу отындық NO_x мөлшерін арттыруы мүмкін. Сондықтан жылу алмастырғыштары бар пештерде отынның 60 %-ына дейін жануы мүмкін, отындық NO_x пайда болуы көбінесе бөлінетін NOx жалпы мөлшерінің ұлғаюына әкеледі. Бұл пештерде жылулық NO_x пайда болуы барлық отын өрт аймағында жанатын пештермен салыстырғанда әлдеқайда төмен.

NO_x бөлінуі қолданылатын процестің түріне байланысты. NO_x пайда болуына температура мен оттегінің құрамынан басқа (ауаның артық қатынасы) жалынның пішіні мен температуралық профиль, жану камерасының геометриясы, отындағы NO_x реакциялық қасиеті мен құрамы, ылғалдың болуы, жану реакциясының ұзақтығы және оттықтың конструкциясы әсер етуі мүмкін.

4.1.5.2. NO_xшығарындыларын азайту әдістері

NO_x шығарындыларын азайту немесе бақылау үшін технологиялық процеске интеграцияланған бастапқы шараларды да, арнайы технологияларды да немесе олардың бастапқы шаралармен үйлесімін пайдалану жарамды деп саналады. Төменде қолданылатын техникалық шешімдер мен технологиялар келтірілген:

жалынды суыту, яғни отынға немесе тікелей пештің негізгі оттығының жалынына су қосу немесе су мөлшері жоғары сұйық / қатты қалдықтарды пайдалану;

NO_x аз бөлетін жанарғылар;

пештің ортаңғы бөлігінде отынды жағу (дымқыл процесс пештері және ұзын құрғақ пештер үшін);

шикізат қоспасының күйдірілуін жақсарту үшін минерализаторларды пайдалану;

декарбонизатормен біріктірілген және оңтайлы отын қоспасын қолдана отырып, отынды сатылап жағу (қарапайым отын немесе отын қалдықтары);

пештің технологиялық процестерін оңтайландыру (мысалы, жану жағдайларын оңтайландыру және берілетін отынды гомогенизациялау, жанама жағу әдістері, салқындатқыштың оңтайландырылған жұмысы, отынды таңдау, оттегінің оңтайландырылған деңгейі және т. б.)

Егер бастапқы шаралар NO_x шығарындыларын қажетті деңгейге дейін төмендете алмаса, NO_x үшін қолдануға болатын қайталама технологиялар:

SNCR селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру технологиясы;

SCR селективті каталитикалық қалпына келтіру технологиясы.

Қоршаған ортаны сақтау үшін және экономикалық себептер бойынша NOx шығарындыларын азайтуды технологиялық процеске интеграцияланған бастапқы техникалық шешімдерді енгізуден бастау қажет, атап айтқанда: технологиялық процесті автоматтандырылған бақылау, отынды сатылап жағу және жалынды суыту, оттық конструкциясын жақсарту, тоңазытқышты пештерге қосу тәсілдерін оңтайландыру, жанармай мен отын қалдықтарын таңдау (4.6-сурет).

Циклондық жылу алмастырғыштары немесе циклондық жылу алмастырғыштары мен декарбонизаторлары бар кейбір пештерде жұмыс процесін оңтайландырып, тек бастапқы шараларды қолданғаннан кейін NO_x шығарындылары 500 мг/Нм³-тен кем болады. Шикізат материалдарының сапасы (яғни олардың күйдірілуі), сондай-ақ отын қоспасының құрамы мен пештің конструкциясы азот оксидтері шығарындыларының көрсетілген шамасына қол жеткізуді қамтамасыз етпейтін себептер болып табылады. Алайда ЕО-ның 28 еліндегі көптеген цемент зауыттарында SNCR технологиясын бастапқы техникалық шешімдермен біріктіру кезінде қолдану NO_x, 200 – 500 мг/Нм³төмендеуіне қол жеткізуге мүмкіндік берді. 2020 жылы ЕО елдерінде 200-ден астам пеш SNCR технологиясын қолданады (жұмыс істеп тұрған пештердің шамамен 80 %). Ал (2018 ж.) SCR технологиясы тек 16 кәсіпорында қолданылған [54].

NO_x шығарындыларын азайтудың әртүрлі әдістерінің тиімділігі 4.3-кестеде келтірілген.

NO_x шығарындыларын азайту үшін жану процесін оңтайландыру, пештің тұрақты және оңтайлы жұмысы және жану жағдайлары, бақылау процесін оңтайландыру, гомогенизация, отын беру қолданылады. Техникалық қайта бөлуді бастапқы оңтайландыру қолданылады: процесті бақылау, отынды жанама жағу қондырғыларының жұмысын жақсарту, тоңазытқышты оңтайландыру, отын таңдау және клинкерді жағу кезінде оттегінің мөлшерін оңтайландыру.

4.3-кесте. Цемент өндіру кезінде қолданылатын NO_x шығарындыларын азайтуға арналған техникалық шешімдер

Р/с №	Техникалық шешім	Пеш түрлері бойынша қолданылуы	Шығарындыларды азайту тиімділігі, %	Шығарындылар бойынша деректер, мг/Нм^{3 *}
1	2	3	4	5
1	Күйдіру процесін оңтайландыру	барлық	25	1400-ден 1000-ға дейін төмендейді
2	Алау жалынын суыту	барлық	10-35	500-1000
3	Минерализаторларды қолдану	барлық	10-15	-
4	No_x аз бөлетін жанарғыларды қолдану	барлық	0-35	500-1000
5	Пештің ортаңғы бөлігінде отынды жағу	ұзын	20-40	-
6	Отынды сатылап жағу	Декарбонизатор	10-50	800-1000
6	Отынды сатылап жағу	Жылу алмастырғыш	10-50	800-1000
7	SNCR технологиясы	Жылу алмастырғыш декарбонизатор	30-90	200 – 500 -ден кем^**
8	SCR технологиясы	Барлығында қолданылуы мүмкін, жылу алмастырғыш және декарбонизатор	43-95	200-500^**

* орташа тәуліктік мәндерге, құрғақ газға, 273 K, 101, 3 кПа және 10 % O₂жатады;

** жұмыс процесінің оңтайландырылған жағдайлары бар заманауи пештерде ғана қол жеткізіледі.

4.3-кестеден көріп отырғанымыздай, SNCR әдісін қолданбай, NOx шығарындыларының 500 мг/Нм³-тен төмен деңгейіне (ЕО-ның қолданыстағы экологиялық нормаларының талаптарына сәйкес немесе алдыңғы ЕО ережелеріндегідей 800 мг/Нм³-тен төмен) қол жеткізу өте сирек және ерекше жағдайларды қоспағанда, іс жүзінде мүмкін емес.

4.1.5.2.1. Жалынды салқындату

Отынға немесе тікелей жалынға әртүрлі инжекция әдістерімен су қосу (сұйықтық немесе сұйықтық + қатты зат бүрку), жоғары ылғалдылықтағы сұйық және қатты қалдықтарды пайдалану температураны төмендетеді және гидроксил радикалдарының концентрациясын арттырады. Бұл жану аймағында NO_x төмендетуге оң әсер етеді.

Суды буландыру үшін қосымша жылу қажет, пештегі СО₂-нің жалпы мөлшерімен салыстырғанда бұл СО₂шығарындыларының шамалы өсуіне әкеледі (шамамен 0,1 – 1,5 %). Күйдіру процесінің энергия тиімділігі төмендейді.

4.1.5.2.2. NOx аз шығаратын жанарғылар

Азот оксидтерін аз бөлетін (жанама жағу) оттықтардың конструкциялары бөлшектерімен ерекшеленеді, бірақ оттықтардың көпшілігінде отын мен ауа пешке коаксиалды құбырлар арқылы беріледі. Бастапқы ауаның мөлшері жануға қойылатын стехиометриялық қажеттіліктің 6 – 10 %-ға дейін азаяды (әдетте дәстүрлі жанарғыларда 10 – 15 %). Осьтік ауа сыртқы арна арқылы жоғары жылдамдықпен беріледі. Көмір орталық құбыр арқылы немесе ортаңғы арна арқылы үрленеді. Үшінші арна құйынды ауа үшін қолданылады. Ауаны айналдыру оттықтың шүмегіне жақын орналасқан арнайы пышақтармен жүзеге асырылады. Оттықтың бұл конструкциясының ерекшелігі отынның өте тез тұтануында, әсіресе жанармайда ұшпа қосылыстар болған, атмосферада оттегі жетіспеген кезде, бұл NO_x түзілуінің төмендеуіне әкеледі.

4.1.5.2.3. Отынды сатылап жағу

Сатылап жағу арнайы конструкциялы декарбонизатормен жабдықталған цемент пештерінде қолданылады. Жағудың бірінші сатысы айналмалы пеште клинкер күйдірудің қолайлы жағдайларында жүреді. Екінші сатысы – пештің кіреберісіндегі оттықта жүреді, онда тотықсыздану атмосферасы пайда болады, ол күйдіру аймағында жиналған азот оксидтерінің бір бөлігін ыдыратады. Бұл аймақтағы жоғары температура NO_x қарапайым азотқа айналу реакциясы үшін өте қолайлы. Үшінші сатыда отын декарбонизаторға үшінші реттік ауаның мөлшерімен беріледі, бұл да редукциялық атмосфераның пайда болуына әкеледі. Бұл жүйе отын жағылған кезде пайда болатын NO_x мөлшерін азайтады, сонымен қатар пешке сырттан келетін NO_x мөлшерін азайтады. Төртінші соңғы сатыда қалған үшінші ауа қалдық күйдіру үшін жүйенің жоғарғы жағына жіберіледі. Цемент пеші пешке дәстүрлі отын беру орнынан, отын беру жолдарының таралуынан, пештің қоректенуінен және үшінші ауадан, сондай-ақ геометриялық конфигурациядан ерекшеленеді.

Сатылап жағу технологиясы негізінен декарбонизатормен жабдықталған пештерде ғана қолданыла алады. Декарбонизаторсыз циклонды жылу алмастырғышты қолданатын зауытты айтарлықтай өзгерту қажет. Егер бұл өнімділіктің артуымен байланысты болмаса, өндірушілерге үшінші деңгейлі ауа түтігі және декарбонизатор арқылы орындалатын шешім ұсынылады. Бұл жағдайда клинкерді күйдіру үшін декарбонизатордан тек 10 – 25 % жылу алынады, бірақ бұл азот оксидтерінің ыдырауына ықпал етеді. Екінші жағынан, тәжірибелер көрсеткендей, отынның 10 %-ы оның кіреберісінде жағылатын пеште үнемі қалпына келтіру аймағы пайда бола бермейді.

Отынның кесек қалдықтарын (мысалы, шиналарды) жағу отынды сатылап жағу технологиясының нұсқаларының бірі болып табылады, бұл ретте отын кесектерін жағу күйдіру аймағында қалпына келтіру атмосферасын қалыптастырумен қатар жүреді. Пісіру жылу алмастырғыштарымен және декарбонизатормен жабдықталған пештерде отын кесектерін беру пешке немесе декарбонизаторға кіре берісте жүргізіледі.

4.1.5.2.4. Отын пеш ортасында жанатын пештер

Ұзын ылғалды және құрғақ тәсілді пештерде қалпына келтіру аймағын құруға NO_x шығарындыларын азайтуға мүмкіндік беретін отын кесектерін жағу арқылы қол жеткізуге болады. Ұзын пештерде температурасы 900 – 1000 ^оС жоғары аймақтарға еркін қол жеткізу мүмкін болмағандықтан, пештің ортасындағы отынды жағу жүйесі оған негізгі оттық арқылы беруге болмайтын қалдықтарды (мысалы, шиналар) беру мүмкіндігін қамтамасыз ететіндей етіп орнатылады.

4.1.5.2.5. Клинкерді күйдірген кезде минералдағыштарды пайдалану

Шикізат қоспасына фтор сияқты минерализаторларды қосу клинкер сапасын реттеу технологиясы болып табылады, бұл біріктіру аймағындағы температураны төмендетуге мүмкіндік береді. Күйдіру температурасының төмендеуімен бір уақытта NO_x түзілуінің төмендеуіне қол жеткізіледі, бұл ретте энергия тұтыну да төмендейді. Кальций фторидінің шамадан тыс қосылуы HF шығарындыларының көбеюіне әкелуі мүмкін.

4.1.5.2.6. Селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру (SNCR)

Бұл технология аммиактың сулы ерітіндісін (25 % NH₃дейін), аммиак немесе несепнәр қосылыстарының сулы ерітінділерін NO-ны N₂-ге дейін азайту үшін түтін газдарына енгізуді қамтиды. Реакция жүруінің оңтайлы температуралық аралығы – 830 – 1050 ^оС, қалпына келтіруші агенттің түтін газдарымен жеткілікті жанасу уақытын қамтамасыз ету кезінде (4.7-сурет).

Несепнәр немесе аммиак ерітіндісін беру үшін оңтайлы температура аралығын анықтауда зертханалық тәжірибелер, сондай-ақ толық масштабты сынақтар жүргізілді. Қолайлы температура аралығына әдетте циклондық жылу алмастырғыштары бар пештерде, циклондық жылу алмастырғыштармен және декарбонизаторлармен жабдықталған пештерде және Леполь пештерінде қол жеткізіледі. Алайда ұзақ айналмалы пештерді қолданатын ЕО зауыттары NO_x шығарындыларын азайту үшін селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру қондырғыларымен жабдықталған.

ЕО-дағы көптеген зауыттарда (32 %) несепнәр ерітіндісі қолданылады, зауыттардың 27 %-ы аммиактың сулы ерітіндісін пайдаланады [2]. Құрамында аммиак қосылыстары бар басқа өндірістердің қалдықтары да пайдаланылуы мүмкін. Өнеркәсіптік масштабта қолдануға болатын басқа мүмкін тотықсыздандырғыш реагенттер – бұл аммиак газы, аммоний тұздарының ерітінділері, құрғақ несепнәр (несепнәр таблеткалары), несепнәр ерітінділері, кальций нитриті, цианамид және басқа ұқсас заттар. Қоймалар мен көлік құралдары тиісті реагенттердің физикалық-химиялық қасиеттеріне сәйкес жобаланады және оларды сақтау мен қайта өңдеу қауіпсіздігін қамтамасыз ететін қосымша іс-шараларды талап етеді. Тәжірибелер көрсеткендей, аммиак ерітінділерінің көпшілігі 4.8-суретте көрсетілгендей, жылу алмастырғышпен және декарбонизатормен жабдықталған пештерде азот оксидтерін бейкаталитикалық қалпына келтіру технологиясы үшін ең жақсы реагент болып табылады.

Аммиактың стехиометриялық мөлшерде жақсы таралуы азот оксидтерінің шығарындыларын азайтудың және аммиак іздерінің мөлшерін азайтудың жоғары тиімділігіне қол жеткізу үшін өте маңызды. Енгізілген реагенттерді – аммиак немесе несепнәр ерітіндісін оңтайлы пайдалануға қол жеткізу және NОx-ті азайтудың жоғары тиімділігін қамтамасыз ету үшін жүйенің жұмысын техникалық және экономикалық жағынан жақсартуға мүмкіндік беретін жобалау және өндіру кезінде қарастырылатын жүйені пайдаланудың техникалық және экономикалық жағынан жақсартуға мүмкіндік беретін келесі тармақтарды есте сақтау қажет: аммиак іздерінің болуын немесе оның жануын болғызбау үшін реагенттерді инъекциялау 830 – 1050 °C температура диапазонында жүргізілуі керек, өйткені бұл қайталама NO_x түзілуіне әкелуі мүмкін.

4.9-суретте температураға байланысты NO_x төмендету тиімділігі туралы эксперименттік деректер көрсетілген (әртүрлі молярлық қатынастар үшін). Максималды тиімділікке шамамен 960 °C температурада қол жеткізіледі (реагент көрсетілмеген).

4.1.5.2.7. Азот оксидтерін селективті каталитикалық қалпына келтіру (SCR)

SCR технологиясында NO және NO₂NH₃және катализатордың көмегімен N₂-ге дейін шамамен 300 – 400 °C температурада қалпына келеді. Бұл технология өнеркәсіптің басқа салаларында (жылу электр станциялары, қалдықтарды жағу) NO_x төмендету үшін кеңінен қолданылады.

Цемент өнеркәсібінде негізінен екі жүйе қарастырылады: тозаңнан арылту жүйесі мен түтін құбыры арасындағы аз тозаң шығару қондырғысы және 4.10-суретте көрсетілгендей, жылу алмастырғыш пен тозаңнан арылту жүйесі арасындағы көп тозаң шығару қондырғысы.

Аз тозаң шығаратын жүйені орнату тозаңнан тазартылғаннан кейін шығатын газдарды қайта жылытуды қажет етеді, бұл қосымша энергия шығындарымен және қысымның жоғалуымен қатар жүреді. Көп тозаң шығаратын газ жүйесі техникалық және экономикалық көрсеткіштер бойынша қолайлы. Бұл жүйе қосымша жылытуды қажет етпейді, өйткені жылу алмастырғыштан шығатын газдардың температурасы әдетте SCR технологиясын қолдана отырып жұмыс істеуге болатындай жоғары.

Катализаторлар көмірсутектерді ыдырататындықтан, SCR технологиясын енгізу кезінде жалпы органикалық қосылыстардың шығарындылары және полихлорланған дибензодиоксиндер мен фурандардың шығарындылары азаяды.

Пештің түріне, пайдаланылатын отынға және өндірілетін әк түріне байланысты әк күйдіретін айналмалы пештерден NO_x шығарындылары 300 – 2000 мг/Нм³аралығында. Нүктелік өлшеулердің нәтижелері NO_x шығарындыларының 68 %-ы 500 мг/Нм³-тен аз екенін көрсетеді. Пештің түріне және шығарылатын әк түріне байланысты шахта пештерінен NO_x шығарындылары 100 – 500 мг/Нм³төмен аралықта болады. Жарты сағаттық аралықпен нүктелі өлшеулердің нәтижелері шахта пештерінің NO_x шығарындыларының 60 %-ы 100 мг/Нм³-тен кем, шахталық қайта құю және басқа конструкциядағы параллель ағыны бар пештер жағдайында NO_x шығарындыларының мұндай шамасы 80 %-да, ал сақиналы шахта пештерінде – 50 %-да байқалатынын көрсетеді.

NO_x ең үлкен шығарындылары айналмалы пештерде тіркеледі. Осы себепті айналмалы пештерден таралатын шығарындыларды бақылауға ерекше назар аударылады. NO_x шығарындыларын азайту мүмкіндігі цемент өндірудегі сияқты техникамен қамтамасыз етіледі.

4.1.6. Пештің жұмысын және NO_x, SO₂және CO түзілуіне және шығарылуына әсер ететін параметрлерді пештің процестеріне байланысты оңтайландыру (ылғалды, ұзын құрғақ пештер, циклондық жылу алмастырғыштары/ декарбонизаторы бар құрғақ)

SO₂шығарындыларын бақылаудың алғашқы қадамы негізгі шаралар бойынша техникалық шешімдерді оңтайландыру болып табылады: пештердің тұрақты жұмысын, пеште қыздырылған материалды біркелкі бөлуді, күйдіру кезінде тотықсыздандырғыш атмосфераға жол бермеуді, сондай-ақ құрамында сульфаты аз шикізат пен отынды таңдауды қамтитын клинкердің күйдіру процесін оңтайландыру.

Пешке кіретін материалдың оттегі концентрациясы SO₂шикізат материалдарымен байланыстырудың шешуші факторы болып табылады. Ұзын пештердегі оттегінің жоғарылауы SO₂шығарындыларын азайтады және NO_X мөлшерін арттырады. Алайда өнімнің сапасына қол жеткізу үшін клинкерді күйдіру кезінде оттегінің артық мөлшерін сақтау қажет. Сондықтан жүйеде әрдайым циклондық жылу алмастырғыштың төменгі бөлігінде немесе пештен клинкермен бірге шығатын Леполь пешінің оттығының ыстық газ камерасында сульфаттардың пайда болуын қамтамасыз ету үшін жеткілікті оттегі ағыны бар (4.11-сурет).

Қоршаған ортаны қорғауға арналған тепе-теңдікті оттегі құрамын реттеу арқылы шығарылатын NO_X/ SO₂/СО қатынасын оңтайландыру арқылы табу керек. Егер бұл әдістер жеткіліксіз болса, "құбырдың соңында" қосымша әдістерді қолдануға болады, әсіресе дымқыл және ұзақ құрғақ процесі бар пештерге, сондай-ақ "Леполь" пештеріне, әсіресе пайдаланылған отынның құрамында күкірт көп болса.

Алдын ала қыздыру технологиясы бар құрғақ процесс пештері үшін (декарбонизатормен немесе онсыз) пештегі оттегінің деңгейіне және SO₂-ге қатысты жағдай мүлдем басқаша. Осы типтегі пештерде циклондық жылу алмастырғыштың төменгі бөлігіндегі күкірт қосылыстарын ұстау (көбінесе "тозаң пердесі" құрылғысымен көбейтіледі), тіпті жоғары күкірт отынын (мысалы, мұнай коксы) және пештің артындағы оттегінің құрамына қарамастан тиімді (клинкердің сапасы мен пештің жұмысына сәйкес келетін белгілі бір шектерде).

4.11-сурет. Пештің жұмысын және NO_x, SO₂және CO түзілуі мен шығарылуына әсер ететін параметрлерді оңтайландыру [52]

4.1.7. Металл шығарындыларын болғызбау және/немесе азайту техникалары

Шикізат материалдары мен отын құрамында әрқашан металдар болады. Олардың шоғырлануы бір жерден екінші жерге дейін өзгереді, ал олардың атмосфераға шығарылуына өте күрделі механизмдер әсер етеді. Сонымен қатар отын қалдықтарындағы металдардың концентрациясы қалдықтар көзінің өзгеруімен өзгереді. Барлық металдарды металдар мен олардың тұздарының құбылмалылығына байланысты 4 класқа бөлуге болады:

1) жеке немесе қоспадағы металдар - Ва, Ве, Cr, As, Ni, V, Al, Ni, Ca, Fe, Mn, Cu және Ag сияқты отқа төзімді, ұшпайтын заттар:

бұл металдар әдетте клинкермен толығымен адсорбцияланады және онымен бірге шығарылады, сондықтан олар пеш жүйесінде айналмайды, бірақ ерекше жағдайларда, егер металл (шикізат пен балама материалдардан, отыннан немесе қалдықтардан) жүктеме тым жоғары болса, түтін мұржасынан шығарындылар олардың кейбіреулерінің (мысалы, Ni, Cr және Cu) концентрациясынан жоғары болуы мүмкін; шығатын газдарда тек тозаң шығарындылары болады; тозаң шығарындыларының мөлшері тек тозаң бөлудің тиімділігіне байланысты; бұл металдардың шығарындылары өте аз;

2) жартылай ұшпа болып табылатын металдар немесе олардың қосылыстары: As, Sb, Cd, Pb, Se, Zn, K және Na:

бұл металдар сульфаттар мен хлоридтер түрінде 700 – 900 ^°С температура аралығында конденсацияланады және пеште айналады; жартылай ұшатын элементтер жылу алмастырғышта жиналып, циклондарда жиналады, ал көп мөлшерде клинкерде қалады, металл жүктемесі тым жоғары болған жағдайларды қоспағанда және түтін мұржасынан шығарындылар олардың кейбіреулерінің концентрациясынан әдеттегіден жоғары болуы мүмкін;

3) таллий немесе оның ұшпа қосылыстары бар қоспасы:

таллий қосылыстары (мысалы, таллий хлориді) 450 - 550 ^оС аралықта конденсацияланады, циклондық жылу алмастырғыштары бар пештер қолданылған жағдайда – жылу алмастырғыштың жоғарғы аймағында, олар біртіндеп жиналуы мүмкін (ішкі айналым);

4) сынап: металл немесе оның қосылыстары өте құбылмалы:

сынап пен сынап қосылыстары пеш пен жылу алмастырғыштан еркін шығады және түтін газдарының температурасына байланысты шикізат қоспасымен ішінара адсорбцияланады.

Клинкерді күйдіру процесінде жекелеген металдардың әрекеті мен шығарылу деңгейі олардың құбылмалылығына, пешке кіру схемасына, шикізат пен отындағы металдың концентрациясына, әсіресе қауіпті отын қалдықтарын шикізат ретінде және отын ретінде пайдаланған кезде, процестің түріне және негізінен тозаңды жинау жүйесіндегі металдардың тұндыру тиімділігіне байланысты.

Шикізат материалдары мен отын арқылы күйдіру процесіне енгізілген металдар жылу алмастырғышта және/немесе пеште олардың құбылмалылығына, газ фазасындағы қосылыстармен өзара әрекеттесуіне байланысты толық немесе ішінара буланып, тоңазытқышқа берілетін клинкерде конденсациялануы мүмкін. Отыннан шыққан металдар бастапқыда түтін газдарына түседі, бірақ олармен бірге пеш пен жылу алмастырғыштың ұстап тұру қабілетіне байланысты өте аз мөлшерде пештен шығарылады. Шикізат материалдарының клинкердегі отынға қатынасы шамамен 10:1 болғандықтан, шикізаттың түрі мен табиғаты металл шығарындылары үшін шешуші фактор болып табылады, бірақ сынап сияқты өте ұшпа металдар үшін қатты отын (мысалы, көмір) түтін шығарындыларына айтарлықтай үлес қосуы мүмкін.

Ұшпайтын металдар мен олардың қосылыстары процесте қалады және клинкер құрамында пештен шығады (олардың барлық санының 99,9 %-дан астамы). Жартылай ұшатын металдардың қосылыстары күйдіру температурасында ішінара газ фазасына өтеді, содан кейін пештің суық бөлігіндегі шикізатқа конденсацияланады. Бұл пеш жүйесіндегі металл айналымына әкеледі (ішкі циклдар), металл айналымы тек пеш пен жылу алмастырғышта жүруі мүмкін немесе шикізатты құрғақ ұнтақтау қондырғыларын қамтуы мүмкін. Егер металдар жылу алмастырғышта конденсацияланса, олар материалмен бірге пешке оралады. Бұл ішкі металл айналымына әкеледі (пеш/жылу алмастырғыш циклі). Бұл цикл тепе-теңдік орнатылатын және шикізатпен кіру мен портландцемент клинкерімен шығу арасындағы тепе-теңдік сақталатын жерлерде металл концентрациясының жоғарылауына әкеледі.

Ұшпа металдар мен олардың қосылыстары төмен температурада шикізат бөлшектеріне конденсацияланады және егер олар пештен шығатын түтін газдарымен шығарылмаса, ішкі немесе сыртқы циклді құрайды. Таллий, сынап және олардың қосылыстары газ фазасына оңай өтеді. Олар портландцемент клинкерінің құрамына жеткілікті түрде байланбайды. Таллий және оның қосылыстары жылу алмастырғыштың жоғарғы аймағында 450 – 500 ^°Cтемпература аралығында конденсацияланады. Осылайша, пеш жүйесіне енгізілген таллийдің көп бөлігі жылу алмастырғышта қалады. Осының салдарынан жылу алмастырғыш, шикізатты кептіру аймағы және Шығатын газдарды тазарту жүйесі арасында металл тізбегінің ішкі немесе сыртқы циклі қалыптасады. Таллийдің шығарылу деңгейі оның сыртқы циклдегі концентрациясына және тозаң тұндыру жүйесінің тиімділігіне байланысты. Мысалы, электрсүзгілердің тозаңындағы таллийдің концентрациясы оның циклдегі концентрация деңгейіне тікелей байланысты.

Аз кездесетін кадмий, қорғасын, селен, сүрмесүрме және күшән және олардың қосылыстары газ фазасына оңай өтеді. Өте ұшпалы металдардың ішкі айналым циклі қалыптасады, онда олар күйдіру кезінде ыдырайтын материалмен әрекеттеседі немесе кальцинация аймағының суық бөлігіне, жылу алмастырғышқа немесе кептіру бөліміне түседі.

Сыртқы циклден металдар тозаң жинау жүйесінде тұндырылған тозаңмен бірге олар конденсацияланатын шикізат қоспасына қайтарылады.

Цемент өндірісінің тозаңында аз мөлшерде металдар мен олардың қосылыстары бар, мысалы, күшән As, кадмий Cd, сынап Hg, қорғасын Pb, таллий Tl, мырыш Zn. Металға бай тозаңның негізгі көздері – жылу алмастырғыш және декарбонизатор, айналмалы пеш және клинкер тоңазытқышы бар пеш жүйесі. Көмір мен отын қалдықтарын пайдалану технологиялық процеске металдардың түсуін арттыруы мүмкін. Пеш жүйесіне кіретін металдар өзгергіштігімен ерекшеленетіндіктен, цемент пешіндегі қыздырылған газдардың жоғары температурасында металл қосылыстары газ фазасында да болады. Баланс зерттеулері клинкерде жоғары құбылмалы элементтердің аз сақталуын көрсетеді, олар негізінен пеш жүйесінде жинақталады.

Металл шығарындыларын азайту үшін шикізат материалдарын, отынды және әсіресе пеште жағылатын қалдықтарды (баламалы шикізат та, сондай-ақ отынның баламалы түрлері де) олардың құрамындағы әртүрлі металдардың, әсіресе жоғары құбылмалылығы бар металдар мен олардың қосылыстарының құрамын барынша азайту мақсатында мұқият іріктеуді жүзеге асыру қажет. Қалдықтардың қажетті сипаттамаларының сақталуына кепілдік беретін сапаны қамтамасыз ету жүйелерін пайдалану ұсынылады.

Аз ұшпалы металдар клинкер пеш жүйесінен толығымен шығарылады, сондықтан егер пештегі металдардың мөлшері тым көп болмаса (мысалы, кейбір металдардың жоғары концентрациясы бар қалдықтардан келетін болса), олардың шығарындыларын азайту үшін ешқандай шаралар қажет емес.

Кадмий Cd, таллий Tl, қорғасын Pb, сүрме Sb, күшән As кіретін өте ұшпалы металдар пеш жүйесі мен циклондық жылу алмастырғыштың ішінде тізбек (рецикл) құруға бейім. Тізбек процесінде олардың концентрациясы пештің және жылу алмастырғыштың белгілі бір аймақтарында біртіндеп артады, бұл осы металдар мен олардың қосылыстарының атмосфераға тозаңмен бірге шығарылуының жоғарылауына әкеледі. Ұшатын металдар (сынаптың бір бөлігінен басқа) әдетте тозаңмен байланысатындықтан, металл шығарындыларын азайту стратегиясы тозаң шығарындыларын азайту стратегиясымен тікелей байланысты. Тозаңды тиімді қайтару металл шығарындыларын азайтады.

Бұл металдардың шығарындыларын азайтудың негізгі тәсілдері клинкерді күйдіретін пештен тозаң шығарындыларын азайту, әсіресе жұқа дисперсті, 10 мкм-ден аз және біртіндеп жинақталудың алдын алу үшін олардың тізбегін бұзу болады. Тізбекті бұзу үшін түтін газының айналма жүйесін пайдалану қажет. Түтін газдарын күрт салқындатқаннан кейін айналма жүйеде ұсталған тозаңды, әсіресе фракциясы 10 микроннан аз тозаңды өңдеуге көмекші немесе цементті ұнтақтау үшін қосалқы компонент ретінде пайдалану ұсынылады.

Металдар арасында HG сынабы ерекше орын алады. Ол 100 ^оС дейінгі температурада өте ұшпалы, іс жүзінде тозаң бөлшектеріне қонбайды және түтін газдарымен бірге пештен шығарылады. Сынап шығарындыларын азайту шығатын газдардың температурасын төмендетумен қамтамасыз етіледі. Ұшпайтын элементтер процесте қалады және цемент клинкердің құрамдас бөлігі ретінде пеште болады.

Цемент пештерінен сынап шығарындыларын азайтудың жалғыз жолы - пешке жеткізілетін барлық материалдардағы оның құрамын азайту. Қиын жағдайларда цемент пештерінен сынап шығарындыларын азайтуға шығатын газдардың температурасын күрт төмендету арқылы немесе белсендірілген көмірге адсорбция арқылы қол жеткізуге болады (SO₂шығарындыларын азайтуға арналған ЕҚТ қараңыз).

Әк өндіру кезінде металл шығарындыларын азайту үшін пеш жүйесіне құрамында көп мөлшерде металдар бар отынды беруді болғызбау керек. Сонымен қатар Hg және Tl сияқты ұшпа металдардың көп мөлшері бар материалдар ерекше бақылауға алынуы керек.

Пешке түсетін заттардың кепілдік сипаттамаларына сәйкестігін мұқият таңдау және қамтамасыз ету шығарындылардың азаюына ықпал етуі мүмкін: мысалы, пешке отын ретінде пайдаланылатын қалдықтардың сапасына кепілдік жүйесін пайдалану кезінде. Бұл жағдайда сынапқа ерекше назар аудару керек. Сынаптың ұшпалығына байланысты оның шығарындыларының салыстырмалы түрде жоғары деңгейі пайда болуы мүмкін. Сондықтан жанғыш қалдықтармен сынапты енгізуді бақылау керек және қажет болған жағдайда шектеу керек.

Тозаңды тиімді жою металл шығарындыларын азайтады, өйткені металл шығарындылары (сынапты қоспағанда) көбінесе тозаңмен байланысты. Белсендірілген көмірмен сіңуіне назар аудару керек.

4.1.8.1. СО шығарындылары

Клинкерді пеште күйдіру процесінде органикалық қосылыстарға байланысқан көміртек пен СО бөлінуі табиғи шикізат материалдарында (геологиялық шөгінділер барысында тау жыныстарына енгізілген ағзалар мен өсімдіктердің қалдықтары) органикалық қосылыстардың аз мөлшерінің болуымен байланысты. Материал жылу алмастырғышта болған кезеңде олар СО және СО₂ түзілуімен тотығады. Бұл процесте органикалық газдардың аз мөлшері (іздері) органикалық көміртектен де пайда болуы мүмкін. Демек, айналмалы пештің өзінде пайдаланылған газдардағы СО мөлшері мен органикалық газдардың іздері отынның жану жағдайлары туралы ешқандай қорытынды жасауға мүмкіндік бермейді.

Қосымша CO шығарындылары отынның толық жанбауынан немесе декарбонизаторларда дұрыс таңдалмаған жану жағдайларынан туындауы мүмкін. Алайда СО шығарындыларының мұндай өсуі, әдетте, NO_x азот оксидтері шығарындыларының төмендеуімен сәйкес келеді. Сонымен қатар жанудың мұндай тотықсыздандыру жағдайлары, әсіресе дымқыл процесті пештерде, ұзын құрғақ пештерде және "Леполь" пештерінде SO₂түзілуіне және көбеюіне ықпал етуі мүмкін.

Жылу электр станцияларында шығатын түтін газдарындағы СО концентрациясы және органикалық байланысқан көміртек отынның толық жанбауының өлшемі болып табылады. Керісінше, клинкерді күйдіру процесі клинкердің сапасын жақсарту үшін артық ауамен жүруі мүмкін материалды түрлендіру процесі болып табылады. Бұл жоғары температурада ұзақ болумен бірге отынның толық жануына әкеледі.

Шикізат материалының кен орнына байланысты табиғи материалмен процеске 1 кг клинкерге 1,5-тен 6 г органикалық көміртекті енгізеді. Әртүрлі шикізат қоспаларын зерттеу көрсеткендей, шикізаттағы органикалық қосылыстардың 85 – 95 %-ы 3 % оттегі болған кезде СО₂-ге айналады, бірақ сонымен бірге 5 – 15 % СО-ға айналады. Бұл жағдайда органикалық көміртегі қосылыстарының мөлшері 1 %-дан едәуір төмен.

4.1.8.2. ЖОК (ҰОҚ) шығарындылары

Жылу процесінде ұшпа органикалық қосылыстардың (және көміртегі оксидінің) пайда болуы негізінен отынның толық жанбауымен байланысты. Цемент пештерінде қалыпты және тұрақты жұмыс жағдайында бұл заттардың шығарындылары пештің қолданылатын түріне, пештегі газдардың болу уақытына, жоғары температураға, жалынның сипатына (2000 ^оС) және оттегінің артық болуына байланысты аз болады. Мұндай жағдайларда органикалық қосылыстар жоғары тиімділікпен ыдырайды (>99,9999 %). Бұл шығарындылар жабдық кенеттен тоқтаған кезде немесе оны дұрыс пайдаланбағаннан жоғарылауы мүмкін. Бұл оқиғалар аптасына 1 - 2 рет немесе екі - үш айда бір рет пайда болуы мүмкін.

Ұшпа органикалық қосылыстардың шығарындылары күйдіру процесінің алғашқы кезеңдерінде пайда болуы мүмкін (жылу алмастырғыш, декарбонизатор), шикізат қоспасындағы органикалық заттар материал қызған кезде буланып кетеді. Органикалық заттар 400 – 600 °C температурада бөлінеді. Айналмалы пештен шығатын газдардағы ұшпа органикалық қосылыстардың мөлшері органикалық қосылыстардың жалпы мөлшері негізінде әдетте 1 – 80 мг/Нм³ шегінде немесе одан да аз болады ЖОК/ҰОҚ үшін ЕО максималды шығарындылары 10 мг/Нм³ құрайды, дегенмен құзырлы орган ЖОК/ҰОҚ қалдықтарды бірге жағудың нәтижесі болмаған жағдайда бұл шектен ауытқуға жол бере алады). Алайда сирек жағдайларда шығарындылар шикізаттың сипаттамаларына байланысты 120 мг/Нм³немесе одан да көп болуы мүмкін.

Әдістер / ЖОК/ҰОҚ шығарындыларын азайту әдістері

Қалыпты жағдайда ҰОҚ шығарындылары әдетте аз болады, бірақ олардың зауытта қолданылатын шикізат құрамында болуына байланысты артуы мүмкін. Табиғи шикізат немесе құрамында ұшпа органикалық қосылыстар көп болатын қалдықтар мүмкіндігінше таңдалмауы керек, бірақ егер олар пешке әдеттегідей пайдаланылатын қоректендіргіштер арқылы берілсе, онда жоғары галогендік отын қайталама отын ретінде пайдаланылмауы керек.

Егер ҰОҚ концентрациясы жоғары болса, басқа жерде сипатталғандай, белсендірілген көмірмен адсорбциялау технологиясын теориялық тұрғыдан қолдану керек, бірақ қазіргі уақытта ол үнемді ЕҚТ ретінде танылмайды.

Мүмкіндігінше, құрамында органикалық заттар аз шикізат материалдарын таңдау СО шығарындыларын азайтады. Отынның толық жанбауы нәтижесінде көміртегі оксиді пайда болған кезде, шығарындыларды алу тиімсіз болады. Сондықтан қондырғы жұмыс істеп тұрған кезде пештен СО бөлуді шектеу үрдісі байқалады. Отынды жағуды жақсарту, оңтайландыру және оның сапасы, оттық сипаттамалары мен конфигурациясы, пештің конструкциясы, жану температурасы және отынның пеште болу уақыты CO шығарындыларын азайтуы мүмкін.

Отын шығынын азайтуға әкелетін барлық техникалық шешімдер СО₂шығарындыларын азайтады. Мүмкіндігінше, құрамында органикалық заттар аз шикізат материалдары мен көміртегі мөлшері мен оның калория мөлшері төмен отынды таңдау СО₂шығарындыларын азайтады.

4.1.8.3. СО өтіп кетуі

Электрсүзгілерді және кейбір жағдайларда гибридті сүзгілерді қолданған кезде СО өтіп кетуіне байланысты тозаңның шығуы жоғарылауы мүмкін. Қауіпсіздік мақсатында шығатын газдарда СО пайда болған кезде электрсүзгілерді сөндіру керек.

Электрсүзгіні сөндіру уақытын азайту үшін келесі әрекеттерді орындау қажет:

1) жағдайға объективті баға беру және СО-ның пайда болуына әсер ететін негізгі себептерді анықтау, атап айтқанда:

күйдіру режимінің бұзылуы;

шикізат материалындағы органикалық қосылыстардың көп болуына байланысты СО-ның жоғары деңгейі;

пештің отынмен қоректенуінің бұзылуы;

отынды жағу процесінің бұзылуы.

2) ағымдағы және оңтайлы жағдайды салыстыру, басымдықтарды белгілеу;

3) процесті оңтайландыру, жүйені талдауды, техникалық шешімдердің сенімділігі мен жылдамдығын қамтамасыз ету.

Себептер мен іс-әрекеттер бағытын анықтау, сондай-ақ қажетті техникалық шешімдерді әзірлеу үшін келесі ақпарат қажет:

талданатын жабдықтың болуы, сенімділігі және жұмысының өзгеру динамикасы туралы ақпарат;

СО пайда болу статистикасы туралы ақпарат;

пайдаланылған отын, отын беру жүйесі және процесс туралы ақпарат.

Пешке толқын тәрізді берілудің алдын алу және жану жүйесінің тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін жасалған отынмен жабдықтау жүйесі СО жылыстауын азайтады.

Пештегі СО деңгейін бақылау үшін шығарылатын газдардағы СО мөлшерін үнемі бақылау үшін автоматты өлшеуіш қолданылады. Бұл техникалық шешім электрсүзгілердің қажетті уақытта сөнуін қамтамасыз ету үшін оңтайландыруды қажет етеді. Мінсіз СО бақылау жүйесі қысқа жауап беру уақытына ие және циклондық жылу алмастырғыштан немесе дымқыл өндіру тәсілін қолданған жағдайда пештен шығу сияқты СО бөлу көздеріне жақын орналасуы керек. Сынаманы іріктеу уақытын қоса алғанда, талдауға арналған уақытты ескеру қажет. Ең дұрысы, бұл уақыт 20 - 30 секундтан аспауы керек (талдаудың кешігу уақыты). Электрсүзгіні сөндіру уақытын қысқарту үшін бұрын алынған, жинақталған және талданған ақпарат негізінде СО өзгеру тенденцияларын ескеру қажет.

СО бақылау кезінде кешеуілдеу уақытын үлгілер санының ұлғаюымен, сынама алу нүктесінен талдағышқа дейінгі қашықтықтың қысқаруымен, талданатын сынама көлемінің төмендеуімен және сигналды тез электрондық сипаттаумен төмендетуге болады. Жүйенің күйін жылдам анықтау 3 секундтан аз уақыт ішінде қамтамасыз етілуі мүмкін, бірақ тозаң көп газдар үшін шектеулер бар. Сондай-ақ, құрылғыны үнемі күтіп ұстау және оның жұмыс режимін калибрлеу қажет. Талдағышта компоненттерді анықтауға болатын көрсеткіштердің тиісті шекті мәні бар: СО үшін 5 % дейін және CH₄үшін 3 %.

Егер CO алдын алу мүмкін болмаса, кез келген жанғыш көздер, әсіресе жоғары вольтты жабдық (электрсүзгілер) ерекше назар аударуды қажет етеді. Тозаң тазалау жүйесінде өрт немесе жарылыс тудыруы мүмкін басқа көз қатты заттардың үйкелісі немесе желдеткіш болуы мүмкін. Газдарда 8 %-дан астам СО немесе СН₄-тен 6 %-дан астам О₂-нің болуы шекті параметрлер болып саналады. Шын мәнінде, CO жылыстауы кезінде оның газдардағы концентрациясы өте тез өседі және талдау жүргізілгенге дейін сыни мәнге жетуі мүмкін, дегенмен бұл жағдайда жүйе дабыл қағуы керек. Сондықтан сөндіру және сигнал беру жүйесінің жұмыс деңгейі шекті деңгейден әлдеқайда төмен болуы керек; қосымша, ол CH₄және H₂концентрациясына байланысты, әсіресе табиғи газды отын ретінде пайдаланған кезде.

Электрсүзгілерді сөндіру негізінен пешті іске қосу және тоқтату сатысында жүреді. Электрсүзгіні қауіпсіз пайдалану және қорғау үшін газ анализаторы процестің барлық сатыларында үздіксіз жұмыс істеуі керек. Зауытта электрсүзгіні сөндіру уақытын қайталанатын жүйені қолдану арқылы азайтуға болады. Электрсүзгіде CO жылыстауын болғызбаудың әдеттегі әрекеті бастапқыда отын беруді және жоғары кернеу деңгейін төмендетуді қамтуы мүмкін. Содан кейін жүйені қолданыстағы желдеткішпен тазарту қажет. Қажетті тазарту уақытын жұмыс уақыты сияқты анықтауға болады.

4.1.9.1. СО шығарындылары

Әкті күйдіру пештерінен шығарындылар пештердің типіне және отын түріне байланысты 100-ден 2500 мг/Нм³-ке дейін құрайды. Нүктелік өлшеулердің шамамен 50 %-ы СО шығарындыларының 100 мг/Нм³-тен аз екенін көрсетеді. СО концентрациясы пеш құбырының түбінде өлшенеді, өйткені атмосфераға СО енген кезде ол СО₂-ге дейін тез тотығады және таралады.

Сонымен қатар көміртегі оксиді (СО) отынның толық жанбауы нәтижесінде пайда болады, оның болуы әдетте өнімділіктің төмендеуіне әкеледі, сондықтан операторлар өздері басқаратын пештерден СО шығуын шектеуге тырысады.

Құбырға түсетін айналмалы пештердің пайдаланылған газдарындағы СО шығарылуы үздіксіз бақыланады. Әк немесе отын құрамында күкірт болған жағдайда CO шығарындылары әктің берілген сапасымен байланысты. Отын сапасына байланысты айналмалы пештерден СО шығарындылары 100 – 400 мг/Нм³құрайды.

Конструкцияға сәйкес сақиналы шахта пештері төменгі қатардағы оттықтар оттегінің артық мөлшерімен, ал жоғарғы қатардағы оттықтар оның стехиометриялық қатынасымен жұмыс істейтіндей етіп пайдаланылады. Нәтижесінде осы пештерден әдеттегі шығарындылар 100 – 2500 мг/Нм³құрайды.

Басқа типтегі шахта пештерінде СО шығарындыларын сандық өлшеу мүмкін емес.

Басқа типтегі пештермен салыстырғанда, шахталық қайта құю пештерінде СО шығарындыларының болуы толық жанбаудың белгісі емес. Әк күйдіру пештерін пайдалану шарттары өнім сапасына қойылатын талаптармен, яғни алынатын әктің қажетті қасиеттерімен айқындалады. СО шығарындылары неғұрлым жоғары болса, пештің энергия тұтынуы соғұрлым жоғары болады: СО шығарындыларының әрбір пайыздық өсуі энергия шығынын 200 кДж/кг әкке арттырады. Сондықтан пештер рұқсат етілген өнім көрсеткіштеріне кепілдік беретін СО ең аз шығарындыларын қамтамасыз ететіндей етіп пайдаланылады. Германияның әк өнімдерінде оңтайландыру мақсатында қалдық газдардағы СО шығарындыларының деңгейі 3 %-дан аз [2] құрайды, бұл СО шығарындыларын азайту тұрғысынан процесті оңтайландырудың жалғыз шешімі болып табылады. Шахталық қайта құю пештерінде нақты қасиеттері бар өнімдерді күйдіру кезінде СО шығарындыларының деңгейін 1 және 6 % арасында ұстап тұру қажет. Алайда белгілі бір мақсаттар үшін қатты күйдірілген әк қажет, ол шахта пештерінен алынады. Мұндай пештердің CO шығарындылары отын түріне байланысты 100 – 400 мг/Нм³ деңгейінде болады.

Кейбір әктастарда көміртегі бар, олар әк күйдіру кезінде СО-ның жоғары шығарылуын тудыруы мүмкін, мысалы, шахта пештерінде немесе басқа конструкциядағы пештерде гидравликалық әк өндірісі жағдайында, әктаста 65 – 90 % СаСО₃және MgCO₃болған кезде. Бұл шикізаттың тазалығы басқа әк өндіру үшін қолданылатын шикізаттың тазалығынан өзгеше. Кезеңдік (жылына екі рет) өлшеулер барысында О₂стандартты құрамы кезінде нүктелік өлшеулер кезінде С шығарындылары 10 % 4541 – 9555 мг/Нм³құрады.

4.1.9.2. ЖОК шығарындылары

Ұшпа көміртегі қосылыстарының шығарындылары әдетте жалпы органикалық көміртек (ЖОК) ретінде өлшенеді. Арнайы талдау нәтижелері ЖОК-ның бір бөлігі метанмен ұсынылатындығын, ал бензолдың болуы да тіркелгенін көрсетеді. Шахталық қайта құю пештерінің шығарындыларында 80 – 90 % метан және 2 % бензол құрайды.

Ұшпа көміртегі қосылыстарының шығарындылары көбінесе отынның толық жанбауы нәтижесінде пайда болатын СО шығарындыларымен байланысты. Операторлар СО шығарындыларын шектеу тенденциясын ұстанатындықтан, ұшпа көміртегі қосылыстарының шығарындылары негізінен төмен. Алайда шикізат, әктас құрамында 0,1 % органикалық материал болған кезде өте шектеулі жағдайларда ұшпа органикалық қосылыстардың шығарындылары болуы мүмкін.

Параллель ағыны бар пештерден және шахталық қайта құю пештерінен басқа пештердің барлық түрлерінде 10 мг/Нм³-ке дейінгі шығарындылар (баламалы көміртекке қайта есептегенде) іске қосудың және режимнің бұзылуының қысқа кезеңі ішінде ғана орын алады. Параллель материал ағыны бар пештерде процесс әр 10 - 12 минут сайын циклдің өзгеруімен байланысты. Сондықтан көміртектің ұшпа қосылыстары шығарындыларының деңгейі басқа конструкциядағы пештерде байқалатын деңгейден сәл жоғары. Шахталық қайта құю пештеріне келер болсақ, ЖОК шығарындыларының жоғарылауын пештің жоғарғы бөлігінде (қалпына келтіру режимі) өтетін процестің ерекше шарттарымен байланыстыруға болады.

Әк өндірісінде мүмкіндігінше органикалық құрамы төмендетілген шикізатты таңдау СО шығарындыларын да азайтуы мүмкін. Алайда шикізатты таңдау пештің түріне және/немесе өндірілген (мысалы, гидрат) әк түріне байланысты болады.

4.1.9.3. Электрсүзгілерді сөндіру

Түтін газдарындағы СО деңгейі жоғарылаған кезде қауіпсіздік мақсатында электрсүзгілерді сөндіру керек. Электрсүзгілермен байланысқан цемент пештері үшін жасалған СО шығарындыларын реттеу менеджменті электрсүзгілермен жабдықталған айналмалы әктас пештеріне де қолданылады. Алайда әктасты күйдіру пештері жағдайында тозаңның шығарылу қарқындылығы (кг/т өнім) неғұрлым ірі әктасты пайдалану және тозаңды қайта пайдалану жүйесінің болмауы салдарынан электрсүзгілердің дезактивациясы салдарынан цементтегіге қарағанда әлдеқайда төмен.

4.1.10. Клинкер мен әкті күйдіруге арналған пештерден CO₂шығарындылары

Клинкер мен әк өндіру процесінде CO₂шығарындылары пайдаланылған шикізаттың карбонаттарын, негізінен әктас жыныстарын кальцийлеумен (және аз дәрежеде осы шикізат құрамындағы органикалық көміртекті күйдірумен) және клинкер мен әк өндірісіне байланысты пеш отынын жағумен байланысты.

ЕО - да және әлемнің көптеген елдерінде CO₂шығарындылары парниктік газдар шығарындылары (ПГ) ретінде анықталады және тіркеледі.

Киото хаттамасы 1997 жылы құрылды, 2005 жылы күшіне енді және 190-нан астам ел қол қойды. Оның негізгі мақсаты индустриалды дамыған елдерде парниктік газдар шығарындыларын 1990 - 2008 жылдардағы деңгеймен салыстырғанда кем дегенде 5 %-ға азайту болды. Қазіргі уақытта бұл хаттама 2016 жылдан бастап күшіне енген Париж келісіміне жаңартылды, ол өзінің негізгі мақсаты индустрияға дейінгі деңгейлермен салыстырғанда жаһандық температураның 2 °C-тан төмен көтерілуін қамтамасыз ету болып табылады.

ЕО және АҚШ-тың кейбір штаттарында CO₂шығарындылары ЕО-да шығарындыларды саудалау схемасын (ETS) қамтитын парниктік газдар шығарындылары схемалары бойынша бақыланады және хабарланады.

Бүгінгі таңда цемент және әктас секторларында СО₂шығарындыларын бақылау технологиялары әзірленуде және соңғы 20 жыл ішінде қол жеткізілген қысқартулар негізінен екі негізгі бағытқа бағытталған: өнім өндіруге қажетті энергияны (электр және жылу) азайту және цемент секторы - клинкерді басқа материалдармен (байланыстырғыштар/қоспалар) ішінара ауыстыру.

Демек, қазіргі уақытта цемент және әк өнеркәсібі үшін CO₂шығарындыларын азайту үшін ЕҚТ жоқ, энергия тұтынуды азайту және цемент секторы үшін клинкерді ауыстыру бойынша көптеген іс-шараларды қоспағанда.

4.1.10.1. Клинкер пештері

СО₂шығарындылары 900 – 1000 кг/т сұр клинкер, жылу шығыны 3500 – 5000 МДж/т клинкер деп бағаланады, бірақ бұл көрсеткіш қолданылатын отын түріне байланысты [2]. Цементті минералды қоспалармен ұнтақтау есебінен бір тонна цементке есептегенде бөлінетін СО₂мөлшері азаяды.

СО₂-нің жалпы мөлшерінің 62 %-ы шикізат қоспасының әктасын декарбонизациялау процесінде, ал қалған 38 %-ы отын жанған кезде бөлінеді. Отынның жануы кезінде СО₂бөлінуі клинкерді күйдіруге жұмсалатын жылу шығынына және ондағы көміртегі құрамының оның жылу шығару қабілетіне қатынасына тура пропорционал.

Соңғы 25 жыл ішінде отынның жануы кезінде СО₂-нің бөлінуі оны пеште жағу процестерінің тиімділігінің үнемі артуына байланысты шамамен 30 %-ға төмендеді.

4.1.10.2. Әк күйдіруге арналған пештер

Әк/ доломит өндірісінің негізгі химиялық реакциялары:

кальций әгі:

CaCO₃+ энергия → СаО + СО₂(процесс) + СО₂(жану)

доломит әгі:

CaCO₃∙MgCO₃+ энергия → СаО∙MgO + CO₂(процесс) + СО₂(жану).

СО₂(декарбонизация процесі) кальций/ доломит әгін алу кезіндегі шығарындыларды білдіреді. СО₂(жану) отын жағудан болатын шығарындыларды білдіреді.

4.4-кестеде әртүрлі типтегі пештерде түзілетін декарбонизация және жану процестерінен СО₂мөлшері салыстырылған.

4.4-кесте. Әртүрлі типтегі әк пештерінен СО₂ шығарындыларына әсер ететін факторлар [2]

Р/с №

Пештің түрі

СО₂(процесс)/
т СаО кальций әгі

СО₂(процесс)/
т СаО доломит әгі

СО₂(жану) т/т кальций / доломит әгі

СО₂жиынтық шығарындысы

1	2	3	4	5	6
1	Ұзын айналмалы	0,785	-	0,365-1,062	1,150-1,847
		-	0,913		1,278-1,975
2	Пеш артында жылу алмастырғышы бар айналмалы пеш	0,785	-	0,269-0,617	1,054-1,402
		-	0,913		1,182-1,530
3	Параллель ағыны бар	0,785	-	0,202-0,425	0,987-1,210
		-	0,913		1,115-1,338
4	Сақиналы	0,785	-	0,224-0,465	1,009-1,250
		-	0,913		1,137-1,378
5	Қайта құю	0,785	-	0,224-0,708	1,009-1,483
		-	0,913		1,137-1,621
6	Өзге	0,785	-	0,224-0,508	1,009-1,290
		-	0,913		1,137-1,419

1 т сөндірілмеген әкке есептегенде СО₂шығарындылары ескі пештерді неғұрлым тиімдіге ауыстыру арқылы ғана емес, сондай-ақ энергия шығынын (мысалы, процесті неғұрлым жетілдірілген бақылау) жетілдіру және өнімділікті арттыру (мысалы, тозаң шығымын азайту) есебінен де азаяды.

4.2. Тозаңмен байланысты жұмыстар: қауіпті және сусымалы материалдарды сақтау және жинау техникалары

Цемент пен әк өндірісінде қауіпті қалдықтар балама шикізат немесе балама отын ретінде пайдаланылатын жағдайларды қоспағанда, қауіпті материалдар пайдаланылмайды, бірақ бұл жағдайда қатаң рәсімдер анықталады және енгізіледі (4-тараудың 4.9-бөлімін қараңыз).

Ашық ауада орналасқан сусымалы материалдар қоймаларынан, қатарлардан және тозаңданатын шикізат материалдарының немесе отынның басқа көздерінен тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындыларын әуел бастан төмендету үшін бұл тозаң көздерін экрандаумен, қалқалар салумен немесе тік өсімдіктермен (тозаңды желмен үрлеу үшін жасанды немесе табиғи кедергілердің көмегімен) оқшаулау қажет.

Материалдарды сақтау үшін силостарды немесе толық автоматтандырылған қоймаларды пайдалану көлемді қатарлардан ұйымдастырылмаған тозаң шығарындылары мәселесінің тиімді шешімі ретінде қарастырылады. Тиеу және түсіру операциялары барысында ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларының болғызбау үшін мұндай қоймаларды бір және одан да көп мата сүзгісімен жабдықтайды. Қатарлардан ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайтуға тиеу және түсіру учаскелерінде тиісті ылғалдандыру және тиісті биіктікте орналасқан конвейерлерді пайдалану арқылы қол жеткізуге болады. Егер ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын болғызбау мүмкін болмаса, олардың деңгейін түсіру биіктігі мен сақталған материалдың биіктігін таңдау арқылы азайтуға болады. Бұл операциялар автоматты режимде немесе түсіру жылдамдығын төмендету арқылы жүзеге асырылады.

Сонымен қатар мұндай жерлерді (егер олар құрғақ жерде орналасса) арнайы бүрку құрылғыларымен ылғалдандырып, арнайы жүк көліктерімен тазарту керек. Егер техникалық шешім ылғалдандыру немесе бүрку құрылғыларын қолданумен байланысты болса, базаның бетін тығыздап, жабық айналым циклінде қолдануға болатын артық судың жиналуын қамтамасыз ету қажет.

Түсіру операциялары кезінде тозаңның шығуын болғызбау үшін оларды вакууммен жүзеге асыру ұсынылады. Жаңа ғимараттарды вакуумды тазартуға арналған стационарлық жүйелермен оңай жабдықтауға болады, қолданыстағы ғимараттарда икемді қосылыстары бар мобильді жүйелерді қолданған жөн. Жүк көліктері жүретін учаскелерде тозаңның шығуын азайту үшін мүмкіндігінше бұл беттерде тазартылатын жабын болуы керек. Жабын бетін ылғалдандыру, әсіресе құрғақ ауа райы кезінде, тозаңның шығуын азайтуға көмектеседі. Мұндай шығарындыларды мейлінше азайту үшін үй-жайларды таза ұстауды қамтамасыз ету қажет.

Жергілікті ылғалдандыру кезінде су шығыны артады. Вакуумдық жүйелерді пайдалану электр энергиясын тұтынудың артуымен байланысты. Жабдыққа қызмет көрсету барысында қосымша қалдықтар пайда болуы мүмкін.

4.3. Суды тұтыну және жер үсті және су объектілеріне төгінділерді азайту әдістері / ағындар

4.3.1. Цемент өндіру кезінде су тұтыну

Негізінен цемент өнеркәсібінде өндірістік ағынды сулар жоқ, алайда зауыттардағы суды мүмкіндігінше қайта өңдеу қажет, атап айтқанда салқындату үшін жабық циклды қамтамасыз ету және тазарту жұмыстарына пайдаланылатын судың мөлшерін шектеу / қайта өңдеу (мысалы, жылжымалы ауыр жабдықты жуу/көтеру, мысалы, самосвалдар, алдыңғы жүк тиегіштер және т.б.), олар әдетте процестің өзінде тұтынылмайтын өнеркәсіптік суды пайдаланудың екі негізгі түрі болып табылады.

Құрғақ немесе жартылай құрғақ цемент өндірісінде тазарту процесі үшін су аз мөлшерде қолданылады. Егер тазартатын су қайта өңделмесе, табиғи ортаға шығарылмас бұрын ағынды суларды дұрыс өңдеуді қамтамасыз ету үшін шаралар қабылдау қажет (мысалы, жинақталған үйінділерде, резервуарларда немесе май жинайтын резервуарларда, май бөлгіштерде және т.б.).

Негізінде, суға ағызу болмайды, өйткені су өндіріс процесіне қайта оралады (мысалы, ауаны салқындату мұнарасы, қажет болған жағдайда суды цемент диірмендеріне айдау және т.б.).

Зауыттың кейбір жабдықтарын салқындату үшін пайдаланылатын суды (диірмендердің, пештердің мойынтіректері және т.б.) тек қана судың жалпы шығынын азайту үшін ғана емес, сонымен қатар ластану қаупін азайту үшін де қайта өңдеу керек (мысалы, құрамында мұнайы бар өнімдер ластанған су), егер су табиғи топыраққа, су қоймасына немесе ағынға төгілсе.

Жартылай ылғалды тәсілде шлам сүзгі престерінде судан арылтылады. Ылғалды тәсілде су шламды алу үшін шикізатты ұнтақтау үшін қолданылады. Пайдаланылған шикізат көбінесе жоғары ылғалдылыққа ие. Шлам немесе су буланған пешті қуаттандыру үшін қолданылады немесе алдымен кептіруге жіберіледі.

Кейде клинкерді салқындату үшін қолданылатын су клинкердің жоғары температурасында салқындату кезінде тікелей буланып кетеді.

Су тапшылығы бар аймақтарда жаңа зауыттар су шығыны болмайтындай етіп жобалануы керек. Бұл аймақтардағы жер асты суларын алу зауыт пен карьердің суға деген қажеттіліктерін қанағаттандыру мақсатында басқа су қабылдағыштарды ішінара немесе толығымен ауыстыру үшін зауыт құрылғаннан бастап немесе зауыттың келешек дамуына енгізілген жаңбыр суын жинау сияқты балама нұсқаларды жасау арқылы азайтылуы керек.

Су тапшылығы бар аймақтарда автономды электр станциялары мен газды салқындату жүйелері сияқты суды көп тұтынатын қондырғылар суды пайдаланбайтын тиісті шешімдерді қолдана отырып жобалануы керек.

Қалдықтарды орнында өңдеу кезінде торлар қалдықтарды сақтайтын қоймалардағы өртпен күресу үшін пайда болатын барлық төгінділерді сыйдыра алатын қорғаныс резервуармен бөлінуі керек.

Қалыпты пайдалану жағдайларында қалдықтармен жұмыс істеу учаскелері зауыттың жалғыз төгінді нүктесімен байланысты емес (4.12-сурет).

Су тұтынуды басқарудың озық тәжірибесі:

су есептегіштерін үнемі бақылау және тексеру (мысалы, айына бір рет), егер мүмкін болса, құдық суын пайдалануды қоса. Егер кәдімгі көрсеткіштермен салыстырғанда суды шамадан тыс тұтыну анықталса, кемшіліктерді жою бойынша шаралар қабылдау қажет;

өнеркәсіптік және ауыз суды тұтыну туралы есеп жүйелі түрде (жылына кемінде бір рет) жүргізілуі тиіс.

Ағынды сулар мен тұрмыстық сулар, салқындатқыштың толып кетуі (егер жабық тізбек болмаса) және жүк көліктерін шаюға арналған су, жаңбыр суы сапасы мен мөлшері жағынан бақылануы керек.

4.3.2. Әк өндіру кезінде су тұтыну

Карьерде әк өндіруге арналған шикізат құрамында аз мөлшерде саз бен құм болуы мүмкін. Бұл жағдайда пешке жібермес бұрын әктас жуылады. Негізі мен қоспалардың мөлшеріне байланысты бұл мақсаттарға су шығыны 0,5 - 2 м³/т құрайды. Пайдаланғаннан кейін жуылатын судың құрамында 1 л 50 - 200 мл қатты зат суспензиясы бар, ол 5 - 20 г/л сәйкес келеді. Жалпы, жуу суында басқа ластағыш заттар жоқ. Әктасты жуу үшін су ретінде жер үсті көздерінің суы немесе жер асты суын алу кезінде алынған су қолданылады. Судың басқа көздері – жаңбыр суы және артезиан ұңғымаларынан алынған су.

Тазартылған су жуу процесінде қайтадан қолданылады. Айналымдағы су жуу үшін қажетті судың 85 %-ын құрайды, 15 %-ы таза суды пайдалануға келеді.

Қоюландырғышта өңдеу немесе престі қолданып механикалық сусыздандыру нәтижесінде қалдық ылғалдылығы 20 %-ға дейінгі кек алынады.

Әлемнің көптеген елдерінде цемент пен әк өндірісінде ағынды сулардың сапа өлшемшарттары елдің немесе аймақтың ережелеріне сәйкес келуі керек.

Цемент және әк зауыттары үшін нормативтік талаптар болмаған жағдайда мынадай өлшемшарттар жиі талап етіледі:

өлшенген қатты заттар <30 мг/л;

көмірсутектер <5 мг/ л;

ОХТ <50 мг/л;

ОБТ <40 мг/л.

4.4. Жердің/топырақтың ластануын бақылау және қалдықтарды басқару техникалары

Цемент өндірісі сөзсіз өндіріс пен тұтыну қалдықтарының пайда болуымен, жиналуымен, уақытша сақталуымен, жойылуымен бірге жүреді. Дұрыс қолданбаған кезде пайда болған барлық қалдықтар қоршаған ортаға теріс әсер етуі мүмкін.

Табиғи орта компоненттерінің ластануын болғызбау мақсатында өндіріс пен тұтынудың барлық қалдықтары ҚР қолданыстағы нормативтері мен стандарттарына сәйкес жиналуы, сақталуы, залалсыздандырылуы, тасымалдануы және орналастырылуы тиіс.

Кәсіпорындарда қалдықтарды басқарудың бірыңғай жүйесі жұмыс істеуі тиіс, ол келесілерден тұрады:

түзілетін қалдықтарды сәйкестендіру;

қалдықтарды одан әрі жою тәсілдерін оңтайландыру мақсатында олардың қауіптілік дәрежесі мен деңгейі бойынша түрлерді мақсатқа сай біріктіруді ескере отырып, олардың пайда болу орындарында бөлек жинау (сегрегация) ;

мақсатқа сәйкес шығарғанға дейін қалдықтарды жинау және уақытша сақтау;

бөлінген және бетондалған жабынмен жабдықталған алаңдарда қалдықтарды жинау;

өз өндірісінде қалдықтардың белгілі бір түрлерін екінші рет пайдалану;

барлық қалдықтардың қозғалысын тіркей отырып, қатаң бақылаумен тасымалдау;

қалдықтарды шығаруды, қайта өңдеуді және орналастыруды жүзеге асыратын ұйымдарға қалдықтарды шарттық негізде беру.

Қалдықтарды ұйымдасқан түрде уақытша сақтау (жинақтау) орындары (оның ішінде бөшкелер, сыйымдылықтар, контейнерлер, қойма үй-жайлары, ашық алаңдар) экологиялық және санитариялық-эпидемиологиялық талаптарға сәйкес келуге тиіс.

Түзілетін қалдықтардың қоршаған ортаға әсерін азайту мақсатында цемент өндіретін кәсіпорындар тұрақты негізде мыналарды қамтитын қалдықтармен жұмыс істеу жөніндегі іс-шараларды жоспарлап, іске асыруы тиіс:

пайда болған, алынған, жинақталған, қайта пайдаланылған, орналастырылған және басқа тұлғаларға берілген қалдықтарды есепке алу;

қалдықтарды қайта пайдаланғанға және/немесе қайта өңдегенге және бөгде ұйымға бергенге дейін оларды қауіпсіз сақтау;

қалдықтарды пайдалану, залалсыздандыру, тасымалдау, орналастыру жөніндегі қызметті жүзеге асыруға лицензиясы бар кәсіпорындармен қалдықтарды беру шарттарын уақтылы жасасу;

қауіпті қалдықтардың паспорттарын әзірлеу;

қалдықтарды жинақтау лимиттерінің, қалдықтарды көму лимиттерінің сақталуын бақылау; қалдықтар көлемін біртіндеп қысқарта отырып, қалдықтарды басқару бағдарламасын әзірлеу.

4.4.1. Цемент өнеркәсібі объектілеріндегі қалдықтарды басқару әдістері

Қайта пайдалану

Алынған қалдықтардың бір бөлігі цемент зауытында процестің талаптары мен нақты өнімнің сипаттамаларын ескере отырып қайта пайдаланылуы мүмкін.

Қайталама материалдарды шикізат ретінде пайдалану

Өнеркәсіптік қалдықтар (күйдірілмеген шикізат, шикізат материалдарының кондициялық емес қоспасы (әктас, саз), футерлік отқа төзімді кірпіштің сынықтары) шикізат қоспасының құрамдас бөлігі ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Цемент өндірісінде меншікті және бөгде минералдық қоспалар, оның ішінде гипс тас және гипсоангидрит, құрамында темір бар қоспалар (өртенділер, металлургиялық қождар, темір кені), абразивтік бұйымдардың қалдықтары, құрылыс құмы, алевролит, түйіршіктелген қож, күл-қож қалдықтары пайдаланылады. Пайдаланылған майлардың бір бөлігі кәсіпорынның өндірістік қажеттіліктеріне, оның ішінде технологиялық жабдықтың тораптарын майлау үшін қайта пайдаланылады.

ЕО-да және әлемнің көптеген елдерінде айналмалы пештерді жағу кезінде отынға қосымша отын қоспасы ретінде майланған шүберек, пайдаланылған майлар қолданылады. Пайдаланылған майлардың бір бөлігі кәсіпорынның өндірістік қажеттіліктеріне, оның ішінде технологиялық жабдықтың тораптарын майлау үшін қайта пайдаланылады. Шынында да, цемент процесі майлы шүберектен (сырттан немесе цемент зауыты жасаған) құтылудың өте жақсы құралы болып табылады, әйтпесе майлы шүберек көбінесе полигондарға түседі, онда олар топырақ пен жер асты суларын ластайды.

Пайдаланылған майға келетін болсақ, егер ЕО ережелерінде пайдаланылған майды кәдеге жаратудың ең жақсы әдісі оны қайта өңдеу екендігі айтылған болса да, пайдаланылған майды кез келген жану процесінде балама отын ретінде қолдануға болады, мысалы, цемент пен әк күйдіретін пештерде. Шынында да, белгілі бір аймақта немесе елде өндірілген барлық пайдаланылған майды өңдеу үшін өнеркәсіптік қуат жиі жетіспей жатады.

Қазіргі уақытта ҚР СТ 3129-2018 "Ресурстарды үнемдеу. Қалдықтар. Пайдаланылған жағармайлар" ҚР ұлттық стандартына сәйкес пайдаланылған майлар және пайдаланылған өнімдер, оның ішінде регенерация қалдықтарын қоса алғанда, майлау материалдары мен майларды алу мақсатына арналмаған өнімдер ерекше жағдайларда мемлекеттің табиғат пайдалану және қоршаған ортаны қорғау саласындағы құзыретті органдарының рұқсатымен отын дайындау кезінде тек энергетикалық қондырғыларда қолдануға арналған компоненттердің бірі ретінде пайдаланылуы мүмкін. Алайда Қазақстан Республикасындағы нормативтік құжаттаманы қайта қарау кезінде ЕО тәжірибесін пайдалануға болады.

Қайта өңдеуге/ орналастыруға беру

Өндірістік процеске қайтарылмайтын материалдар зауыттан өнеркәсіптің басқа салаларында пайдалану үшін немесе басқа қондырғыларда зауыттан тыс қалдықтарды қайта өңдеу үшін шарт негізінде мамандандырылған бөгде кәсіпорындарға жіберіледі.

Қалдықтардың энергетикалық әлеуетін пайдалану: қалдықтардан энергия алу.

Қалдықтарды баламалы отын ретінде пайдалану 4.9 - бөлімде ұсынылған.

4.4.2. Топырақ жамылғысының ластануын бақылау техникалары

Топырақ жамылғысының ластануы мен тозуын болғызбау үшін мынадай пайдалану шаралары іске асырылуы мүмкін:

ластағыш заттардың шығарындыларын тазарту жөніндегі жоғары тиімді жабдықтар мен технологияларды қолдану есебінен атмосфералық ауаға ластағыш заттардың шығарындыларын азайту;

тозаңды беттерді суландыру (жол төсемін ылғалдандыру тозаңның пайда болуын азайтып қана қоймайды, сонымен қатар жел эрозиясының алдын алатын жол төсемін тығыздайды);

өнеркәсіптік алаңның бетін жұмыс жағдайында ұстау және құру, ластану мен қоқыстарға жол бермеу, оның ішінде ағып кетулер мен төгілулердің алдын алу немесе тез жою бойынша іс-шаралар жүргізу, сондай-ақ дренаждық жүйелер мен басқа да жер асты коммуникацияларына қызмет көрсетуді қамтамасыз ету;

кәсіпорында сыртқы және барлық ішкі құрылыстардың герметикалығын, тұндырғыш тоғандардың, авариялық резервуарлардың және т. б. сенімді гидрооқшаулауын ұйымдастырумен сарқынды суларды тазалауға арналған жабдықты қамтамасыз ету;

көліктің жол жоқ жермен жүруін болғызбау (көліктің қарқынды тәртіпсіз қозғалысы жер бетіндегі тұз қыртысының бұзылуына және жел мен тұзды тасымалдау процесінің жандануына, сондай-ақ дефляция процестерінің дамуына әкелуі мүмкін;

сазды шикізатты сақтауды, тиеу-түсіру жұмыстарын және цемент зауытына және аршу жыныстарын тозаңданатын материалдардың қоршаған ортаға түсуін барынша азайтуды қамтамасыз ететін үйінділерге тасымалдауды ұйымдастыру; материалдарды тиеу және түсіру тек ағындардың ағып кетуінен қорғалған арнайы бөлінген орындарда жүзеге асырылады.

ЖЖМ мен ластағыш заттардың төгілуін болғызбау үшін бүтіндігін, герметикалығын тексеру мақсатында пайдаланылатын жабдыққа, техникаға уақтылы техникалық қызмет көрсету;

қалдықтардың барлық түрлерін қалыптастыру, жою және залалсыздандыру процестерін нақты жүйелеу. Кәдеге жаратуға жоспарланған қалдықтар жиналып, ағып кетуден қорғалған арнайы бөлінген орындарда сақталады;

бүлінген аумақтарды қалпына келтіру кезінде топырақтың құнарлы және ықтимал құнарлы қабаттарын кезең-кезеңімен селективті алу, жинау және одан әрі пайдалану арқылы топырақты сақтау;

жұмыс жүргізу аумағының рельефін қалпына келтіру, бүлінген жерлерді (аршу жыныстары үйінділерін) рекультивациялауды жүргізу;

4.5. Шу әсерін басқару және деңгейін төмендету техникалары

4.5.1. Цемент өндіру кезінде шудың әсер ету деңгейін төмендету

Шу бүкіл цемент өндірісі кезінде, шикізат, шикізат қоспасын дайындаудан бастап, күйдіру, цемент алу процесінде және цементті сақтау мен жөнелтуге дейін пайда болады.

Мұндай көздер шикізат өндіру және оны өңдеу, клинкер мен цемент алу, ұсақтау, ұнтақтау және шикізатты дайындау қондырғылары, цемент пештері, цемент диірмендері, таспалы конвейерлер, сүзгілер, қалпына келтіретін тоңазытқыш сияқты тоңазытқыштар және т.б. Шу бүкіл өндіріс процесінде пайда болады, карьердегі жарылыстан бастап соңғы өнімді алуға дейін.

Шудың пайда болуы өндірістік процестің барлық кезеңдерімен бірге жүреді: шикізатты өндіру мен дайындаудан бастап әк алу және материалдарды сақтау процесіне дейін, дайын өнімді түсіруге және жіберуге дейін. Мысалы, әк өндірісінде әктас бөліктерін пешке беру шуды және / немесе қарқындылықты тудыруы мүмкін, бұл босату үшін арнайы шараларды қажет етеді.

Цемент өндірісінің әртүрлі бөлімдерінде қолданылатын ауыр машиналар мен үлкен желдеткіштер жоғары деңгейде шу шығарады және діріл тудырады, әсіресе келесі машиналар мен операциялардан:

науалар мен хопперлер;

шикізатты, отынды, клинкерді және цементті фракциялау, ұнтақтау, ұсақтау, електен өткізуді қамтитын кез келген операциялар;

түтін сорғыштар;

желдеткіштер;

вибраторлар.

Зауыттар шуды азайту үшін ұлттық стандарттардың талаптарын орындауы керек. Шуды азайтуға көбінесе шу көздерін оқшаулауға бағытталған техникалық шешімдерді тікелей қолдану арқылы қол жеткізуге болады. Шуды азайту және оның жақын маңдағы аумаққа таралуын болғызбау үшін цемент зауытында шуды азайтудың әртүрлі техникалық шешімдері қолданылуы мүмкін:

шу шығаратын қондырғыларды қоршау;

діріл қондырғыларын оқшаулау;

науаларға, науаларға арналған төзімді материалдан жасалған ішкі және сыртқы қаптаманы пайдалану;

материалдарды қайта өңдейтін пайдалану жабдығын бүркемелеуге арналған құрылыстар;

шудан қорғайтын қабырғалардың құрылысы;

түтін мұржасына арналған шығыршықтағы бәсеңдеткіш;

дыбыс өткізбейтін ғимаратта орналасқан арналарды, құбырларды және ауа үрлегіштерді оқшаулау.

Егер жоғарыда аталған техникалық шешімдерді қолдану мүмкін болмаса және шу шығаратын қондырғыларды жеке ғимараттарға ауыстыру мүмкін болмаса, мысалы, пештердің мөлшері мен оларға қызмет көрсету құралдарына байланысты екінші техникалық шешімдер қолданылады. Мысалы, қорғалатын аймақ пен белсенді шу көзі арасындағы өсіп келе жатқан ағаштар мен бұталар сияқты ғимараттар немесе табиғи кедергілер, мысалы, пеш немесе қойма алаңы салынуы керек. Қорғалатын кеңістіктің есіктері мен терезелері шу шығаратын қондырғыларды пайдалану кезінде тығыз жабылуы тиіс. Егер тұрғын үй зауытқа жақын болса, өндірістік алаңда жаңа ғимараттар салуды жоспарлау шу шығарындыларын азайту қажеттілігімен байланысты.

Бастапқы шу туралы есеп және кейінгі мерзімді (мысалы, әр 3 жыл сайын) цемент-әк зауыттарының меншік шекарасының жеке нүктелерінде бақылау зауыт үшін де, кез келген зауыт үшін де жүргізілуі керек.

Өлшеулер күндіз-түні жүргізілуі керек.

Цемент диірмендері, желдеткіштер және басқа да ықтимал шу көздері сияқты жабдықты техникалық сипаттамалары бар құжатта жіктеп, егжей-тегжейлі сипаттау керек.

Егер қарастырылып отырған объект тұрғын аудандардың жанында орналасса, шуды тарату модельдері қажет болуы мүмкін кез келген түзету әрекеттерін анықтау үшін қолданылуы мүмкін, мысалы, шудан қорғау үшін экрандау немесе белгілі бір шеберханаларды оқшаулау.

Ұлттық / аймақтық / жергілікті нормативтік актілер болмаған жағдайда, меншік шекарасында (зауыт пен карьерде) бақыланатын шу деңгейі, кем дегенде, жергілікті нормативтік актілерде көрсетілген келесі шектеулерге сәйкес келуі керек: күндіз 65 дБ және түнде 55 дБ (жақын үйде).

4.5.2. Әк өндіру кезінде шудың әсер ету деңгейін төмендету

Шу әк өндірісінің барлық кезеңдерінде шығады. Шу көздері:

пешке, скипті құрылғыларға әктас/доломит беру;

транспортер таспаларының жұмысы;

айналмалы пеш пен айналмалы тоңазытқыштың жұмысы;

түтін сорғыштар, желдеткіштер, сорғыштар;

ұсатқыштар, диірмендер, електер, жіктеуіштер, пневмокөлік, вибраторлар.

4.6. Иіс деңгейін төмендету техникалары

Иіс шығарындылары жақсы жұмыс істейтін цемент зауытында сирек кездесетін мәселе. Егер шикізат құрамында жылу алмастырғышта қызған кезде жанбайтын, бірақ пиролизге ұшырайтын жанғыш компоненттер (керогендер) болса, онда көмірсутектер шығарындылары пайда болуы мүмкін. Бұл шығарындылар құбырдың жоғарғы жағында "көк тұман" немесе эмиссиялық шлейф ретінде көрінуі мүмкін, ол қолайсыз ауа райында цемент зауытының айналасында жағымсыз иіс тудыруы мүмкін.

Құрамында күкірт бар отынды жағу және / немесе құрамында күкірт бар шикізатты пайдалану иіс шығаруға әкелуі мүмкін (мәселе әсіресе шахта пештерінде жиі кездеседі).

Сонымен қатар шикізат немесе отын ретінде пайдаланылатын қалдықтар иіс шығаруы мүмкін, әсіресе өндірістің әртүрлі кезеңдерінде, мысалы, сақтау және өңдеу. NO_x азайту үшін аммиакты қолданған жағдайда, егер бұл процесс дұрыс басқарылмаса, өндіріс процесінің белгілі бір кезеңінде иіс пайда болуы мүмкін.

Көмірсутектерді шығару кезінде пайда болатын жағымсыз иістерді термиялық күйдіруді, белсендірілген көмір негізіндегі сүзгілерді немесе шикізатты тікелей пештің ыстық аймағына енгізу арқылы болғызбауға болады.

Егер иістің себебі күкірт қосылыстары болса, отынды немесе шикізатты өзгертуге болады.

Шикізат немесе отын ретінде пайдаланылатын қалдықтар, әсіресе дайындау және сақтау сияқты кезеңдерде иістердің пайда болуына әкелуі мүмкін. Мұндай қалдықтарды жинайтын орындар жабық болуы тиіс немесе қалдықтарды сақтайтын арнайы жүйені қолдану қажет.

Иістің шығуы шахталық қайта құю пештерінде әк өндірісінде байқалуы мүмкін, бұл күкіртсутектің шығарылуынан болады. Бұл ішінара қалпына келтіруге және H₂S шығарылуына әкелуі мүмкін қарапайым күкірт формаларының болуына байланысты. Түтін газдарындағы H₂S шығарылуын азайту үшін регенеративті форсаж камерасын пайдалануға болады.

Отын құрамында 30 % кокс және 70 % антрацит пайдаланылған кезде 6 - 9,5 мг/Нм³ мөлшерінде күкіртсутегінің шығарылуы байқалады. Тек антрацит қолданылған жағдайда күкіртсутектің бөлінуі көрінбейтін деңгейден > 1,6 мг/Нм³> дейін төмендейді. Отындағы күкірт мөлшерінің төмендеуі иістердің шығарылуын төмендетуі мүмкін. Жағымсыз иістер отын ретінде пайдаланылатын қалдықтардан туындауы мүмкін. Қалдықтар қоймаларын жабу немесе қалдықтарды сақтауға арналған жүйелерді пайдалану қажет.

4.7. Экологиялық менеджмент жүйесі

Бұл бөлімде қоршаған ортаны қорғауды басқару негізгі операциялардың экологиялық әсеріне байланысты басқару жүйелері мен басқару құралдарының өзара әрекеттесуі ретінде сипатталады. Бұлай болмаған жағдайда ол кешенді тәсілдің мақсатына сәйкес келмейді.

Әрбір нақты объектіде экологиялық менеджмент жүйесін (ЭМЖ) енгізу жүргізілетін қызметтің қоршаған ортаға әсеріне байланысты болады және өндірістік алаң аумағындағы және оның айналасындағы нақты экологиялық жағдайды ескеруге тиіс. Бұл тарауда ЭМЖ енгізу үшін қажетті және цемент өнеркәсібінің өндірістеріне жарамды жалпы қағидалар мен оларға қатысты құралдар ұсынылған.

ЭМЖ – бұл қондырғы операторларына экологиялық мәселелерді жүйелі және айқын негізде шешуге мүмкіндік беретін әдіс. ЭМЖ жалпы басқару жүйесінің және өндірісті операциялық басқарудың ажырамас бөлігін құрған кезде ең ықпалды және тиімді жүйе болып табылады.

ЭМЖ оператордың назарын қондырғының экологиялық сипаттамаларына аударады. Атап айтқанда, қалыпты және стандартты емес пайдалану жағдайлары үшін нақты жұмыс рәсімдерін қолдану арқылы, сондай-ақ тиісті жауапкершілік желілерін анықтау арқылы.

Барлық қолданыстағы ЭМЖ үздіксіз жетілдіру тұжырымдамасын қамтиды, яғни қоршаған ортаны басқару – бұл ақыр соңында аяқталатын жоба емес, үздіксіз процесс. Процестердің әртүрлі схемалары бар, бірақ ЭМЖ көпшілігі ұйымның басқа басқару контекстінде кеңінен қолданылатын PDCA (жоспарлау – жасау – тексеру – орындау) цикліне негізделген. Цикл итеративті динамикалық модель болып табылады, онда бір цикл келесі циклдің басында аяқталады.

ЭМЖ стандартталған немесе стандартталған ("реттелетін") жүйе түрінде болуы мүмкін. ISO 14001:2015 сияқты халықаралық деңгейде танылған стандартталған жүйені енгізу және сақтау, әсіресе сыртқы тексеруден өткен жағдайда, ЭМЖ-ға деген сенімді арттыра алады. Қоршаған ортаны қорғау туралы мәлімдеме және қолданыстағы экологиялық заңнаманы сақтау тетігі арқылы қоғаммен өзара әрекеттесуге байланысты қосымша сенімділікті қамтамасыз етеді. Алайда стандартталмаған жүйелер, егер олар дұрыс жобаланған және енгізілген болса, бірдей тиімді болуы мүмкін.

Стандартталған жүйелер (ISO 14001:2015 ) және стандартталмаған жүйелер негізінен ұйымдарға қолданылады, бұл құжатта ұйымның барлық қызметін қоспағанда, мысалы, олардың өнімдері мен қызметтеріне қатысты ғана тәсіл қолданылады.

ЭМЖ мынадай компоненттерді қамтуы мүмкін:

1) компания мен кәсіпорын деңгейіндегі жоғары басшылықты қоса алғанда, басшылықтың мүдделілігі (мысалы, кәсіпорын басшысы);

2) ұйымның мәнмәтінін айқындауды, мүдделі тараптардың қажеттіліктері мен үміттерін анықтауды, қоршаған орта (және адам денсаулығы) үшін ықтимал тәуекелдермен байланысты кәсіпорынның сипаттамаларын, сондай-ақ қоршаған ортаға қатысты қолданылатын құқықтық талаптарды анықтауды қамтитын талдау;

3) менеджмент арқылы қондырғыны үнемі жетілдіруді қамтитын экологиялық саясат;

4) қаржылық жоспарлаумен және инвестициялармен бірге қажетті рәсімдерді, мақсаттар мен міндеттерді жоспарлау және белгілеу;

5) ерекше назар аударуды талап ететін рәсімдерді орындау:

құрылым және жауапкершілік;

жұмысы экологиялық көрсеткіштерге әсер етуі мүмкін персоналды жұмысқа қабылдау, оқыту, оның хабардарлығы мен құзыреттілігі;

ішкі және сыртқы коммуникациялар;

ұйымның барлық деңгейлерінде қызметкерлерді тарту;

құжаттама (қоршаған ортаға елеулі әсер ететін қызметті бақылау үшін жазбаша рәсімдерді, сондай-ақ тиісті жазбаларды жасау және жүргізу);

тиімді операциялық жоспарлау және процестерді бақылау;

техникалық қызмет көрсету бағдарламасы;

төтенше жағдайлардың қолайсыз (экологиялық) салдарларының әсерін болғызбауды және/немесе азайтуды қоса алғанда, төтенше жағдайларға және ден қоюға дайындық;

экологиялық заңнамаға сәйкестігін қамтамасыз ету;

6) табиғат қорғау заңнамасының сақталуын қамтамасыз ету;

7) жұмыс қабілеттілігін тексеру және келесі іс-әрекеттерге ерекше назар аудара отырып, түзету шараларын қабылдау:

мониторинг және өлшеу,

түзету және алдын алу әрекеттері,

жазбаларды жүргізу,

ЭМЖ-ның жоспарланған іс-шараларға сәйкес келетіндігін және тиісті түрде енгізіліп, қолдау көрсетілетінін анықтау үшін тәуелсіз ішкі және сыртқы аудит;

8) ЭМЖ-ға шолу және оның жоғары басшылық тарапынан үнемі жарамдылығы, жеткіліктілігі және тиімділігі;

9) жыл сайынғы тұрақты экологиялық есепті дайындау;

10) сертификаттау жөніндегі органның немесе ЭМЖ сыртқы верификаторының валидациясы;

11) таза технологияны дамытуды ұстану;

12) жаңа зауытты жобалау кезеңінде және оның бүкіл қызмет ету мерзімі ішінде қондырғыны пайдаланудан шығару мүмкіндігінен қоршаған ортаға әсерді қарау;

13) салалық бенчмаркингті тұрақты негізде қолдану (өз компанияңыздың көрсеткіштерін саланың үздік кәсіпорындарымен салыстыру);

14) қалдықтарды басқару жүйесі.

15) бірнеше операторлары бар қондырғыларда/объектілерде әртүрлі операторлар арасындағы ынтымақтастықты кеңейту мақсатында әрбір қондырғы операторының рөлдері, міндеттері және операциялық рәсімдерін үйлестіру айқындалатын бірлестіктерді құру;

16) ағынды сулар мен атмосфераға шығарындыларды түгендеу.

Осы тәсілге сәйкес экологиялық менеджменттің тиімді жүйесінде мынадай өзара байланысты құрылымдық элементтер бар:

бекітілген экологиялық саясат;

қоршаған ортаны қорғау жөніндегі бекітілген мақсаттар мен міндеттер;

экологиялық аспектілерді сәйкестендіру және бағалау рәсімдері;

экологиялық менеджмент жүйесін қолдауға жауапты персонал (оқыту);

операцияларды басқару;

экологиялық менеджмент жүйесін құжаттамалық қамтамасыз ету;

қызмет нәтижелерін бағалау (мониторинг, өлшеу, талдау және бағалау, ішкі аудит, басшылық тарапынан талдау);

мүдделі тараптардың пікірлерін есепке алу жүйесі (жұртшылық, мемлекеттік қадағалау органдары, өнім берушілер, мердігерлер және т. б.);

түзету және алдын-алу әрекеттері.

Жүйенің жұмыс істеу тиімділігін бағалаудың негізгі қағидаты неғұрлым маңызды экологиялық аспектілерден бастап табиғат қорғау қызметінің нәтижелілігін іс жүзінде үздіксіз жақсартуды және қоршаған ортаға теріс әсерді төмендетуді қамтамасыз ету болып табылады.

Экологиялық менеджмент жүйесін сапа менеджменті жүйесімен (СМЖ) біріктіруге болады, өйткені кейбір аспектілер бірдей немесе ұқсас, біріктірілген менеджмент жүйесімен (БМЖ) немесе онсыз, бірақ ISO 14001 (қоршаған орта мәселелеріне қатысты) негізгі тарауларын ISO 9001 тарауларынан бөлек ұстау ұсынылады (сапа мен клиенттердің нақты мәселелеріне қатысты).

Экологиялық менеджмент жүйесін ұйымдастыру ерікті. Бұл ретте осы қағидат бойынша ұйымдастырылған ЭМЖ енгізу Қазақстанда өзін тиімді жүйе ретінде көрсетті.

Қажет болған жағдайда кәсіпорын сертификаттау органына жүгіну арқылы ЭМЖ-ны сертификаттай алады. Экологиялық менеджмент жүйесін сертификаттау кәсіпорынға нарықта бірқатар артықшылықтар береді және кейде тұтынушылардың және/немесе өнім берушілердің тікелей талабы болып табылады.

Қоршаған ортаға теріс әсерді болғызбау көбінесе технологиялық процесті дұрыс жүргізуге, технологиялық және өзге де өндірістік операцияларды орындауға, сондай-ақ орындалатын жұмыстар мен жауапкершілік деңгейіне сәйкес келетін персоналдың экологиялық қауіпсіздік саласындағы хабардар болуының тиісті деңгейіне байланысты болады.

ЕҚТ жұмысты сапалы орындау және қоршаған ортаны қорғау процесінде өзінің рөлін түсіну үшін персоналдың біліктілігін үнемі арттыруды көздейді. Ол үшін персоналды оқыту процесі бойынша ұйымның стандартын әзірлеу қажет, ол мыналарды көздеуі тиіс:

оқыту кестелері, персоналдың біліктілігін арттыру бағдарламалары (тағылымдамалар, қайта даярлау);

білім беру саласында тиісті лицензиялары бар оқу орындарының базасында оқыту жүргізу;

персоналдың біліміне мерзімді тексеру жүргізу.

4.7.1. Шикізат пен отынның сапасын бақылау, отынның әртүрлі түрлеріне арналған бақылау параметрлері

4.7.2. Өндірістік экологиялық бақылау

Өндірістік экологиялық бақылау (ӨЭБ) экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз етудің негізі болып табылады және қоршаған ортаны қорғау саласындағы талаптарды сақтау мақсатында кәсіпорын оны өз қаржыландыру көздері есебінен дербес жүзеге асырады.

Тұрақты бақылауға жататын кәсіпорындардың ӨЭБ объектілері :

ластағыш заттар (бұдан әрі – ЛЗ) шығарындыларының көздері;

ЛЗ төгінділерінің көздері;

қалдықтардың түзілу көздері мен орналастыру объектілері.

Өндірістік экологиялық бақылауды жүргізудің мақсаттары:

Қазақстан Республикасының экологиялық заңнамасы талаптарының

сақталуын қамтамасыз ету;

шаруашылық және өзге де қызмет процесінде қоршаған ортаны қорғау,

табиғи ресурстарды ұтымды пайдалану және қалпына келтіру жөніндегі іс - шаралардың (бұдан әрі – табиғат қорғау іс-шаралары) орындалуын қамтамасыз ету.

Өндірістік экологиялық бақылаудың негізгі міндеттері:

ҚР экологиялық заңнамасы талаптарының сақталуын бақылау;

табиғи ресурстарды өндіру шарттары мен көлемдерінің сақталуын, оның ішінде табиғи ресурстарды ұтымды пайдалану және қалпына келтіру жөніндегі іс-шаралардың орындалуын бақылау;

белгіленген нормативтердің, қоршаған ортаға жол берілетін әсер ету лимиттерінің және тиісті рұқсаттардың уақтылы әзірленуін және сақталуын; сарқынды суларда жол берілетін және уақытша жол берілетін ЛЗ шоғырлануының нормативтерінің сақталуын; қоршаған ортаға түсетін ЛЗ номенклатурасы мен санын, сондай-ақ көрсетілетін физикалық және биологиялық әсер ету деңгейін есепке алуды; қауіпті қалдықтармен жұмыс істеуді; табиғат қорғау жабдықтары мен құрылыстарын пайдалануды; қоршаған ортаны қорғау жөніндегі іс-шаралардың орындалуын бақылау;

қоршаған ортаны қорғау бойынша құжаттардың жүргізілуін бақылау; қоршаған ортаның жай-күйі және ластануы туралы мәліметтердің уақтылы ұсынылуын; қоршаған ортаны қорғау және табиғатты пайдалану саласында оқытудың, нұсқамалықтың және білімді тексерудің ұйымдастырылуын және өткізілуін бақылау;

қоршаған ортаны қорғау және экологиялық қауіпсіздік саласындағы техникалық регламенттердің талаптарына сәйкестігі.

Өндірістік экологиялық бақылау өндірістік экологиялық бақылау бағдарламасының негізінде жүргізіледі.

ӨЭБ бағдарламасы ішкі пайдаланудың бірыңғай, дербес құжаты ретінде айқындалады және өндірістік экологиялық бақылау мен қоршаған ортаның өндірістік мониторингін жүргізуге арналған нұсқаулық болып табылады.

Құрылымы жағынан өндірістік экологиялық бақылау бағдарламасы екі бөлімді қамтиды:

өндірістік мониторинг.

өндірістік экологиялық бақылау.

Өндірістік мониторинг белгіленген кезеңділікпен объективті деректер алу үшін орындалатын өндірістік экологиялық бақылаудың элементі болып табылады.

Өндірістік экологиялық бақылау кәсіпорынның өндірістік қызметінің экологиялық аспектілерін бақылау жөніндегі әкімшілік-шаруашылық іс-шаралар кешенін (оның ішінде өндірістік мониторинг нәтижелері бойынша) білдіреді.

Қоршаған ортаның өндірістік мониторингі кәсіпорын қызметінің нәтижесінде қоршаған ортаға нақты әсерді айқындау жөніндегі ұйымдастырушылық-техникалық іс-шаралар кешенін білдіреді.

Қоршаған ортаны өндірістік мониторингтеудің міндеті қоршаған ортаның негізгі компоненттерінің: атмосфералық ауаның, су ортасының, топырақ жамылғысының жай-күйінің көрсеткіштерін айқындау болып табылады.

Мониторинг түрлері:

операциялық мониторинг;

қоршаған ортаға эмиссиялар мониторингі;

әсер ету мониторингі.

Операциялық мониторинг (өндірістік процестің мониторингі) қызмет көрсеткіштерінің оны тиісінше жобалық пайдалану және цемент зауытының технологиялық регламентінің шарттарын сақтау үшін орынды деп есептелетін диапазонда екенін растау үшін технологиялық процестің параметрлерін бақылауды қамтиды.

Операциялық мониторинг процесінде табиғат пайдаланудың нақты деректерін (штаттық режимде) белгіленген көрсеткіштермен салыстыру мақсатында кәсіпорын қызметін бақылау жүзеге асырылады:

жер қойнауын пайдалану параметрлерін есепке алу (пайдалы қазбаларды өндіру көлемі);

қайта өңделетін және пайдаланылатын шикізат пен материалдар санын есепке алу;

қалдықтармен жұмыс істеуді есепке алу (түзілу көлемі және жұмыс істеу тәсілдері);

жабдықтың жұмыс уақытын және технологиялық процесс параметрлерін есепке алу;

технологиялық және тұрмыстық қажеттіліктерге тұтынылатын суды есепке алу.

Қоршаған ортаға эмиссиялар мониторингі өндірістік шығындарды, эмиссиялардың саны мен сапасын және олардың өзгеруін бақылауды қамтиды. Цемент өндірісі кәсіпорындары үшін шаруашылық қызметтің ерекшелігін ескере отырып, атмосфералық ауаға эмиссиялар мониторингін және қалдықтар мониторингін жүргізу көзделеді.

Әсер ету мониторингі – бұл кәсіпорынның өндірістік қызметі нәтижесінде қоршаған орта компоненттерінің жай-күйінің өзгеруін бақылау.

Цемент өнеркәсібінің кәсіпорындары үшін олардың қызметінің ерекшелігіне сәйкес атмосфералық ауаның мониторингі әсер ету мониторингінің құраушылары болып табылады.

Цемент өнеркәсібі кәсіпорындары үшін топырақ жамылғысының мониторингін ұйымдастыру көзделмеген.

Қоршаған ортаның өндірістік мониторингін Қазақстан Республикасының техникалық реттеу туралы заңнамасында белгіленген тәртіппен аккредиттелген өндірістік немесе тәуелсіз зертханалар жүзеге асырады.

4.7.2.1. Атмосфералық ауаны қорғау саласындағы өндірістік бақылау

ӨЭБ бағдарламасының "Атмосфералық ауаға эмиссиялар мониторингі" бөлімінде шекті жол берілетін шығарындылардың нормативтерін белгілеу кезінде нормаланатын немесе пайдаланылатын параметрлер мен сипаттамаларға тұрақты бақылау жоспарлануы тиіс:

атмосфераға ЛЗ бөлетін көздер:

атмосфераға ЛЗ шығарындыларының ұйымдастырылған және ұйымдастырылмаған, стационарлық және жылжымалы көздері;

газ тазарту қондырғылары.

Атмосфералық ауаны қорғау саласындағы іс-шаралар бағдарламасында құрылымдық бөлімшенің (алаңның, цехтың немесе басқалардың) нөмірі мен атауы, олар болған жағдайда шығарындылар көздерінің нөмірі мен атауы, ЛЗ, бақылау жүргізу мерзімділігі, сынамаларды іріктеу орындары мен әдістері, пайдаланылатын өлшеу әдістері мен әдістері, шығарындылар көздеріндегі бақылау әдістері (аспаптық) көрсетілген стационарлық шығарындыларды бақылау жоспар-кестесі болуға тиіс.

Цемент өндірісіндегі шығарындылардың басым көздері клинкер пештері, клинкер тоңазытқыштары және құрғақ диірмендер болып табылады.

Бақылаудың жоспар-кестесіне ЛЗ (оның ішінде маркерлік) енгізілуі тиіс стационарлық көздер шығарындыларында болатын және оларға қатысты технологиялық көрсеткіштер, бақылаудың пайдаланылатын әдістерін көрсете отырып, шекті жол берілетін шығарындылар белгіленген стационарлық көздер шығарындыларындағы ЛЗ (аспаптық) көрсеткіштері, сондай-ақ бақылау жүргізудің кезеңділігі технологиялық жабдықтың өзгерген режимде үш айдан астам жұмыс істеу немесе оны жаңа тұрақты жұмыс режиміне ауыстыру және қондырғыны күрделі жөндеуді немесе қайта жаңартуды аяқтау жағдайларын қоса алғанда, әрбір тұрақты шығарындылар көзіне және олар шығаратын ЛЗ-ға қатысты (аспаптық бақылау әдістерімен).

Бақылаудың жоспар-кестесіне Эмиссиялары экологиялық нормалауға жататын ластағыш заттардың тізбесінде көзделген ластағыш заттар кіреді [55].

Дегенмен, ЕО-да және бүкіл әлемде нүктелік көздер атмосферасын бақылаудағы 30 жылдан астам тәжірибеге сүйене отырып, цемент зауыттарынан шығатын газдарды өлшеуге болады.

Жер бетіндегі және атмосфералық ауадағы ластағыш заттардың шоғырлануының өнеркәсіптік кәсіпорындардың (мысалы, цемент зауыты) нүктелік көздерден (мысалы, түтін мұржалары) шығатын шығарындыларымен нақты арақатынасы жоқ. Көптеген басқа параметрлер (атмосфералық жағдайлар, әртүрлі реттегіштерден ластағыш заттар және т.б.) атмосфералық ауадағы ластағыш заттардың концентрациясына әсер етуі мүмкін.

Бақылаудың жоспар-кестесі шығарындылардың әрбір стационарлық көзіне және олар шығаратын ЛЗ қатысты бақылау жүргізудің кезеңділігін (бақылаудың есептік және аспаптық әдістерін) қамтуға тиіс.

Бағдарламаның "Әсер ету мониторингі" бөлімінде шекті жол берілетін шығарындылардың нормативтерін белгілеу кезінде нормаланатын немесе пайдаланылатын параметрлер мен сипаттамаларды тұрақты бақылау жоспарлануы тиіс. Санитариялық-қорғаныш аймағының (СҚА) шекарасында цемент өндіру кәсіпорындары үшін СҚА мөлшері кемінде 1000 м, әк өндіру кезінде кемінде 500 м, Қазақстан Республикасы Денсаулық сақтау министрінің м.а. 2022 жылғы 11 қаңтардағы № ҚР ДСМ-2 бұйрығына сәйкес [56].

Атмосфералық ауаны қорғау саласындағы ӨЭБ бағдарламасында өлшенетін ластағыш заттарды, сынамаларды алу мерзімділігін, орындары мен әдістерін, пайдаланылатын әдістері мен өлшеу әдістемелерін көрсете отырып, атмосфералық ауаның ластануына бақылау жүргізудің жоспар-кестесі болуға тиіс.

Бақылау жоспар-кестесі мыналарды қамтуы тиіс:

әрбір бақылау пунктінің нөмірін көрсете отырып, бақылау пункттерінің географиялық координаттары (СҚА шекарасында кемінде 3 бақылау нүктесінде);

әрбір пунктте бақыланатын ластағыш заттардың тізбесі;

атмосфералық ауадағы ластағыш заттардың концентрациясын анықтау әдістері;

атмосфералық ауа сынамаларын алу кезеңділігі.

Өндірістік экологиялық бақылауды жүзеге асыру кезінде өлшеу объектідегі қолданылатын технологиялар мен өндірістік процестің ерекшеліктерін сипаттайтын ластағыш заттардың шығарындыларына қатысты міндетті түрде жүргізіледі, олардың көмегімен барлық ластағыш заттардың (маркерлік заттардың) мәнін бағалау мүмкін болады.

Цемент өндіруге арналған бақыланатын маркерлік заттардың тізбесі:

қалқыма заттар (тозаң);

азот оксиді (NO);

азот диоксиді (NO₂);

күкірт диоксиді (SO₂);

көміртегі оксиді (CO).

Баламалы отынды пайдаланған жағдайда маркерлік заттардың тізбесі кеңейтілуі тиіс.

Қазақстан Республикасының стандарттарына, сондай-ақ цемент өнеркәсібінде өндірістік экологиялық бақылау жүргізу саласындағы халықаралық стандарттарға сәйкес болу мақсатында келесі ЛЗ қатысты тұрақты мониторинг пен параметрлерді өлшеуді жоспарлау қажет:

өте ұшпа металдар [сынап (Hg) және таллий (Tl)];

HCL және HF – шығарындылардың ағымдағы нормативін растау үшін;

ұшпа органикалық қосылыстар (ҰОҚ), ПХДД және ПХДФ – қалдықтарды шикізат немесе балама отын ретінде пайдалану кезінде.

Бұл жағдайда өлшемдерді орындау мерзімділігін кәсіпорын ӨЭБ бағдарламасы негізінде белгілейді.

Ең жақсы қолжетімді техникалардың талаптарына сәйкес параметрлер мен шығарындыларды тұрақты мониторингтеуді және өлшеуді ұйымдастыру жөніндегі ұсынымдар 4.5-кестеде келтірілген.

4.5-кесте. Параметрлер мен шығарындылардың тұрақты мониторингін және өлшеуін ұйымдастыру бойынша ұсынымдар

Р/с №	Әдіс (жабдық)	Қолданылуы
1	2	3
1	Тозаң шығарындыларын, NO_x, SO₂және CO үздіксіз өлшеу	Күйдіру процестері үшін қолданылады
2	Процестің тұрақтылығын көрсететін процесс параметрлерін – температураны, газдың ылғалдылығын, O₂мөлшерін, ыдырауы және ағыс жылдамдығын үздіксіз өлшеу	Жалпы қолданылады
3	Процестің сындарлы параметрлерін мониторингтеу және тұрақтандыру: араластырылатын шикізаттың біртектілігі, отын беру, тұрақты мөлшерлеу, артық ауа деңгейі	Жалпы қолданылады
4	Селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру технологиясы (SNCR) қолданылған кезде NH₃шығарындыларын үздіксіз өлшеу	Жалпы қолданылады
5	НСl, HF және ЖОК (жалпы органикалық көміртегі) шығарындыларын үздіксіз немесе мерзімді өлшеу	Күйдіру процестері үшін қолданылады
6	Ұшпа органикалық қосылыстар, ПХДД/ПХДФ (полихлорланған дибензодиоксиндер мен дибензофурандар) және металдар шығарындыларын мерзімді өлшеу	Қалдықтарды шикізат немесе баламалы отын ретінде пайдалану кезінде
7	Тозаң шығарындыларын үздіксіз және мерзімді өлшеу	Пеште күйдіру процесі үшін қолданылмайды. Тозаң түзетін процестердің шағын көздері (<10 000 Нм³/сағ) үшін салқындату мен ұсақтаудың негізгі процестерінен басқа, өлшеу жиілігі немесе техникалық сипаттамаларын тексеру технологиялық регламенттің талаптарына негізделуі тиіс.
8	Өлшеулер өндірістік бақылау кестесіне сәйкес жүзеге асырылады

Жүйелі мерзімдік мониторинг (әдетте аккредиттелген сыртқы ұйым іріктейтін және бұдан әрі зертханада талданатын іріктемелі сынамалар) жылына кемінде бір рет мынадай заттар үшін тиісті түрде жүргізіледі:

металдар және олардың қосылыстары (күшән, сүрме, қорғасын, кадмий, хром, кобальт, мыс, марганец, никель, сынап, таллий және ванадий);

диоксиндер мен фурандар;

ЖОК/ҰОҚ;

HCl;

HF;

NH₃ (әсіресе, егер NO_x шығарындыларын азайту үшін SNCR сияқты шығарындылармен күресу әдісі қолданылса).

Мерзімді бақылау қалдықтар шикізат немесе отын ретінде пайдаланылған кезде жоғарыда аталған ластағыш заттар үшін өте маңызды болғанымен, бүкіл әлемдегі көптеген кәсіпорындарда бұл ластағыш заттар кәдімгі шикізат пен қазбалы отынды пайдалану немесе пештің жұмыс жағдайлары нәтижесінде пайда болуы мүмкін.

Бұл осы ластағыш заттардың шығарындылары туралы ауық-ауық біліп тұру маңыздылығының себебі осында. Сонымен қатар пайдаланылған отынға, процестің жағдайына және шығарындылардың маңыздылығына байланысты қосымша өлшеулер қажет болуы мүмкін.

Аспаптық бақылау

Атмосфераға шығарылатын ластағыш заттардың сапалық және сандық құрамын айқындау аккредиттелген зертхана (өз кәсіпорны не шарт бойынша бөгде) жүзеге асыратын тікелей аспаптық өлшеулермен жүзеге асырылады.

Атмосфералық ауаға ЛЗ шығарындыларына өндірістік экологиялық-талдамалық бақылау жүргізу кезінде ластанудың стационарлық көздерінен шығарындылардың сандық және сапалық құрамы анықталады. Өлшеу нәтижелерін бағалау үшін жұмыс параметрлерін (өлшеу жүргізу шарттары) көрсету керек:

айналмалы пештер үшін жұмыс параметрлері: температура, оттегінің мөлшері, қысым, ағын (көлемді ағын) және шығатын газдардың ылғалдылығы;

басқа көздер үшін (ұнтақтағыштар, диірмендер, тиегіштер және т. б.) - температура мен қысым;

белгіленген нормативтерді сақтау;

СҚА шекарасындағы атмосфералық ауаның сапасы.

Біркелкілік және еуропалық деректерге сәйкестік мақсатында ластағыш заттардың шығарындылары бойынша барлық деректер стандартты шарттарға, яғни оттегінің референттік құрамы О₂, айн. % о кезінде 273 К температурада және 101,3 кПа қысымда құрғақ газ ағынына келтірілуі тиіс. Егер газ ағынындағы оттегінің нақты құрамы референттіктен өзгеше болса, онда шығарындылардың шоғырлануын стандартты жағдайға қайта есептеу мынадай формула бойынша жүзеге асырылады:

Сстанд.= Сөлш.21- Ореф.21- Офакт. ,

мұндағы Сөлш.және Сстанд.ағымда және стандартты жай-күйде өлшенген ластағыш заттар шығарындыларының шоғырлануы, мг/Нм³;

Офакт. өлшеу кезіндегі ағындағы оттегінің нақты концентрациясы, айн. %;

Ореф. оттегінің анықтамалық концентрациясы, айн.% : цемент өндірісінде Ореф.= 10 %; әк өндірісінде Ореф.= 11 %.

Газ құбырындағы газдардың өкілдік сынамалары ҚР СТ ISO 10396 стандартына (4.6-кесте) сәйкес экстрактивті және экстрактивті емес әдістермен іріктелуі мүмкін.

Газ құбырындағы газдардың өкілдік сынамалары ҚР СТ ISO 10396 стандартына (4.6- кесте) сәйкес экстрактивті және экстрактивті емес әдістермен іріктелуі мүмкін.

Сонымен қатар басқа халықаралық танылған әдістерді (ISO) қолдануға болады.

Сынамаларды экстрактивті іріктеу әдісі кезінде газ талдағышқа тасымалдау алдында газдар дайындалады: аэрозольдерден, қатты бөлшектерден және басқа да кедергі жасайтын заттардан тазартылады. Сынамаларды экстрактивтік емес іріктеу кезінде өлшеулер орнында жүргізіледі, сондықтан қажетті сүзуді қоспағанда, сынама дайындау кезеңі болмайды.

Өлшемдердің аттестатталған әдістері (әдістемелері) туралы мәліметтер Қазақстан Республикасының өлшем бірлігін қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесінің тізілімінде орналастырылған.

4.7.2.2. Су ресурстарын қорғау және пайдалану саласындағы өндірістік бақылау

Су ресурстарының өндірістік мониторингі болып жатқан өзгерістерді уақтылы анықтау және бағалау, су ресурстарын ұтымды пайдалануға және қоршаған ортаға әсерді жұмсартуға бағытталған іс-шараларды болжау үшін кәсіпорын қызметін бақылау мен байқаудың бірыңғай жүйесін білдіреді.

4.6-кесте. Өнеркәсіптік шығарындылар мен жұмыс аймағының ауасы үшін өлшеулерді орындаудың бақыланатын көрсеткіштері мен әдістемелері

Р/с №	Көрсеткіш	Өлшеулерді орындау әдістемелері және сынау әдістері
1	2	3
1	Сынама алу	ҚР СТ ISO 10396 МВИ № ПЭП-МВИ-002 ПНД Ф 13.1:2:3.25 EN 13284-1 US EPA 1,2
2	Тозаңның болуы (тозаңдану)	ҚР СТ 2.302 ҚР СТ 1517 ҚР СТ 2.297 ҚР СТ ИСО 12141 EN 13284 US EPA 5, 5i,
3	Ағын жылдамдығы	МемСТ 17.2.4.06 ҚР СТ 1517 EN 13284-1 US EPA 1, 2
4	Ағынның қысымы мен температурасы	МемСТ 17.2.4.07 ҚР СТ 1517 EN 13284 US EPA 1, 2
5	ЛЗ концентрациясы: NO_x, CO, SO₂	ҚР СТ 2.297 ҚР СТ 1516 МВИ № ПЭП-МВИ-002 Әртүрлі газ талдағыштарға арналған нұсқаулықтар (паспорттар) EN 14792 ; EN 15058 и EN 14791 EN 15058 и EN 14791 US EPA 7E , US EPA 10 и US EPA 6
6	Ағынның ылғалдығы	МемСТ 17.2.4.08 ҚР СТ 1517 EN 14790 US EPA 4

Су ресурстары жай-күйінің өндірістік мониторингі шеңберінде су тұтыну және су бұру жүйелерін бақылау және қаралатын ауданның су ресурстарына әсер ету көздеріне байқауларды жүзеге асыру, сондай-ақ оларды ұтымды пайдалану көзделеді.

Мониторинг нәтижелері өндірістік қызметті жүзеге асыру кезінде қоршаған ортадағы болып жатқан өзгерістерді уақтылы анықтауға және бағалауға мүмкіндік береді.

Су ресурстары жай-күйінің мониторингі мыналарды қамтиды:

операциялық мониторинг - сарқынды суларды тазарту құрылыстарының жұмысы мен тиімділігін бақылау;

эмиссиялар мониторингі - ағызылатын сарқынды сулардың көлемін және олардың белгіленген лимиттерге сәйкестігін бақылау; сарқынды сулардың сапасын бақылау және сарқынды суларды қабылдағышқа – жинақтағыш тоғанға бұру кезінде олардың РШТ белгіленген нормаларына сәйкестігі;

әсер ету мониторингі – сарқынды суларды қабылдағыш-жинағыш тоған (ластағыш заттардың фондық шоғырлануы) суларының сапасын бақылау.

"Су объектілерін қорғау және пайдалану саласындағы өндірістік бақылау" деген кіші бөлімде нормаланатын параметрлер мен сипаттамаларға тұрақты бақылау жоспарлануға тиіс:

ағынды сулардың түзілуіне байланысты технологиялық процестер мен жабдықтар;

су жинау және пайдаланылатын суды есепке алу орындары;

сарқынды суларды, оның ішінде тазартылған;

сарқынды суларды тазартуға арналған құрылыстар мен кәріз жүйелерінің құрылыстарын;

су тұтыну және су бұру жүйелері;

пайдалануға рұқсат беру құжаттамасы негізінде жүзеге асырылатын жер үсті және жер асты су объектілері, сондай-ақ су қорғау аймақтары мен жағалаудағы қорғау белдеулері аумақтары.

"Су объектілерін қорғау және пайдалану саласындағы өндірістік бақылау" кіші бөлімі мыналарды қамтуға тиіс:

су объектілерінен су ресурстарын алу (алып қою) көлемін есепке алу жөніндегі іс-шаралар;

су ресурстарының жай-күйін бақылаудың жол берілетін ағызу нормативтеріне сәйкес келетін анықталатын ЛЗ мен көрсеткіштердің тізбесімен жоспар-кестесі, сарқынды сулардың сынамаларын іріктеу және талдау кезеңділігі; сынама алу орындары; аттестатталған өлшеу әдістемелерін (әдістерін) көрсету.

Су ресурстарының жай-күйін бақылаудың жоспар-кестесі арнайы су пайдалануға рұқсаттың, су объектілеріне ЛЗ төгуге рұқсаттың немесе су бұру шартының талаптарына сәйкес әзірленеді және сарқынды суларды тазартудың және тұнбаларды өңдеудің барлық кезеңдері мен сатыларындағы тазарту құрылыстары жұмысының тиімділігін технологиялық бақылау жөніндегі іс-шараларды қамтуға тиіс.

ӨЭБ бағдарламасында сарқынды суларды су объектісіне негізгі гидрологиялық фазаларға (су ағындары үшін) және негізгі гидрологиялық жағдайларға (су айдындары үшін) ағызуға (шығаруға) қатысты фондық және бақылау тұстамаларындағы жерүсті суларының сапасына байқауларды жүзеге асыруды көздеу қажет.

Бағдарламада жол берілетін төгіндінің нормативтеріне, уақытша рұқсат етілген төгінділерге сәйкес келетін анықталатын ЛЗ мен көрсеткіштердің тізбесі, жер үсті суларының сынамаларын іріктеу және талдау кезеңділігі, сынамаларды іріктеу орны туралы мәліметтер, сондай-ақ су объектісіне байқау жүргізу кезінде пайдаланылған өлшеулердің аттестатталған әдістемелерінің (әдістерінің) көрсетілуі тиіс.

Су объектісінің фондық және бақылау тұстамаларындағы жер үсті суларының сынамаларын алу және талдау кезеңділігі сарқынды суларды бақылау мерзімдерімен қатар жүргізіледі және талдамалық бақылау кестесімен белгіленеді.

Сарқынды сулардың сынамалары жақсы араласқан ағындардан, мүмкін болатын тіреудің әрекет ету аймағынан тыс алынуы тиіс. Нормативтердің сақталуын бақылау, ЛЗ ағызу массасын есепке алу және есептеу мақсаттары үшін сарқынды сулардың сынамаларын су бұру құрылғыларынан алады. Сарқынды сулардың сынамаларын алу орындары ағызу нүктесіне барынша жақын болуы тиіс.

Сарқынды сулардың сапасын бақылау жеке зертханамен немесе сырттан аккредиттелген зертханамен (шарт негізінде) сынама алу жолымен талдамалық әдіспен жүзеге асырылады.

Өлшемдердің аттестатталған әдістері (әдістемелері) туралы мәліметтер ҚР өлшем бірлігін қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесінің тізілімінде орналастырылған.

4.7.2.3. Қалдықтармен жұмыс істеу саласындағы өндірістік бақылау

"Қалдықтармен жұмыс істеу саласындағы өндірістік бақылау" кіші бөлімінде мынадай нормаланатын параметрлер мен сипаттамаларға тұрақты бақылау жоспарлануы тиіс:

қалдықтардың түзілуіне байланысты технологиялық процестер мен жабдықтар;

кәсіпорынның қарауындағы қалдықтарды тасымалдау, өңдеу, кәдеге жарату, залалсыздандыру жүйелері;

өндірістік алаңда орналасқан және/немесе кәсіпорынның қарауындағы қалдықтарды жинақтау және орналастыру объектілері.

Кіші бөлім қалдықтарды орналастыру объектілерінің аумақтарындағы (олар болған кезде) және олардың қоршаған ортаға әсері шегіндегі қоршаған ортаның жай-күйі мен ластануына мониторинг жүргізу бағдарламасын қамтуға тиіс.

4.7.2.4. Үздіксіз өндірістік бақылау

418 Өтпелі ережелер бабының 16-тармағына сәйкес 2021 жылғы 1 шілдеге дейін пайдалануға берілген объектілерге қатысты Экология кодексінің эмиссиялардың автоматтандырылған мониторингі жүйесінің міндетті болуы туралы талабы 2023 жылғы 1 қаңтардан бастап қолданылады [1].

Алайда I санаттағы объектілер болып табылатын цемент өндіру бойынша кәсіпорындарда ғана "Өндірістік экологиялық бақылау жүргізу кезінде қоршаған ортаға эмиссиялар мониторингінің автоматтандырылған жүйесін жүргізу қағидалары туралы" бұйрыққа сәйкес жалпы шығарындылары жылына 500 және одан да көп т/жыл құрайтын стационарлық көздер үздіксіз өндірістік бақылаудың, яғни ластағыш заттар шығарындыларының көлемін немесе массасын, олардың шоғырлануын өлшеу және есепке алудың автоматты құралдарымен, сондай-ақ ЛЗ шығарындыларының көлемі және/немесе массасы туралы және ЛЗ концентрациясы туралы ақпаратты тіркеу және берудің техникалық құралдарымен жарақталған болуы тиіс [57].

ЛЗ массалық концентрациясын автоматты үздіксіз өлшеу үшін сынама іріктеуде, тасымалдауда және сынаманы дайындауда қажеттілігі жоқ саз талдағыштар пайдаланылады.

Үздіксіз өндірістік бақылауға мынадай ЛЗ жатады: өлшенген заттар (тозаң), NO₂, NO, SO₂, CO. NO_x жиынтық концентрациясын өлшеуге рұқсат етіледі.

Айналмалы пештен шығарылатын шығарындылардағы ластағыш заттардың жаппай шоғырлануын үздіксіз өлшеу Экология кодексінің 418- бабының 16-тармағына сәйкес қоршаған ортаға эмиссиялардың автоматтандырылған мониторингі жүйесі арқылы жүргізілетін технологиялық көрсеткіштерге сәйкестікті растау үшін қажет.

4.8. Энергия тұтынуды төмендету (энергетикалық тиімділік)

4.8.1. Цемент өндіру кезінде энергия тұтынуды төмендету (энергетикалық тиімділік)

Цемент өнеркәсібі энергия ресурстарын тұтынуда жетекші орын алады. Қара және түсті металлургиямен, отын өңдеу және химия өнеркәсібімен қатар, құрылыс материалдарын, соның ішінде цемент өндірісі өнеркәсіптің энергетикалық балансының негізгі компоненттерінің бірі болып табылады.

Цемент саласының энергия сыйымдылығы цемент өндіру тәсіліне байланысты. Негізгі энергетикалық ресурстар отын және электр энергиясы болып табылады.

Цемент өндірісінің энергия тұтынуында жетекші технологиялық процестер электр энергиясы мен отын энергиясын пайдалану арқылы сатылатын ұнтақтау, ұсақтау, күйдіру, араластыру процестері болып табылады. Отынның ұтымды түрлерін және энергия тұтынатын жабдықты дұрыс таңдау, сондай - ақ жылу және масса алмасу процестерін қарқындату проблемасын шешу өндіріс тиімділігін арттырудың маңызды құрамдас бөлігі болып табылады.

4.8.1.1. Жылу энергиясын тұтынуды төмендету

1 тонна клинкерді күйдіруге арналған отынның нақты шығыны негізінен портландцемент өндіру тәсіліне, айналмалы пештің түрі мен конструкциясына, клинкерді өндіру үшін қолданылатын шикізат компоненттері мен шикізат қоспасының химиялық (мысалы, бос немесе байланысқан кремний оксиді) және физикалық (ылғалдылық) қасиеттеріне байланысты.

Энергияны көп қажет ететін – цемент алудың дымқыл тәсілі. Осындай тәсілмен цемент өндіру кезінде отынның өнімсіз шығындары шамамен 75 %-ды құрайды. 1 тонна цемент өндіруге шикізат, қоспалар, отын, су және ауа сияқты 5 тоннадан астам материал жұмсалады [7]. Сондықтан жаңа зауыттар мен жаңғыртылатын жұмыс істеп тұрған кәсіпорындар үшін көп сатылы циклондық жылу алмастырғышы және декарбонизаторы бар цемент өндірудің құрғақ тәсілі тән.

Қазіргі уақытта Қазақстанда цемент өндірудің дымқыл тәсілі мына кәсіпорындарда қолданылады: "Семей цемент зауыты" ӨК" ЖШС, "SAS-Tobe Technologies" ЖШС, "Бұқтырма цемент компаниясы" ЖШС.

[2, 9] келтірілген деректер циклондық жылу алмастырғыштары мен декарбонизаторы бар құрғақ тәсілді пештерді пайдалану кезінде отынның нақты шығыны орташа жылдық мән ретінде 3000 - 3800 МДж/т клинкерді құрайды. Әртүрлі типтегі пештерді пайдалану кезіндегі отын мен жылудың орташа үлестік шығыны 4.7-кестеде келтірілген.

4.7-кесте. Әртүрлі көлемдегі және өндіру тәсіліндегі пештердің клинкерді күйдіруге жұмсайтын отын мен жылудың үлестік шығыны

Р/с №	Пештің түрі, өндіру тәсілі	Жылудың үлестік шығыны, МДж/т клинкер	Отынның үлестік шығыны, кг ш.о./т клинкер
1	2	3	4
1	Циклондық жылу алмастырғыштары және декарбонизаторы бар құрғақ тәсілді пештер	3000–4000	100–135
2	Циклондық жылу алмастырғыштары бар құрғақ тәсілді пештер	3100–4200	105–145
3	Аралас тәсілді (жартылай құрғақ/жартылай дымқыл тәсіл) Леполь пеші	3300–5400	115–185
4	Ұзын құрғақ өндіру тәсілді пештер	до 5000	до 170
5	Ұзын дымқыл өндіру тәсілді пештер	5000–6400	170–220
6	Арнайы цемент өндіруге арналған пештер	3100–6500 және одан жоғары	105–225

Жалпы жағдайда, өндіру тәсілінен басқа, қазіргі заманғы цемент пештерінің жылу энергиясын тұтынуына әртүрлі факторлар әсер етеді: шикізат қасиеттері (мысалы, ылғалдылық, жану), пештің өнімділігі, әртүрлі қасиеттері бар отын және процесс параметрлерінің өзгергіштігі, сондай-ақ осы жабдық қажет болған кезде айналма жүйені пайдалану (жылытқыш бағанының толып кетуін азайту үшін, мысалы, пеш жүйесіндегі хлор мен сульфаттардың жүктемесі тым жоғары болса). Шикізат компоненттерінің бір бөлігін жылумен өңделген өнеркәсіптік қалдықтармен (қож, күл, нефелин шламы және т.б.) ауыстыру, әдетте, күйдіруге жұмсалатын жылу шығынын азайтуға әкеледі. Айналмалы жүйеге жіберілетін пеш газдары көлемінің ұлғаюымен (бұл жабдық қажет болған кезде) клинкерді күйдіруге арналған жылу шығыны артады [9].

Клинкерді күйдіруге арналған жылу шығыны әртүрлі технологияларды енгізу және пеш жүйесінің жұмысын оңтайландыру арқылы азайтылуы мүмкін:

заманауи күйдіру желілері мен тоңазытқыштарды пайдалану;

балама отынды пайдалану (егер олар біртектілік, гранулометрия/өлшем және т. б. тұрғысынан қолданар алдында жақсы дайындалған болса);

шламның ылғалдылығын төмендету;

пештегі клинкердің күйдіру режимін оңтайландыру;

клинкердің минералогиялық құрамы мен құрылымын оңтайландыру;

шикізаттың үлестік шығынын азайту;

цементтегі клинкер үлесін төмендету.

Декарбонизатормен және үшінші деңгейлі ауамен біріктірілген көп сатылы циклондық жылу алмастырғыштары бар пеш жүйесі жаңа зауыттар үшін стандартты және жоғары тиімді технология болып саналады. Кейбір жағдайларда ылғалдылығы жоғары шикізат пайдаланылған кезде үш сатылы циклондық жылу алмастырғышы бар зауыттар жобалануы мүмкін.

Құрғақ және дымқыл өндіру тәсілімен клинкерді күйдіруге нақты жылу шығынын азайту әдістері 4.8 және 4.9-кестелерде келтірілген.

Клинкерді күйдіруге нақты жылу шығынын азайту үшін пеш қондырғысының оңтайлы мәндерге жақын параметрлері бар тұрақты жұмысы маңызды фактор болып табылады.

4.8-кесте. Құрғақ өндіру тәсілімен клинкерді күйдіруге жылу шығынын азайту әдістері

Р/с №	Жабдық	Әдіс
1	2	3
1	Тоңазытқыш	стационарлық бастапқы желтартқыш торы бар заманауи клинкер тоңазытқышын орнату
		ауа ағынының төмен кедергісі бар желтартқышты торды пайдалану
		тордың жекелеген секцияларында салқындататын ауаның мөлшерін бақылауды қамтамасыз ету
2	Пеш	өнімділігі жоғары пештерді пайдалану
		пеш ұзындығының оның диаметріне қатынасын оңтайландыру
		пайдаланылған отынға сәйкес пештің конструкциясын оңтайландыру
		отын жағу жүйесін оңтайландыру
		пештің жұмыс параметрлерінің тұрақтылығы (тарту күші, оттегі деңгейі, негізгі қыздырғыштың жалынының ұзындығы мен формасы, газдың температурасы және т. б.)
		бақылау процесін оңтайландыру
		үшінші ауаны ұтымды және толық пайдалану
		пештегі ауаның қажетті артықтығын қамтамасыз ету
		күйдіру процесінің минерализатор – интенсификаторларын пайдалану
		ауа сорудың төмендеуі
3	Декарбонизатор	гидравликалық кедергіні төмендету
		пештің босағасындағы шикізатты біркелкі тарату
		қақтың аз түзілуі
		шикізат қоспасын қарқынды декарбонизациялау
4	Жылу алмастырғыш	циклондардың гидравликалық кедергісін азайту
		циклондардағы тозаңның деңгейін ұлғайту
		газ өткізгіштердің қималарында шикізатты біртекті тарату
		екі тармақты циклондық жылу алмастырғыштардағы газ бен қатты зат ағындарын біркелкі тарату
		циклон сатыларының санын оңтайландыру (жалпы үш сатыдан алты сатыға дейін)
5	Шикізат және отын	шикізат пен отынның төмен ылғалдылығы
		жоғары калориялы отынның жеңіл жанғыштығы
		пештің қуат тұрақтылығы және материалдың біркелкілігі;
		пешке отын берудің тұрақтылығы және оның біркелкілігі
6	Шикізат диірмендері	диірмендердің жұмысын толық автоматтандырылған басқару

4.9-кесте. Дымқыл өндіру тәсілімен клинкерді күйдіруге жылу шығынын азайту әдістері

Р/с №	Жабдық	Әдіс
1	2	3
1	Пеш	Ішкі жылу алмасу құрылғыларының құрылымы мен орналасуын оңтайландыру
		пеште шлам немесе клинкер сақиналарының болмауы
		отын жағу жүйесін оңтайландыру
		пеш бастарындағы ауа соруды азайту
		пештегі артық ауа коэффициентін азайту
		пештің жұмыс параметрлерінің тұрақтылығы (тарту күші, оттегі деңгейі, негізгі қыздырғыштың жалынының ұзындығы мен формасы, газдың температурасы және т. б.)
		бақылау процесін оңтайландыру
		күйдіру процесінің минерализатор – интенсификаторларын пайдалану
2	Шикізат	шлам сұйылтқыштарын пайдалану немесе табиғи материалдарды техногендік (күл, қож) материалдармен алмастыру арқылы күйдірілетін шикізат шламының ылғалдылығын төмендету

Бұған мыналар арқылы қол жеткізуге болады:

пеш агрегатының жұмыс параметрлерінің қажетті кешенінің үздіксіз компьютерлік мониторинг жүйесін пайдалану;

технологиялық процесті немесе оның жекелеген кезеңдерін автоматты басқару жүйелерін пайдалану;

шикізат қоспасының құрамын оңтайландыру және тұрақтандыру,

оны пешке берудің біркелкілігі;

құрамын оңтайландыру және пешке отын берудің біркелкілігін арттыру;

отынның қайталама түрлерін пайдаланған жағдайда – сипаттамаларды тұрақтандыру, берудің біркелкілігі, пешке қайталама отынды енгізу және жағу тәсілін оңтайландыру.

Баламалы отынды пайдалану жылу энергиясының құнын төмендету үшін елеулі маңызға ие. 4.9-бөлімде қалдықтарды клинкер өндіру үшін отын ретінде пайдалану технологиялары егжей-тегжейлі сипатталған.

Бу мен электр энергиясын қосымша генерациялау арқылы қол жеткізілді.

Төмен температуралы қалдық газдардан энергия өндіру үшін Ранкиннің органикалық циклінің процесі қолданылады. Бұл процесс пентанды жұмыс істейтін дене ретінде қолдануға негізделген, ол суға қарағанда едәуір төмен температурада қарқынды буланып кетеді. Температурасы 275 °C-тан төмен жылу көзін пайдалану кезінде қол жеткізуге болатын жұмыстың қарапайымдылығы, ықшам құрылымы және салыстырмалы түрде жоғары тиімділік деңгейі ерекше жетістік болды.

Сондықтан цемент өндіру процесінен артық жылуды пайдалану арқылы электр энергиясын өндіруді, егер бұл үшін белгілі бір алғышарттар болса, су буын пайдаланатын жылу электр станциялары үшін техникалық мүмкін балама деп санауға болады [2].

Электр энергиясын өндірудің құрылымдық схемасы [57] 4.13-суретте көрсетілген.

Қазіргі уақытта энергияны өндіру үшін ыстық ауаның бір бөлігін пайдаланудың көптеген мысалдары бар. Швециядағы "Слит" цемент зауытында шамамен 6 МВт электр энергиясы өндіріледі. Ленгфурттағы (Германия) цемент зауытында жылу энергиясы шығарындыларының 14 МВт-тан орта есеппен 9 МВт қалпына келтіріледі. Бұл ретте орта есеппен 1,1 МВт электр энергиясы өндіріледі [9]. Dal Engineering Group консорциумының құрамына кіретін DAL Teknik Makina Ticaret ve Sanayi A.S. Түрік компаниясы "Алмалық тау-кен металлургия комбинаты" АҚ-мен келісім-шарт бойынша Өзбекстан Республикасында жылына 1,5 млн. т портландцемент қуатымен құрғақ тәсілді цемент өндіру зауытын салды. Кәсіпорын 2018 жылдың қыркүйегінде пайдалануға берілді. Шерабад зауытының жобасымен бірге электр энергиясын өндіретін шығатын газдардың жылуын кәдеге жарату қондырғысының жобасы әзірленіп, іске асырылды.

Жылу қалдықтарын клинкер тоңазытқышынан қалпына келтіруге және кәсіпорынды ыстық сумен қамтамасыз етуге болады. Көп жағдайда қазандық тозаң жинағыштан кейін орналасады, ол электрсүзгі ретінде қолданылады. Бұлай болмаған жағдайда, абразивті тозуға төзімді қазандықтың арнайы түрін қолдану керек, сонымен қатар қазандықтан кейін тазартқыш құрылғыны (қапшық сүзгіқапшық сүзгі) орнату керек.

Неғұрлым тиімді жылу алмастырғыш пен клинкер тоңазытқышын орнатқан кезде артық жылу азаяды және экономикалық тұрғыдан алғанда, қосымша энергия өндірісі тиімсіз болуы мүмкін, әсіресе материалды кептіру процесі үшін негізгі жылу қажет болған кезде. Сондықтан энергияны өндіруге арналған пеш пен клинкер тоңазытқышынан жылуды қалпына келтіру мүмкіндігі барлық мүмкін жағдайларды ескере отырып, әр жағдайда бағалануы керек. Экономикалық төлем қабілеттілігі жергілікті жағдайларға, электр энергиясының құны мен зауыттың қуатына байланысты болуы мүмкін.

Сонымен қатар жабдықтың жоғары құны электр энергиясын өндіру туралы шешім қабылдауға айтарлықтай әсер етеді. [2] деректері бойынша, Ленгфуртте өндірілетін қуаттың 1 МВт құны Германияда 3 миллион еуродан асады. Сондықтан Қазақстанда электр энергиясының төмен құнын ескере отырып, мұндай жабдықты пайдалану ұзақ мерзімді өтелуіне байланысты қиын болады.

4.8.1.2. Электр энергиясын тұтынуды төмендету

ИКЖ 6-2015 сәйкес электр энергиясын үлестік тұтыну шекаралары мыналарды құрайды:

дымқыл тәсілді өндіру зауыттары үшін100 – 135 кВт∙сағ/т цемент;

құрғақ тәсілді өндіру зауыттары үшін 110 – 140 кВт∙сағ/т цемент.

ЕО BREF-те бұл көрсеткіш нормаланбайды. BREF CLM [2] сәйкес Еуроодақ кәсіпорындарының құрғақ өндіру тәсілімен электр энергиясын тұтыну мөлшері 90-нан 150 кВт.с/т цементке дейін ауытқиды.

Цемент өндірісіндегі негізгі энергия тұтынатын жабдықтар - клинкер мен пайдаланылған шикізатты ұнтақтайтын диірмендер, сорғыш желдеткіштер және түтін сорғыштар. Цемент кәсіпорнының шамамен энергия тұтыну құрылымы 4.14-суретте көрсетілген.

Электр энергиясын пайдалануды қуатты басқару жүйелерін орнату және клинкерді ұсақтауға арналған жоғары қысымды роликті диірмендер, ауыспалы жылдамдықты желдеткіштер сияқты энергетикалық тиімді жабдықты қолдану арқылы, сондай-ақ кейбір жағдайларда ескірген шикізат диірмендерінің түрлерін жаңаларына ауыстыру арқылы азайтуға болады. Жақсартылған басқару жүйесін қолдану және ауа соруды азайту электр энергиясын тұтынуды оңтайландыруға мүмкіндік береді [2]. Сорудың болмауы түтін сорғыштармен сорылатын ауа көлемін азайтады, осылайша олардың энергия тұтынуын азайтады.

Электрмен басқарылатын жүйелерді оңтайландыруға байланысты энергияны үнемдеу мәліметтері "Best Available Technique Reference Document on Energy Efficiency" анықтамалығында [50] келтірілген. 4.15-суретте реттелетін желдеткіш жетегін пайдалану кезінде энергияны үнемдеу кестесі көрсетілген.

Цемент саласында қуатты басқару жүйелерін қолданудың негізгі бағыттары [58]:

айналмалы пештің жетегі. Әдетте, айналмалы пештің негізгі жетегі –фазалық роторлы қозғалтқыш және жылдамдықты реттеудің бірнеше сатысы.

Бұл схемада көптеген байланыс топтары бар, бұл тозаңның жоғарылауы жағдайында қондырғының сенімділігіне теріс әсер етеді. Балама – төмен вольтты қозғалтқышы бар жиілік түрлендіргіші бар шешім.

Таспалы қоректендіргіш. Диірменнің тиімділігі жүктеме дәрежесіне байланысты: жүктеме жеткіліксіздігі және шамадан тыс жүктеме процестің бұзылуына әкеледі. Берілген режимді бақылау жиілік жетегін қолдануды қамтамасыз етеді. Оның функционалдығы сонымен қатар алынған материалдың сапасын жоғары дәлдікпен реттеуге мүмкіндік береді.

Шлам сорғысы. "Сібір цементі" холдингінің құрамына кіретін "ТимлюйЦемент" ЖШҚ тәжірибесі көрсеткендей, электр энергиясын үнемдеу 30 %-ға жетеді.

Шойын торлы тоңазытқыштың желдеткіші. Жиілік түрлендіргіші клинкердің температурасын бақылау процесін жеңілдетеді. Реттеуді автоматтандыру суық ауаның біркелкі жеткізілуін қамтамасыз етеді және желдеткіш қозғалтқыштың қуат тұтынуын азайтады. Мысалы, "Волга" түріндегі тоңазытқыш үшін ауаны 312 кВт жетегі бар желдеткіш ысырмалардың көмегімен жеткізді. Жиілік түрлендіргіші 55 - 75 кВт асинхронды қозғалтқыштарды орнатуға және клинкердің салқындауын оның қозғалу жылдамдығына және тордағы қабаттың қалыңдығына байланысты басқаруға мүмкіндік берді. Бұл жағдайда энергияны тұтыну бірнеше есе азайды.

Пеш тоңазытқышының оттығының жетегі. Жиіліктің реттелетін жетегі айналмалы пештен шығатын клинкердің көлеміне байланысты торлардың жылдамдығын анықтайды. Құрылғы айналу жылдамдығына қарамастан қозғалтқыш білігінде қажетті сәтті қолдайды.

Цемент пештерінің түтін сорғыштары мен тоңазытқыштардың жалпы желдеткіштерін қамтитын түтін сорғыштар мен желдеткіштердің жетегі. Реттелетін жетектің арқасында электр энергиясын едәуір үнемдеу мүмкіндігі электр қозғалтқыштарының жеткілікті жоғары қуаттылығымен байланысты және егер тартқыш машиналардың жұмысын реттеудің қолданылатын әдісі біліктің тұрақты жылдамдығымен дроссель және шибер реттеу болса.

Әртүрлі қуатты қозғалтқыштарға арналған жобалау және монтаждау жұмыстарын есепке алмағандағы жиілік реттегішінің болжамды құны 4.10-кестеде келтірілген.

4.10-кесте. Әртүрлі қуатты қозғалтқыштарға арналған жобалау және монтаждау жұмыстарын есепке алмағандағы жиілік реттегішінің құны [59]

Р/с №	Атауы	Электр қозғалтқышының қуаты, кВт
Р/с №	Атауы	320	400	500	630	800	1000
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Жиілік-реттелетін жетектің болжамды құны, мың тг.	35 090	36 250	37 584	42 630	47 618	48 720

Жабдықтың жұмыс режиміне байланысты электр энергиясын үнемдеу 20 – 40 % жетуі мүмкін. Реттелетін жетектерді енгізу цемент өндіру процесін толық автоматтандыруға мүмкіндік беретінін атап өткен жөн. Технологиялық процестерді автоматтандыру электр тұтынуды төмендетуден басқа, отынды үнемдеуге және шығарылатын өнімнің сапасын арттыруға әкеледі.

Цемент кәсіпорнының энергия тұтынуы кәсіпорында қолданылатын диірмендердің түріне байланысты болады. Электр энергиясын тұтыну ұсақталған материалдың сипатына және оны ұнтақтау процесінің ерекшеліктеріне байланысты. Кейбір жағдайларда энергияны тұтынуды азайтуға ескі шикізат диірмендерін жаңаларына ауыстыру арқылы қол жеткізуге болады. Мысалы, соңғы жылдары Claudius Peters фирмасының жаңа конструкциясының көп білікті тісті ұсатқышы кеңінен тарала бастады [7]. 4.11-кестеде клинкер үшін көп білікті ұсатқышты қолданудың тиімділігі көрсетілген.

Ұнтақтау кезінде энергияны тұтынуды азайту үшін цемент ұнтақтау күшейткіштері кеңінен қолданылады. Цементті ұнтақтау процесін күшейткіш ретінде катион белсенді қосылыстар – техникалық лигносульфонаттар (ЛСТ), триэтаноламин (ТЭА), 1:3 – 1:5 қатынасында триэтаноламиннің ЛСТ-мен қоспалары, сондай-ақ соапсток, лигнин, мылонафт кеңінен қолданылды. Цемент массасының 0,015 - 0,03 % мөлшерінде ТЭН енгізу кезінде диірмендердің өнімділігі 15 - 35 %-ға артады, электр энергиясының меншікті шығыны 10 – 30 %-ға төмендейді. Цемент ұнтақтау процесін көмір, күйе (0,3 %), кокс тозаңы (2 – 3 %), трепел (1 – 2 %) қоспалары күшейтеді.

4.11-кесте. Клинкер үшін көп білікті ұсатқышты қолданудың тиімділігі

Р/с №	Параметрлердің атауы	Ұсатқыштар үшін мәндер
Р/с №	Параметрлердің атауы	балғалы	білікті
1	2	3	4
1	Жетек түрі	механикалық	гидравликалық
2	Клинкер температурасы	<350 °С	<800 ^оС
3	Айналу жиілігі	367 айн/мин	4 айн/мин
4	Айналмалы жылдамдық	25 м/с	0,07 м/с
5	Ұсақтау элементтерін тұтыну	300 г/т	4 г/т
6	Электр энергиясының шығыны	0,9 кВт· сағ/т	0,3 кВт· сағ/т
7	Жөндеуаралық кезең	100 %	>300 %

Киев политехникалық және Қазақ химия-технологиялық институттарындағы тұтқыр материалдардың химиялық технологиясы кафедраларында орындалған зерттеулер нәтижесінде Қазақстан мен Украинаның цемент зауыттарында цементті ұнтақтау күшейткіштері әзірленіп, енгізілді, бұл диірмендердің өнімділігін 14 – 20 %-ға арттыруға, электр энергиясының меншікті шығынын азайтуға мүмкіндік берді [7].

4.8.2. Әк өндіру кезінде энергия тұтынуды төмендету

Әктастың/доломит/бордың көмірсіздену процесі эндотермиялық болып табылады және энергияның айтарлықтай мөлшерін тұтынады. Әк өндірісінің өзіндік құнында шығындардың жартысынан көбі электр энергиясы мен отын шығындарын құрайды.

Әк өндірісіндегі энергетикалық ресурстар шығындарының құрылымы цемент саласындағы жылу және электр энергиясы шығындарының құрылымына сәйкес келеді.

4.8.2.1. Жылу энергиясын тұтынуды төмендету

1 т әк өндіру үшін орта есеппен 3,2 ГДж жылу пайдаланылады. Доломит әктастары төменгі температурада күйіп кетеді, сондықтан тұтынылатын жылу мөлшері 5 %-дан 10 %-ға төмен [60].

Әк өндіру кезінде отынның нақты шығыны көптеген факторларға байланысты. Оның ішінде негізгілері мыналар:

пештің түрі мен конструкциясы;

қыздырғыш құрылғының түрі мен конструкциясы;

әктастың/доломиттің диссоциациялану дәрежесі (күйдіру дәрежесі);

шикізаттың гранулометриялық құрамы;

күйдірілетін материал шығыны (тозаңайдау, шашыранды);

дымқылдылық.

80 % тең CaO + MgO құрамы бар 2-сұрыпты әк алу үшін жылу мен шартты отынның үлестік шығыны 4.12-кестеде келтірілген.

Құрамында белсенді CaO + MgO бар, 80 %-дан бір жағына немесе басқа жағына қарай ерекшеленетін әк өндіру кезіндегі шартты отынның үлестік шығыны мынадай формула бойынша айқындалады:

qф=qо Аф80 кг/кг.

3-бөлімде Қазақстан Республикасының кәсіпорындарында әртүрлі конфигурациялы пештерді пайдалану мысалдары келтірілген.

Жылу энергиясын тұтынуды азайту үшін қолданыстағы пештерді модернизациялауды қолдануға болады. Сонымен қатар конструкция ерекшеліктеріне, қаржылық шығындарға және қойылған міндеттерге байланысты пештің қосалқы бөлшектерін де, негізгі құрылымдық элементтерін де жетілдіруге болады [2].

Мысалы:

түтін газынан жылуды қалпына келтіру немесе отынның кең спектрін пайдалану үшін ұзын айналмалы пешке жылу алмастырғыш орнатылады;

түтін газының жылуын әктасты кептіру үшін немесе әктасты ұнтақтау сияқты басқа процестер үшін пайдалану;

кейбір жағдайларда, шахта пеші экономикалық тұрғыдан жарамсыз болған кезде, оны жаңарту керек, мысалы, айналмалы шахта пешінде айналдыру немесе екі шахта пешін параллель материал ағынымен қалпына келтіретін пешке біріктіру арқылы. Мұндай модернизация пештің конструкциясы, оны тасымалдау және сақтау үшін әктас жүктеу жүйесі сияқты қымбат элементтердің жұмысын ұзартады;

ерекше жағдайларда, отын шығынын азайту үшін, оны жылу алмастырғышпен қосу арқылы айналмалы пештің ұзындығын қысқартқан жөн.

4.12-кесте. Әк алу үшін жылу мен шартты отынның үлестік шығыны

Р/с №	Пештің түрі	Әктің 1 тоннасына шартты отынның үлестік шығыны, т/т		Әктің 1 тоннасына жылудың үлестік шығыны, ГДж/т
Р/с №	Пештің түрі	Мин.	Макс.	Мин.	Макс.
1	2	3	4	5	6
1	Көмірмен жұмыс істейтін шахта пештері	0,125	0,155	3,7	4,6
2	Табиғи газбен жұмыс істейтін шахта пештері	0,158	0,204	4,6	6,0
3	Пеш артында жылу алмастырғышы бар айналмалы пештер	0,200	0,260	5,9	7,7
4	Құрғақ тәсілмен жұмыс істейтін ұзын айналмалы пештер	0,210	0,245	6,2	7,2
5	Дымқыл тәсілмен жұмыс істейтін ұзын айналмалы пештер	0,240	0,315	7,0	9,2

4.13-кестеде әк өндірісінде отын ресурстарын тұтынуды төмендетудің негізгі әдістері берілген [2].

4.13-кесте. Әк өндірісінде отын ресурстарын тұтынуды төмендетудің негізгі әдістері

Р/с №	Пештің құрылымдық элементі	Сипаттамасы	Пеш түрлері*
Р/с №	Пештің құрылымдық элементі	Сипаттамасы	1	2	3	4	5
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Отынды жағу жүйесі	Өнімнің температуралық профиліне сәйкес келетін тиімді реттелетін оттықтарды пайдалану	Х	Х
		Жанудың және ауаның артық коэффициентінің "он-лайн" мониторингі	Х	Х
		Түтін газын талдау үшін жануды бақылау			Х	Х	Х
		Отынды қалдықтармен араластыруға мүмкіндік беретін икемді отын жағу жүйесін пайдалану	Х	Х	Х	Х	Х
2	Тоңазытқыш	Ауаның таралуын және әктің жүктелуін біркелкілендіруге, осылайша ауа шығынын азайтуға мүмкіндік беретін тиімді тоңазытқыш	Х	Х	Х	Х	Х
3	Түтін газдарының құрылымы	Жылу энергиясын рекуперациялау	Х
4	Материалдарды бақылау	Процесс шарттарына сәйкестігін бақылау үшін отын мен материалдарды үнемі іріктеу	Х	Х	Х	Х	Х
4	Материалдарды бақылау	Түйіршік өлшеуді бақылау және қайта елеу үшін отынды, шикізатты және ағыс жылдамдығын бақылауға арналған сенімді таразылау / өлшеу жабдығын орнату	Х	Х	Х	Х	Х
5	Пеш	Жылу алмасуды жақсартуға және стратификацияны азайтуға арналған ішкі отқа төзімді құрылғылар	Х	Х
		Қабырғадан жылу шығынын азайту үшін жылу оқшаулағышын орнату	Х	Х	Х	Х	Х
		Пештің басы мен тиеу аузын нығыздау арқылы ауа соруды төмендету	Х	Х
		Шұңқырларды үнемі тазарту			Х	Х	Х
6	Пеш режимдерін басқару	Пештің басындағы тартқышты, ауаның артығын, отын шығынын, пештің айналымын автоматтандырылған бақылау жүйесі	Х	Х
6	Пеш режимдерін басқару	Процестің негізгі параметрлерін бақылау жүйелері	Х	Х	Х	Х	Х
7	Жылу алмастырғыш	Жылу алмастырғыштағы қысым шығынын азайту		Х

* пештердің шартты белгіленуі: 1 – ұзын айналмалы, 2 – пеш артында жылу алмастырғышы бар айналмалы, 3 – параллель материал ағынымен регенеративті, 4 – шахталық сақиналы, 5 – шахталық қайта құю пештері және басқа конструкциядағы пештер.

4.8.2.2. Электр энергиясын тұтынуды төмендету

Әк өндірісінде электр энергиясының негізгі тұтынушылары пештер, тоңазытқыштар, түтін сорғыштар, тазарту жабдықтары, конвейерлер мен скипті көтергіштер, ұнтақтағыштар мен диірмендердің жетектері болып табылады.

Әртүрлі үлгідегі (конструкциядағы) пештермен 1 т әк өндіруге жұмсалатын электр энергиясының үлестік шығыны 4.14-кестеде келтірілген.

Энергия ресурстарының үлестік шығынын төмендету үшін қолданылатын негізгі әдістер:

электр энергиясын тұтынуды басқару жүйелерін пайдалану;

түйіршіктері оңтайлы өлшелген әктасты пайдалану;

ұнтақтау тиімділігі жоғары және басқа да жабдықтарды пайдалану.

Электр қозғалтқышының қуатын басқару жүйелерін пайдалану кезінде жабдықтың жұмыс режиміне байланысты электр энергиясын үнемдеу 20 – 40 % жетуі мүмкін. Реттелетін жетектермен жабдықталған негізгі жабдық - тарту желдеткіштерінің жетегі, пеш жетектері және басқа жабдықтар.

4.14-кесте. Әртүрлі үлгідегі (конструкциядағы) пештермен 1 т әк өндіруге жұмсалатын электр энергиясының үлестік шығыны

Р/с №/	Пештің түрі	Өлшем бірлігі	1 т әк өндіруге жұмсалатын электр энергиясының үлестік шығыны
Р/с №/	Пештің түрі	Өлшем бірлігі	мин.	макс.
1	2	3	4	5
1	Шахталық қайта құю пештері	кВт. сағ/т	7	22
2	Екі шахталы регенеративті	кВт· сағ/т	22	40
3	Пеш артында жылу алмастырғышы бар айналмалы пеш	кВт· сағ/т	22	58
4	Ұзын айналмалы пештер	кВт· сағ/т	20	60

Жоғары құнын ескере отырып, мұндай жетектерді пайдалану қажеттілігі әр жағдайда жеке анықталады және белгілі бір жетектің жұмысын реттеу дәрежесіне байланысты болады.

Айта кету керек, қуатты басқару құрылғыларын пайдаланбай, өндірісті автоматтандырылған басқарудың толыққанды жүйесін ұйымдастыру мүмкін емес. Технологиялық процестерді автоматтандыру электр тұтынуды төмендетуден басқа, отынды үнемдеуге және шығарылатын өнімнің сапасын арттыруға әкеледі.

Әк өндірісінде энергияны тұтыну ұнтақтау және жіктеу жабдықтарының түріне, сондай-ақ алынған фракцияның мөлшеріне байланысты. Мысалы, 10 – 20 мм мөлшеріне дейін әк ұсақтағанда, энергияны тұтыну дайын өнімнің тоннасына 0,7 – 4 кВт құрайды, 1 мм аз фракцияға дейін ұсақтағанда – 10 – 40 кВт [63].

Ескі ұнтақтау жабдықтарын қазіргі заманғы жабдыққа ауыстыру электр энергиясын тұтынуды төмендетеді. Мысалы, Германияда кәдімгі диірмендерді жоғары қысымды роликті диірмендермен ауыстырған кезде, әкті ұнтақтау үшін электр энергиясының шығыны 2,5 кВт. сағ/т сөндірілмеген әкке дейін азайған [2].

4.9. Қалдықтарды пайдалану

4.9.1. Жалпы аспектілер

Қалдықтардың әртүрлі түрлері цемент өндірісіндегі табиғи шикізат пен қазбалы отынды алмастыра алады және бір жағынан табиғи көздердің сақталуына, екінші жағынан материалдық және энергия шығындарының төмендеуіне ықпал етеді. Сонымен қатар мұндай материалдар мен отын балама деп аталады.

Қалдықтарды пайдалану (жою) процесінің маңызды көрсеткіштерін келесідей қорытындылауға болады:

айналмалы пештердегі максималды температура шамамен 2000 °C (негізгі қыздырғыш, жалын температурасы);

айналмалы пештерде шамамен 1200 °C температурада газдардың болу уақыты кемінде 8 С;

айналмалы пештің агломерация аймағында материалдың температурасы шамамен 1450 °C құрайды;

айналмалы пештегі тотықтырғыш газ атмосферасы;

екінші күйдіру жүйесінде газдардың болу уақыты 2 C-тан асады, 850 ^оС- тан жоғары температурада; декарбонизаторда газдардың болу уақыты одан да көп және температура жоғары;

екінші күйдіру жүйесіндегі немесе декарбонизатордағы тұрақты температура 850 ^оС;

жану жағдайларының тұрақтылығы және жоғары температура мен ұзақ уақытқа байланысты тербелістердің болмауы;

жоғары температура мен ұзақ уақыт тұру әсерінен органикалық ластағыштардың ыдырауы,

сілтілік реагенттерде HF, HCl, SO₂сияқты газ компоненттерінің адсорбциясы;

жоғары ауыр металл байланыстыру сыйымдылығы;

полихлорланған дибензодиоксиндер мен фурандардың синтезіне ықпал ететін температуралық интервалда шығатын газдардың уақыты қысқа болу;

клинкер құрамындағы отын күлін толық кәдеге жарату, демек, материалды шикізат компоненті ретінде қайта пайдалану және қосымша энергия үнемдеу;

клинкер матрицасына ауыр металдарды химиялық-минералогиялық байланыстырудың жоғары деңгейі;

енгізілген қалдықтар портландцемент клинкер минералдарына толығымен байланысады; қажетсіз элементтердің концентрациясы жоғарылаған кезде жүйеден тозаңды кетіру үшін айналма жолды орнатуға болады.

Қалдықтардың әртүрлі түрлері шикізат және/немесе отын ретінде қолданылуы мүмкін болғандықтан, оларды қолдану туралы шешім қабылдамас бұрын, оларды дайындаудың технологиялық процестерін алдын-ала сұрыптау және талдау сияқты оларды пайдаланудың негізгі принциптері қарастырылуы керек. Клинкердің стандартты сапасын сақтау үшін қалдықтардың клинкер түзілу процестеріне әсері туралы алдын-ала зерттеулер жүргізілуі керек, өйткені отын жағылған кезде пайда болған күл клинкер матрицасына толығымен еніп, клинкердің фазалық құрамын өзгертеді. Белгілі бір зауытта қандай қалдықтарды пайдалану туралы түпкілікті шешім бірдей болуы мүмкін емес.

Қарау және шешім қабылдау клинкерді өндіру процесіне, күйдіру режимдеріне, шикізат материалдары мен отынның құрамына, қалдықтарды өндіріске беру тәсілдеріне, шығатын газдарды тазартудың пайдаланылатын технологиясына, қалдықтарды басқару проблемалары жөніндегі деректерге негізделуі тиіс.

Әдетте, цемент пеші үшін отын және/немесе шикізат ретінде қабылданған қалдықтар үшін қалдықтардың калория мөлшері мен қалдықтардағы минералды бөліктің мөлшерін ескеру қажет. Бұдан басқа, қалдықтардың көлемі мен санаттары, сондай-ақ олардың физикалық және химиялық құрамы, сипаттамалары мен ластағыш қоспалары ескерілуі тиіс. Цемент өнеркәсібі пайдаланатын отын ретінде пайдаланылатын қалдықтар әдетте алдын-ала өңделетін қалдықтардан арнайы таңдалған бөлік болып табылады, мысалы, ұсақталады, араластырылады, ұсақталады, гомогенизацияланады және тиісті сападағы материалға енеді. Қалдықтарды қалпына келтіру әдетте қалдықтарды алдын ала өңдейтін арнайы зауыттарда жүзеге асырылады.

Шикізат ретінде пайдаланылатын қалдықтар, әдетте, пешке қарапайым шикізат жеткізілетін жерде, мысалы, шикізат қоспасын беретін жерде беріледі.

Отынды цемент пешіне енгізу үшін әртүрлі қуат нүктелерін қолдануға болады. Бұл нүктелерді отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтарды беру үшін де пайдалануға болады. Пешті отынмен жабдықтау әдісі өте маңызды екенін атап өткен жөн, өйткені ол шығарындыларға әсер етуі мүмкін. Жанармай негізгі оттық арқылы берілгенде, пештің жоғары температура аймағынан өткенде қалдықтар ыдырайды. Басқа отын беру нүктелеріне қатысты, бұл жағдайларда температура мен тұру уақыты пештің дизайнына және оның жұмысына байланысты екенін атап өтуге болады.

Негізгі оттық арқылы берілетін қалдықтар 2000 °C-қа дейін жоғары температурада бастапқы жану аймағында ыдырайды. Екінші жанарғыға, алдын ала қыздырғышқа немесе декарбонизаторға жіберілетін қалдықтар төмен температурада жағылады, бұл хлоры бар органикалық заттарды ыдырату үшін әрдайым жеткіліксіз. Пештің суық бөлігіне немесе пештің бөлек бөлігіне берілетін материалдағы ұшпа заттар ұшып кетуі мүмкін. Бұл компоненттер бастапқы жану аймағынан өтпейді және оларды ыдыратуға немесе цемент клинкеріне біріктіруге болмайды. Сондықтан құрамында ұшпа металдар (сынап, талий) немесе ұшпа органикалық компоненттері бар қалдықтарды пайдалану қалдықтарды кіру нүктелерін дұрыс пайдаланбаған кезде бұл қосылыстардың шығарындыларының жоғарылауына әкелуі мүмкін. Шығарындылардың көбеюін болғызбау үшін құрамында төмен температуралы ұшпа заттар (мысалы, көмірсутектер) бар мұндай қалдықтар пештің жоғары температуралық аймағына берілуі керек.

4.9.2. Қалдықтарды шикізат материалдары ретінде пайдалану

Қалдықтардың шикізат ретінде химиялық жарамдылығы маңызды фактор болып табылады: олар өндірілген клинкердің қажетті құрамын қамтамасыз етуі керек. Бастапқы қажетті химиялық қосылыстар құрамында әк, кремний, алюминий және темір, сондай-ақ күкірт, сілтілер және химиялық құрамына сәйкес топтарға жіктелуі керек басқа элементтер бар материалдар болып табылады. Қалдықтарды пайдаланған кезде қалдықтардың құрамындағы оксидтер шикізатты күйдірудегі сияқты күйдіру процесінде клинкерге қосылады. Олардың құрамында шикізат сияқты кальций (CaO), кремний (SiO₂), алюминий (Al₂O₃) және темір (Fe₂O₃) оксидтері бар. Электр станциясының күлі (ұшатын күл), домна пеші және басқа қож, белит шламы және басқа материалдар табиғи шикізатты ішінара алмастыра алады.

Күл клинкерді алу кезінде шикізат ретінде (негізінен алюминий оксиді бар компонент ретінде) және цемент өндіру кезінде ұнтақтау кезінде қоспа ретінде пайдаланылуы мүмкін. Ол портландцемент клинкерінің 50 % алмастыра алады. Сонымен қатар гипс өндірісінің заманауи жанама өнімдерін сульфат компоненті ретінде қолдануға болады. 4.15-кестеде химиялық құрамына сәйкес әртүрлі топтарға бөлінген шикізат ретінде қолданылатын қалдықтар көрсетілген.

4.15-кесте. Цемент пештерінде шикізат материалдары ретінде пайдаланылуы мүмкін химиялық құрамы бойынша жіктелген қалдықтар тізімі көрсетілген ([61] сілтеме бойынша)

Р/с №	Шикізат материалдары тобы	Шикізат материалдары ретінде қолданылатын қалдықтар
1	2	3
1	Са топ	Өнеркәсіптік әк (әктас қалдықтары) Әк шламы Кальций карбидінің шламы Ауыз суды тазартудың тұнбасы
2	Si топ	Қалыпқа құю құмы Құм
3	Fe топ	Домна және конверторлық қож Пирит өртенділері Синтетикалық гематит Қызыл шлам
4	Al топ	Өнеркәсіптік шламдар
5	Si-Al-Ca топ	Ұшпа күл Қож
5	Si-Al-Ca топ	Ұсақтаудың ұсақ кесінділері, жер (топырақ)
6	S топ	Өнеркәсіптік гипс қалдықтары
7	F топ	CaF₂, сүзгіден кейінгі шламдар

Жекелеген техногендік материалдардың сипаттамасы және оларды қолдану тиімділігі [9] сілтеме бойынша 4.16-кестеде келтірілген.

Портландцемент клинкер цементтің гидравликалық қасиеттерін анықтайтын белгілі бір құраммен сипатталады. Бұл қажетті клинкер құрамын алу үшін барлық шикізат пен отын күлін минералдық құрамға және қоректену жылдамдығына мұқият сәйкестендіру керек екендігін білдіреді.

4.16-кесте. Техногендік материалдарды қолданудың тиімділігі

Р/с №	Материал	Мазмұны, %					Ықтимал енгізу, клинкерге %	Шектеу бойынша	Отынды үнемдеу, кут/т кл.
Р/с №	Материал	CaO	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	ЖЗ^*	Ықтимал енгізу, клинкерге %	Шектеу бойынша	Отынды үнемдеу, кут/т кл.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Белитті (нефелинді)	6	0	3	3	-	75 (қожға)	SiO₂	80
2	Домна қожы 1	7	6	8	0,4	-	60 (пешке)	SiO₂	100
3	Домна қожы 2	7	7	5	0,4	-	40 (пешке)	Al₂O₃	80
4	Күл	5	1	3	7	~5	35 (қожға)	SiO₂	25
5	Көмір қалдықтары	4	5	6	7	~22	20 (қожға)	ГВ	45

* ЖЗ – жанғыш зат.

Шикізат ретінде пайдаланылатын қалдықтар күйдіру пешіне немесе шикізат қоспасы бар декарбонизаторға түседі. Қыздырғыштағы қыздыру кезеңінде органикалық компоненттер төмен температурада пештің қоректенуінен босатылуы мүмкін, бұл галогені бар органикалық заттардың ыдырауы үшін әрдайым жеткіліксіз. Қалдықтарды қайта өңдеу кезінде олар органикалық қосылыстардың шығарылу мүмкіндігіне тексерілуі керек және сәйкесінше пешке материалды беру орны таңдалуы керек.

Минералды және жанғыш қалдықтарды пайдалануға қатысты клинкер өндірісінің дымқыл және құрғақ әдістерінің ерекшелігі екі ерекше аспектімен анықталады: шикізатты дымқыл және құрғақ ұнтақтау және дайындық аймақтарындағы жылу алмасу: материалдың беті арқылы және тозаң мен газ ағынында. Шикізатты дайындаудағы айырмашылықтар көптеген минералды техногендік материалдардың, мысалы, қождың дымқыл ұнтақтау кезінде белсендірілуімен, дымқылдануымен және қатаюымен байланысты, нәтижесінде құбырлар толып, бассейндерде жауын-шашын пайда болады. Сондықтан шламды ұнтақтау кезінде қожды диірменге енгізуге болмайды, бірақ оны шламмен араластырғаннан кейін тікелей пешке берген жөн (4.16-сурет). Бұл сайлау тозаңын жояды және оның мөлшерін азайтады. Құрғақ әдіспен минералды қалдықтар компонент болып табылады және шикізат қоспасының басқа компоненттерімен ұнтақталады.

Құрамында жанғыш заттары аз техногендік материалдарды пайдаланған кезде және оларды пеш жүйесіне бергенде клинкердің химиялық құрамын тұрақтандыру мәселесі туындайды. Сондықтан минералды құрамдас бөлігі жоғары болған кезде, жанғыш затты алдын-ала жағу және шикізат диірменіне жеткізілетін минералды бөлікті бөлу үшін реакторы бар арнайы технологиялық схема қолданылады (4.17-сурет).

Осыған ұқсас схеманы KHD Humboldt Wedag Rüdersdorf зауытында іске асырды, онда құрамында отыны бар әртүрлі қалдықтарды, атап айтқанда күлді жағу үшін арнайы қалықтаған қабатты реакторы орнатылды.

Минералды құрамы төмен жанғыш материалдарды қолданған кезде қалдықтарды тікелей декарбонизаторға берген жөн.

Lägerdorf (Германия) аралас тәсіл зауытында балама отынның 60 %-дан астамы және минералды қалдықтардың 10 %-дан астамы қолданылады (4.18- сурет).

Дымқыл өндіріс әдісімен құрамында жанғыш заттар бар материалдарды қолданудың ең ұтымды нұсқасы – техногендік өнімді дәстүрлі шикізат компоненттерімен бірге ұнтақтау [61]. Мұндай жағдайларда шламның берілген тұрақты химиялық құрамына қол жеткізіледі, өйткені шикізат компоненттері мен құрамында отын бар техногендік материалдарды бірге ұнтақтау кезінде түзету дәстүрлі әдіспен жүзеге асырылады.

Ресей Федерациясының бірқатар цемент зауыттарында жүргізілген жылу-техникалық есептеулер мен сынақтар шламға енгізілген жанғыш массаның әр пайызы клинкер тоннасына шамамен 15 кг шартты отын үнемдейтінін көрсетті [62]. Шламдарға жанатын қоспаларды енгізу кезінде алау кеңістігіндегі ауаның артық болу коэффициентін арттыру қажет, бұл жану температурасының төмендеуіне әкеп соғады. Жылу техникалық есептеулер мен өнеркәсіптік сынақтар клинкерді шикізат қоспасына пісіру үшін алаудың қажетті температурасын қамтамасыз ету үшін жанатын қоспаның 3 % -ына дейін енгізуге болатынын көрсетеді. Жылу-техникалық есептеулер мен өнеркәсіптік сынақтар клинкерді шикізат қоспасына қосу үшін алаудың қажетті температурасын қамтамасыз ету үшін жанып тұрған қоспаның 3 %-на дейін енгізуге болатындығын көрсетеді. Бұл 45 ш.о./т дейін құнды форсункалық отын клинкерін жанғыш қалдықтарға ауыстыруға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар тағы үш оң нәтиже қосымша қамтамасыз етіледі. Техногендік материалдардың органикалық компоненті, әдетте, шламды тегістейтін сұйылтқыш және күшейткіш болып табылады, бұл оның ылғалдылығының төмендеуіне және шикізат диірмендерінің өнімділігінің артуына, демек, отын мен электр энергиясын үнемдеуге әкеледі. Жанғыш құрамдас бөліктің жануы материалды пісіру аймағына дейін дайындауды қарқындатады, бұл клинкерлік тозаңның пайда болуын болғызбауға және қоршаған ортаның ластануын төмендетуге ықпал етеді. Сонымен қатар күйдірілген қоспалары бар шикізат қоспасынан алынған клинкер кеуекті және ұнтақтау қабілеті жоғарылайды, бұл цемент диірмендерінің өнімділігін арттырады, бұл қосымша электр энергиясын үнемдеуге әкеледі.

Қалдықтарды шикізат ретінде таңдау және қолдану кезінде келесі факторларды ескеру қажет:

бастапқыда қалдықтар клинкер сияқты оксидтерден тұрады;

ауыр металдардың төмен концентрациясы, алайда сынаптың, таллийдің және ұқсас металдардың болуын ескеру қажет;

пайдаланылатын қалдықтарды іріктеумен және талдаумен материалдарды тұрақты бақылау.

4.9.3. Қалдықтарды отын ретінде пайдалану

Кәдімгі қазба отынды ішінара балама отынмен (БО), яғни қатты немесе сұйық жанғыш отын және/немесе биомасса қалдықтары бар қалдықтарды сұрыптағаннан кейін қалдықтармен алмастыруға болады. БО құрамына пластик, қағаз, картон, тоқыма, резеңке, былғары, ағаш және т. б. сияқты қалдықтардың жоғары калориялы компоненттері кіреді.

Балама отынның калория мөлшері орта есеппен 20 ± 2 МДж/кг құрайды, оны көмір мен газдың калориясымен салыстыруға болады. Мысалы: 1,7 кг БО 1 м³табиғи газды алмастырады. БО түйірінің мөлшері ~20 - 25 мм. жанармайдағы қауіпті компоненттердің құрамы қатаң бақыланады және рұқсат етілген нормалардан аспайды.

Орташа цемент зауыты негізгі отынның 30 %-ын алмастырған кезде жылына 40-тан 100 мың тоннаға дейін балама отынды тұтынуы мүмкін.

ЕО елдерінде қалдықтарды кәдеге жаратудың заң жүзінде ресімделген тұтас бағыты – БО өндірісі бар. Айта кету керек, бүгінде ЕО-да әртүрлі сипаттағы балама отын түрлерін пайдаланатын кәсіпорындар бар, олар отынның жалпы тұтынылуының 100 % құрайды. Мәселен, Ленгерих қаласындағы "Dückerhoff" цемент зауытында (Lengerich, Германия) баламалы отынның үлесі жалпы отын шығынының шамамен 60 %-ын құрайды, "Rüdersdorf" цемент зауытында (Германия) – 70 %-ға дейін, "Wietersdorf" цемент зауытында (Аустрия) – 50 %-дан астам, ал Zementwerke rrogbeumker (Германия) цемент зауытында – 100 %-ға дейін. Түркияда 55 цемент зауыты бар, олардың шамамен 35-інде балама отын ретінде қалдықтарды пайдалануға лицензия бар.

ЕО-дағы цемент зауыттарының көпшілігінде қазбалы отын жоғары дәрежелі баламалы отынмен алмастырылады: 2019 жылы орта есеппен 46 % Cembureau-ға мүше 27 толық құқықты мемлекет және ынтымақтастық туралы келісімге 4 қауымдасқан қатысушы үшін [63]. Дәл осындай үрдіс әлемнің көптеген елдерінде цемент өндірушілерінде байқалады [64].

2019 жылы Түркияның цемент кәсіпорындары баламалы отын және шикізат ретінде 2,6 млн. т қалдықтарды кәдеге жаратты [65].

Еуропалық цемент өнеркәсібіндегі табиғи газ тек резервтік отын ретінде немесе көмекші ретінде - жануы қиын жанатын отынды, құрамында көміртегі бар қалдықтарды және пештерді жағуды қолдау үшін пайдаланылады.

АҚШ-та жылына 1,6 млн. тонна цемент шығаратын цемент зауытының баламалы отынын қоқыс өңдеу қондырғысының көмегімен қамтамасыз ету тәжірибесі бар, оның өтімділігі 3 жылға дейін. Еуропадағы цемент зауыттары отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтарды, оларды кәдеге жарату үшін тіпті қосымша ақы төлей отырып сатып алады, өйткені осы мақсат үшін цемент зауыттарының пештерін пайдалану жергілікті билік орындарына да, сондай-ақ кәсіпорындарға да қоқысты қоқыс орындарына шығарудан немесе қымбат технологиялары бар және құрылысқа айтарлықтай күрделі шығындары бар арнайы қондырғыларда кәдеге жаратудан арзан болады.

Баламалы отынның әртүрлі түрлері, отынның қазба түрлерін алмастыра отырып, 2 маңызды міндетті шешеді: табиғи ресурстарды сақтау (үнемдеу) және тауарлар мен қызметтерді тұтыну және пайдалану процесінде пайда болған қалдықтардың бір бөлігін кәдеге жарату, бұл қалдықтармен жұмыс істеу саласындағы экономикалық реттеудің негізгі қағидаттарымен сәйкес келеді.

Қазiргi уақытта отын ретiнде пайдалануға болатын қалдықтардың әртүрлi түрлерiнiң көп мөлшерi пайдаланылады. Қалдықтар олардың пайда болу көзіне байланысты қатты, сұйық немесе паста тәрізді болуы мүмкін, мысалы, өнеркәсіптік, ауылшаруашылық, қалалық. Тиісінше, оларды өндіру (шығару) үшін баламалы отынды алдын ала өңдеу талап етіледі, жиі айтарлықтай: сепарация, ұсақтау, араластыру, кептіру және т.б., нәтижесінде оның құрамы мен сапасының тұрақтылығына кепілдік береді.

Көму үлесін төмендету және цемент зауытында жағу үшін баламалы отын алу үшін қалдықтардың жанғыш бөлігін қайта өңдеуді ұйымдастыру мәселесін шешу бірнеше негізгі талаптарды орындауды талап етеді:

цемент зауытындағы өнімнің қазіргі сапасы мен экологиялық жағдай сақталуға, сондай-ақ баламалы отынмен цемент зауытының жұмысы кезінде қолданыстағы экологиялық заңнаманың нормалары сақталуға тиіс;

цемент зауыты бейінді емес бизнестен сияқты қалдықтармен жұмыс істеуден босатылуы тиіс. Баламалы отын зауытқа тауар ретінде, қажетті құжаттармен (сәйкестік сертификаты) бірге келіп түсуі, минералдық отынды алмастыру үшін қажетті талаптар мен сипаттамаларға жауап беруі тиіс

цементшілер мен қоқыс өңдеушілердің экономикалық орындылығы мен өзара тиімді мүдделері сақталуы тиіс.

Дымқыл және құрғақ өндіріс әдістерімен отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтарды жоюдың әртүрлі технологиялық әдістерін қолдану қажет. Бұл келесі жағдайларға байланысты. Жоғарыда аталған пеш жүйелерінің дайындық аймақтарында жылу алмасудың әртүрлі шарттары пайда болады (4.19- сурет).

Кептіру, жылыту және декарбонизация аймақтарындағы дымқыл әдіс пештерінде айналмалы пештегі жылу беткі қабат арқылы өтеді, сондықтан газ ағынының температурасы материалдың температурасынан 700 ºС-тан асады. Көптеген жанғыш материалдарды қыздырған кезде ұшпа заттардың шығуы отын тұтанғанға дейін (~ 650 ºС) 150 – 500 ºС кезінде жүретінін ескерсек, онда бұл аймақтағы газдың температурасы 900 ºС-тан жоғары, сондықтан ұшпалардың тұтануы мен жануы қамтамасыз етіледі. Сондықтан дымқыл әдіспен жанғыш заттарды шламды дайындау кезінде шикізат диірменіне беруге болады.

Құрғақ әдіспен циклондар мен декарбонизатордағы дайындық аймақтарында жылу алмасу жүреді, онда материал тозаң тәрізді күйде газ ағынында таратылады, ол бірнеше секундта жүреді. Сондықтан материал мен газдың температурасы іс жүзінде тегістеледі, егер материал шикізат қоспасына берілсе, онда бірінші циклонда ~ 350ºС температурада ұшпалардың шығуы болады, бұл жылудың қайтымсыз жоғалуына, электростатикалық сүзгіде және қоршаған ортаның ластануында мүмкін болатын жарылысқа әкеледі. Сондықтан құрғақ әдіспен жанғыш қалдықтарды шикізат қоспасына беруге болмайды. Сонымен қатар құрамында ұшпа органикалық қосылыстар болуы мүмкін бұл шикізат қалдықтары мұржадан шығарындылардың көбеюіне әкеледі (мысалы, СТҚ (ООУ)/ЖТҚ (ЛОС), диоксиндер және фурандар және т.б.), өйткені олар пештің жоғары температуралық аймақтарына енбейді.

Егер минералды техногендік материалдарды қолданған кезде клинкерді күйдіруге жұмсалатын жылу шығыны азаяды, сондықтан пештің өнімділігі пропорционалды түрде артады, содан кейін жанғыш қоспаларды қолданған кезде отынның бір түрі екіншісіне ауыстырылады, сондықтан пештің өнімділігі өзгеріссіз қалады.

Минералды және құрамында отыны бар техногендік материалдарды қолданудың тиімділігі 4.20-суретте келтірілген және оларды бірге қолдану технологиялық құнды форсункалық отынның меншікті шығынын клинкердің 100 кшо/т -нан төмендетуге, яғни құрғақ тәсіл бойынша шығысқа жақындауға болады.

Егер 25 %-ға дейін қожды және 2,5 %-ға дейін жанғыш затты енгізе отырып, осы бағытты ішінара іске асыратын болсақ, онда ~ 130 кшо/т шамасына қол жеткізуге және СО₂-нің атмосфераға шығарылуын 200 кг/т клинкерге азайтуға болады.

Тағы бір бағыт – пайдаланылған автомобиль шиналарын кәдеге жарату. Жылу шығару қабілеті бойынша шиналардан шыққан отын мазутқа тең және көмірден 25 %-ға артық [66]. Шиналарды құрайтын компоненттер қажетті темір оксидін әкеледі және клинкер түзуде қолданылады, сондықтан оларды жоюдың бұл әдісі барлық қолданыстағы әдістердің ішіндегі ең тиімді болып саналады.

Автошиналардың көлемі мен салмағы үлкен болғандықтан, оларды жағу үшін пешке берудің түрлі тәсілдері әзірленді. [67] сәйкес алдын ала ұсақтау және шиналарды кәдеге жаратуға дайындау талап етілетінін ескеру қажет. ЕО-да тұтас шиналарды пайдалануға жол беріледі.

Түрлі сынақтардың нәтижелері форсунка отынын үнемдеу және атмосфераның экологиялық тазалығын қамтамасыз ету тұрғысынан негізгі отынның 10 % тозған шиналармен ауыстыру оңтайлы болып табылатынын растады. Тәжірибелер көрсетіп отырғандай, шығатын газдардағы зиянды заттардың шоғырлануы отын түріне қарағанда пешті жағу мен жылу техникалық режимін ұйымдастыруға әлдеқайда тәуелді [69].

Калифорниядағы (АҚШ) Southdown фирмасының зауытында Pyroclon декарбонизаторы бар өнімділігі 1 млн. т/жыл пешке, 50 мм мөлшеріндегі кесінділер түріндегі отынның жалпы санының 11,5 %-ы декарбонизаторға, ал тұтас шиналар түріндегі отынның жалпы санының 11,5 %-ы тік газ жүрісіне енгізілді. Бұған дейін декарбонизаторда отынның жалпы көлемінің 55 % мөлшерінде көмір жағылады. Жоғарыда көрсетілген шиналар санын бергеннен кейін декарбонизатордағы көмірдің үлесі жалпы санынан 43,5 %-ға дейін азайтылды. Түсіру соңынан берілетін көмірдің мөлшері отынның жалпы санынан 45 %-дан 33,5 %-ға дейін азайды. Вильдегг қаласындағы (Швейцария) зауыттың пешіне шиналарды жағу үшін форкамера орнатылды, бұл қайталама отынның үлесін 50 %-а дейін ұлғайтуға, NOx шығарындыларын 40 % -ға төмендетуге мүмкіндік берді [68].

Жоғарыда келтірілген фактілер отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтарды цемент пештерінде кәдеге жарату қымбат отынды (газ, мазут, көмір) тұтынуды едәуір азайтуға және цемент өндіру шығындарын азайтуға мүмкіндік береді. Дымқыл әдіспен оларды декарбонизация аймағына шлюз жапқышы арқылы беру керек. Бұл әдіс "Кавказцементте" сәтті жүзеге асырылды және қазіргі уақытта Белоруссияда цемент-шифер зауытында жұмыс істейді. Шиналарды енгізу негізгі отынның 10 % дейін үнемдеуді қамтамасыз етеді.

Пеш жүйелерінде отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтарды кәдеге жарату құрғақ тәсіл кезінде оларды айналмалы пештің жану аймағына және декарбонизаторға беру жүргізіледі.

Минералды құрамы төмен жанғыш материалдар қолданылған жағдайда, мұндай қалдықтарды тікелей декарбонизаторға тапсырған жөн. Қалдықтарды толық жағуды қамтамасыз ету үшін KHDHumboldtWedag фирмасы PYROTOP камерасындағы газ ағынының ауытқуы салдарынан декарбонизаторда ірі жанғыш заттардың болу уақытын арттыратын және олардың толық жануын қамтамасыз ететін PYROTOP жүйесін қолданады (4.21-сурет).

4.9.3.1. Отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтардың түрлері

Экология кодексінің [1] 338-бабына және Қалдықтар сыныптауышына [69] сәйкес барлық қалдықтар қауіпті немесе қауіпті емес болып бөлінеді. Қалдықтардың жекелеген түрлері олардың құрамындағы қауіпті заттардың шоғырлану деңгейіне немесе қалдықтар түрінің қауіпті сипаттамаларының адамдардың өміріне және (немесе) денсаулығына және қоршаған ортаға әсер ету дәрежесіне қарай әртүрлі кодтар бере отырып (қалдықтардың "айналы" түрлері) қауіпті және қауіпті емес ретінде бір мезгілде айқындалуы мүмкін.

Қалдықтардың түрлері қоршаған ортаны қорғау саласындағы уәкілетті орган бекіткен қалдықтар жіктеуіші негізінде айқындалады. Қалдықтар жіктеуіші қалдықтардың әрбір түрінің шығу тегі мен құрамын ескере отырып әзірленеді және қажет болған жағдайларда қауіпті немесе қауіпті емес заттарға жатқызу мақсатында қауіпті заттар шоғырлануының лимиттеуші көрсеткіштерін айқындайды.

Интернет-порталда қалдықтарды орналастырудың әрбір объектісі бойынша біріздендірілген мәліметтердің, сондай-ақ қалдықтардың түрлерінің, олардың шығу тегі мен физикалық-химиялық құрамының, құрамдас құрамының, сандық және сапалық көрсеткіштерінің, сақтау, көму және тастау шарттарының, оларды пайдалану және залалсыздандыру технологияларының жүйеленген, кезең-кезеңмен толықтырылатын және нақтыланатын жиынтығын білдіретін Өндіріс және тұтыну қалдықтарының мемлекеттік кадастры орналастырылған [70].

Клинкерді күйдіру процесі қалдықтарды пайдалану үшін қолайлы жағдайлармен сипатталатындықтан, отын ретінде қолдануға болатын қалдықтар әдеттегі отынның бір бөлігін ауыстыру үшін қолданылады. 4.17-кестеде көрсетілгендей, цемент пештерінде отын ретінде әртүрлі қалдықтар қолданылуы мүмкін.

4.17-кесте. Айналмалы пештер үшін отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтардың әрқилы түрлері [61]

Р/с №	Қалдықтардың түрі	Қалдықтардың атауы
1	2	3
1	қауіпсіз	ағаш, қағаз, картон
		тоқыма
		пластмассалар
		айдау өнімдері
		шиналар / резеңке,
		өнеркәсіптік шламдар (құрамында қауіпті қосындылары жоқ)
		қалалық ағынды сулар
		мал шаруашылығының қалдықтары
		көмір / көміртегі қалдықтары
		ауыл шаруашылық қалдықтары
2	қауіпті	қатты қалдықтар (қаныққан ағаш үгінділері)
		еріткіштер және тиісті қалдықтар
		мұнай және мұнай қалдықтары,
		басқа

Жоғары калориялы қалдықтар цемент пештеріндегі алғашқы отынды алмастыруы мүмкін, сондықтан қалдықтар сапасының тұрақтылығы міндетті болып табылады (мысалы, жеткілікті жылу шығару қабілеті, ауыр металдардың, хлордың, күлдің аз болуы, жану қабілеті, жануы).

Ылғалдылық және күлмен қатар, қалдықтардан алынатын отынның маңызды сипаттамалары мен параметрлері оның калориялық мәні (4.18-кесте), күкірт, хлор және ауыр металдардың мөлшері (әсіресе сынап, күшән, кадмий, сүрме, қорғасын, таллий және басқа да аз ұшатын металдар, мысалы, марганец, хром, мыс, кобальт, никель және ванадий). Бұдан басқа, жанармайдың оттыққа баламалы отынды берудің көлік жүйесімен анықталатын белгілі бір геометриялық сипаттамалары және оттықтың өзінің саптамасының мөлшері болуы қажет. Қалдықтардан отындардың жарамдылығын бағалау, әдетте, қалдықтардағы зиянды заттардың барынша рұқсат етілген шоғырлануына негізделеді.

4.18-кесте. Қауіпті және қауіпті емес қалдықтардан отын түрлерінің жылу шығару қабілеті мен күлділігінің сипаттамасы [2 бойынша]

Р/с №	Отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтардың түрлері	Жылу шығару қабілетінің мәндері (МДж/кг)	Күлділік, %
1	2	3	4
1	Ылғалдылығы 25 болған кезде ағаш (араларға, ДСП, т/ж шпалдар қалдықтары)%	шамамен 16	1,5 дейін
2	Қағаз, картон	3 – 16	8 дейін
3	Тоқыма	до 40	анықталмаған
4	Пластмассалар (бастапқы өңдеу)	17 – 40	2 дейін
5	ҚТҚ отыны (RDF)	18 – 20	10 – 22
6	Резеңке / шиналар	шамамен 26	7
7	Өнеркәсіптік қож	8 – 14	30 дейін
8	Сүйек ұны және жануарлардың майлары	14 – 18, 27 – 32	анықталмаған
9	Малдың ұша ұны	14 – 21,5	анықталмаған
10	Ауыл шаруашылық қалдықтары	12 – 16	10 дейін
11	Еріткіштер, майлар, ЛБМ қалдықтары және т. б.	20 – 36	анықталмаған
12	Ағынды сулардың қожы (ылғалдылығы > 10 %)	3 – 8	40 дейін
13	Ағынды сулардың қожы (ылғалдылығы < 10 %-дан 0-ге дейін)	8 – 13	40 дейін

Көптеген елдерде (ЕО, АҚШ және әлемнің көптеген елдерінде) рұқсат өлшемшарттарында баламалы отын ретінде пайдаланылатын қалдықтардағы заттар үшін шекті мәндер белгіленген.

Ақпарат үшін төменде (4.19 және 4.20-кестелер) аустриялық цемент зауыттары үшін максималды (шекті) мәндерге, сондай-ақ орташа және 80 - пайызы үшін мысал келтірілген [72, 73].

4.9.3.2. Отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қатты қалдықтар

Әрбір жанғыш қалдықтар клинкер өндірісінде отын ретінде жарамды бола бермейді.

Қатты қалдықтар әртүрлі компоненттердің біртекті немесе гетерогенді қоспалары болуы мүмкін, мысалы:

қағаз, картон, пластмасса, резеңке, ағаш сынықтары (өңдеу қалдықтары) сияқты әртүрлі жану қабілеті бар бөлшектер;

құрамында құм, тас, керамика, темірлі және темірсіз металдар, органикалық ылғалды материалдар сияқты органикалық фракциялары бар инертті материалдардың әртүрлі мөлшері бар қоспалар;

зиянды, мысалы шиналар, шайырлар, сіңірілген сүрек қалдықтары немесе қауіпсіз материалдар.4.19-кесте. [72] сілтемесі бойынша Аустрияның цемент зауыттарындағы қалдықтардағы заттар (отынның баламалы түрлері) үшін рұқсат беру өлшемшарттарының мысалдары (ең жоғары мәндер)

Р/с №	Параметрлері	Сарқынды сулардың қожынан басқа пайдаланылған отын (жылу шығару қабілеті = 25 МДж/кг)	Ағынды сулардың қағазы мен қожы	Пайдаланылған майлау майы, еріткіштер, лак-бояу қалдықтары	Пластик, жылу шығару қабілеті жоғары фракциялар	Пайдаланылған ағаш	Пайдаланылған шиналар	Қағаз	Каучук	Стерилденген ет жармасы, сүйек ұны
Р/с №	Параметрлері	Ең жоғары мәндер (құрғақ заттың мг/кг)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	As	15	5-10	10-20	15	15	-	0.5	36	0.3
2	Sb	200	20	10-100	20-30 (800(¹))	20	-	0.5	8.4	1
3	Pb	150	100-500	250-800	500	300-800	-	500	33.8	2
4	Cd	5	3-5	1-20	25-27	10-15	-	5	8	0.1
5	Cr	150	100-500	50-300	300	70	-	300	97	5
6	Co	50	50-60	3-25	20-100	14	-	60	128	1
7	Cu	700	650-600	500	500	100-400	-	600	748	15
8	Mn	500	700	70-100		150	-	300	4250	30
9	Ni	100	60	40-100	200	100	-	80	200	1.5
10	Hg	0.5	2-3	1-2	0.86-2	1	-	0.6	0.4	0.2
11	Tl	3	3	1-5	3-10	2	-	5	1	0.6
12	V	100	100	10-100	70	60	-	15	40	1
13	Zn	-	1000-2000	300-3000	-	1000	20000	2000	11400	150
14	Sn	50	10-50	-	70	-	-	10	20	1.5
15	Cl	1 wt-% (²)	0.8 wt-%	1 wt-%	2 wt-%	0.5 wt-%	-	-	-	-
16	S	3 wt-%	-	-	-	-	-	-	-	-

4.20-кесте. [71] бойынша Аустрия цемент зауыттарындағы қалдықтардағы заттар (отынның баламалы түрлері) үшін рұқсат өлшемшарттарының мысалдары (орташа мәндері және 80-ші процентиль)

Р/с №	Параметрлері	Ағынды сулардың қағазы мен қожы	Пайдаланылған майлау майы, еріткіштер, лак-бояу қалдықтары	Пластик, жылу шығару қабілеті жоғары фракциялар	Пайдаланылған ағаш	Пайдаланылған шиналар	Қағаз	Каучук	Стерилденген ет жармасы, сүйек ұны
		орташа мәні және 80-ші процентиль (мг/кг құрғақ зат)
		орташа мәндер	орташа мәндер	орташа мәндер	80-ші процентиль	80-ші процентиль	орташа мәндер	орташа мәндер	80-ші процентиль
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	As	3.78	12	6	10	10	0.46	16.4	0.2
2	Sb	4.97	67	6	20	20	0.37	5.72	0.6
3	Pb	25.5	59	180	150	150	31.85	28	1.5
4	Cd	1.02	0.5	0.6	15	5	0.63	3.9	0.05
5	Cr	28	8	30	150	50	12.2	26	3
6	Co	6.6	1	1.8	15	10	3.6	80	0.4
7	Cu	160.5	52	300	300	50	10.75	300	12
8	Mn	350	0.1	42	200	150	287	28.6	25
9	Ni	22	1	24	100	100	11.1	77	1
10	Hg	1.2	0.47	0.6	0.6	0.5	0.26	0.02	0.1
11	Tl	6.69	0.05	0.6	1.5	1	1.11	0.4	0.3
12	V	16.05	1	6	30	60	6.11	12	0.5
13	Zn	40.6	390	30	30	20	1.76	10	1
14	Sn	877	1000	180	-	-	34.9	8597	120
15	Cl	-	0.4 wt-%	-	-	-	-	-	-
16	S	-	2 wt-%	-	-	-	-	-	-
17	PCB/PCT	-	50	-	-	-	-	-	-

4.22-суретте отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтардың кейбір түрлері көрсетілген.

Қалдықтар, аралас қалалық қалдықтар, аралас коммуналдық қалдықтар немесе конструкцияларды бұзу қалдықтары жоғары калориялы фракцияларды бөлу арқылы алдын-ала сынақтан өтуі керек Қалдықтарды алдын ала өңдеу көлемі – іріктеу, ұсақтау, жиектерді дайындау – осы қалдықтарды қолдану саласына байланысты.

Қатты отынды дайындау технологиясы үлкен дәрежеде қалдықтардың түріне және цемент өнеркәсібінің талаптарына байланысты. Материалды тасымалдау тәсілінен және пайдаланылатын жанарғының түрінен туындайтын негізгі талаптардың бірі отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтарды беру болып табылады.

Негізгі күйдіру жүйесінде (пештің басында немесе шығу тесігінде, форсунка арқылы отынды үрлеу): қалдықтардың жоғары абразивтілігі кептірілген шламды пайдалану және бөлшектердің ерекше пішіні мен олардың өлшемдері жұмыс мәселелеріне әкелуі мүмкін. Пайдаланылған кезде пневматикалық тасымалдау жүйесі отын ретінде пайдалануға болатын қатты қалдықтарды пешке беру үшін айналмалы бөліктердің зақымдануын және кептелуін болғызбауға болады (пневматикалық жүйе қозғалмалы бөліктерсіз толығымен жұмыс істейді). Қалдықтары бар пешке жіберілетін ауаның мөлшері жану үшін стехиометрия бойынша қажетті жалпы көлемде мәнсіз болады. Ірі бөлшектер неғұрлым қуатты пневматикалық конвейерлік желілер мен желдеткіштерді қолдану қажеттілігін тудырады. Сондықтан процестің маңызды қадамы отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтардың мөлшерін төмендету және дезагломерациясы болып табылады (әдетте жиектердің мөлшері 25 мм-ден аспауы тиіс). Жиектердің әлсіз агломерациясы кезінде орташа тығыздау отын қалдықтарының тұрақсыздығын жақсартуға және оларды мөлшерлеуге ықпал етеді.

Екінші күйдіру жүйесі (отын пешпен төменгі циклон немесе кальцинатор арасындағы іске қосу тесігі арқылы пешке беріледі); отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қатты қалдықтар үшін мөлшерді шектеу екінші күйдіру жүйесі үшін маңызды емес. Бұдан басқа, құрамында күлі жоғары қалдықтар пайдаланылуы мүмкін.

Соңғы жылдары FLSmidth және ThyssenKrupp фирмалары төмен сұрыпты және ірі кесекті (көлемі 1,2 м дейін) баламалы отын түрлерін жағуға мүмкіндік беретін HOTDISC және PREPOL жану камераларын ұсынды.

Автомобиль шиналарын кәдеге жаратудың бір әдісі-оларды балама отын ретінде пеш қондырғысында жағу. Автомобиль шиналарының төмен жану жылуы 32 – 34 МДж/кг құрайды [72], бұл сапалы тас көмірдің жану жылуына барабар, яғни пайдаланылған автомобиль шиналары технологиялық отын ретінде пайдалану үшін жоғары жылу техникалық әлеуетке ие, өйткені олар негізінен мұнайды қайта өңдеу өнімдерінен тұрады. Айналмалы пеште тозған автомобиль шиналарын кәдеге жаратқаннан кейін пайда болған күл портландцемент клинкеріне ауысады, осылайша жаңа қалдықтар пайда болмайды.

Автошиналарды экономикалық тиімді кәдеге жарату экологиялық проблемаларды шешіп қана қоймай, қайта өңдеу өндірістерінің жоғары рентабельділігін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Тозған шиналардың үйінділерін жою олар алып жатқан жерлердің едәуір аудандарын мақсаты бойынша пайдалану үшін босатуға мүмкіндік береді.

4.9.3.3. Отын ретінде пайдаланылуы мүмкін сұйық қалдықтар

Отын ретінде пайдалануға болатын сұйық қалдықтар, әдетте, арнайы басқару құралдарын қолдана отырып, пайдаланылған еріткіштердің, бояулардың немесе мұнай қалдықтарының әртүрлі қалдықтарын жылудың қолайлы мөлшерімен араластыру арқылы дайындалады.

Сұйық қалдықтар көбінесе қауіпті қалдықтар. Оларды өңдеу кезінде, мысалы, органикалық қосылыстардың шығарылуын болғызбау үшін материалды сақтау, беру кезінде ескеру қажет. Қажет болған жағдайда қолданылатын буландырғыштар сияқты кейбір технологиялар бар. Булану жүйесі булану жүйесінің жұмысымен келіскен кезде ғана Органикалық заттардың шығуын қамтамасыз ететіндей пайдаланылады және қауіпсіздік тұрғысынан қажетті қалыпты жұмыс кезінде органикалық заттардың буларын ауаға шығармайды.

4.9.3.4. Қалдықтардың сапасы бойынша талаптар және кірме бақылау

Шикізат ретінде және/немесе цемент пештеріндегі отын ретінде пайдаланылатын қалдықтар стандартты сапаға ие болуы керек, өйткені отын күлі клинкердің пайда болуымен, клинкер құрамына ең аз теріс әсерімен толық байланысты және атмосфераға қосымша шығарындылар бермейді. Сонымен қатар қалдықтардың тұрақты сапасы қажет. Отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтардың сипаттамаларына кепілдік беру үшін сапа менеджменті жүйесі қажет Бұдан басқа, жоғарыдағы 4.9.3.1-бөлімде көрсетілгендей, қолданыстағы нормативтік құжаттардың талаптары ескерілуі тиіс. Сапаға қойылатын талаптардың негізгі рөлі қалдықтарды отын және/немесе шикізат ретінде тану, егер олар қосымша төменде көрсетілген талаптарды қамтамасыз етсе:

органикалық бөлікке байланысты калория мөлшері;

минералдық бөлік есебінен материалдың ұлғаюы.

Жоғары калориялы қалдықтарды цемент пешіндегі бастапқы отынды ауыстыру үшін пайдалануға болады. Айта кету керек, қалдықтардың калория мөлшері әртүрлі болады (4.9.3.2-бөлімді қараңыз).

Отын ретінде пайдалануға болатын әртүрлі қалдықтарды немесе жоғары калориялы фракциялары бар қалдықтарды дайындау және өңдеу әдетте цемент зауытынан тыс жерде жүзеге асырылады. Мұндай қалдықтарды әдетте жеткізуші немесе цемент зауытында қосымша дайындықсыз цемент пештерінде пайдалануға жарамды өнімді алу үшін арнайы құрылғылар мен қондырғыларды қолданатын мамандандырылған ұйымдар дайындайды және өңдейді. Алайда оларды цемент пештерінде қолданар алдында цемент зауытының қызметкерлері қалдықтарды үнемі тексеріп, талдайды. Материалдың әртүрлі сапалық сипаттамаларын тексеру үшін арнайы зертханалық жабдықтар қолданылады.

Белгілі бір сападағы қалдықтарды дайындау және өңдеу технологиялары енгізілген материалдың сипаттамаларына және тұтынушының талаптарына байланысты. Тіпті арнайы өндірістің бір типті қалдықтары оларды қолданар алдында қоспаның біркелкілігі мен сапаның тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін: жылу қасиеттері мен химиялық құрамы қалдықтарға арналған қондырғыларда өңделеді және араласады. Әртүрлі қатты қалдықтарының көздерінің қоспасына немесе аралас қалалық қалдықтардан таңдалған фракцияға ұқсас кез келген гетерогенді қалдықтар ластағыш заттың аз мөлшерде енгізілуімен сенімді сапаны қамтамасыз ету үшін жоғары бақылауды қажет етеді.

Отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтардың маңызды сипаттамалары мен параметрлері калория мөлшері, сонымен қатар су, күкірт, хлор, ауыр металдар (әсіресе сынап пен таллий) мен күлдің мөлшері болып табылады. Жану (жану) қабілеті қосымша маңызды сипаттама болып табылады. Хлор өндіріс процесіне теріс әсер етуі мүмкін. Сондықтан хлордың қолайлы шоғырлануы агрегаттағы (қондырғыдағы, аппараттағы) жеке жағдайға байланысты. Алайда жылу алмастырғышты жабу сияқты пеш жүйесінің пайдалану мәселелерін болғызбау үшін бұл концентрацияны ең аз деңгейде ұстау керек. Хлордың мөлшері жоғары болған жағдайда майланудың, тоқтаудың және т.б. алдын алу үшін байпас жүйесі қажет. Хлордың типтік концентрациясы 0,5 – 2 % шегінде болады.

Әдетте отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтар едәуір мөлшерде жинақталады. Мұндай қалдықтардың көзін таңдау кезінде бірінші қадам цементтің өндірістік процесінде немесе оның сапасында проблемалар тудыруы мүмкін материалдың үлесін төмендету болып табылады.

Отынды (кәдімгі немесе қалдықтарды) таңдау кезінде де материалдың сапасына қойылатын талаптарды ескеру қажет. Сондықтан цемент өндіруге жарамды қалдықтардың шектеулі түрлері мен мөлшері ғана жарамды. Цемент өндірісіне жарамды, ерекше жағдайларға қатты тәуелді қалдықтардың түрлері мен саны бойынша шектеулер бар.

4.9.3.5. Қалдықтардың құрамындағы металдардың концентрациясы

Металдардың концентрациясы қалдықтардың шығу тегіне байланысты өзгереді. Көптеген Еуропа елдерінде заң шығарушылар және / немесе өнеркәсіп жоғарыда 4.9.3.1-бөлімде көрсетілгендей отын немесе шикізат ретінде пайдаланылатын қалдықтарды таңдау үшін металдардың ең жоғары рұқсат етілген концентрациясының тізімін шығарды. Отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтардың жарамдылығын анықтау өлшемшарттары мыналарды қамтиды:

өнеркәсіптің өңірлік дамуы тұрғысында цемент өнеркәсібінің қоршаған ортаға әсерінің маңыздылығын;

қоршаған ортаны қорғау бойынша аймақтық заңдар мен стандарттарды үйлестіруге бағытталған жұмыстар;

дәстүрлі шикізат пен қалдықтардағы ластағыш заттардың деңгейі;

өндірістік жағдайлар және шығарындылар ;

қалдықтарды залалсыздандырудың баламалы әдістері;

ең төменгі калория қажеттілігі;

цемент сапасына қойылатын талаптар.

4.9.3.6. Қалдықтарды жинау және тасымалдау

Отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтар әдетте мамандандырылған қызмет көрсететін кәсіпорындарда дайындалады. Берiлетiн дайындалған қалдықтарды тек цемент зауытында жинау және содан кейiн өлшенген мөлшерде цемент пешiне беру қажет. Қалдықтар партиясын жеткізгеннен кейін олардың өзгеру үрдісі бар, себебі қалдықтар нарығы тез дамуда. Сондықтан көп мақсатты қоймаларды/қалдықтарды дайындау зауыттарын жобалау ақылға қонымды.

Отын ретінде пайдаланылуы мүмкін сұйық қалдықтар көп жағдайда қауіпті қалдықтар болып табылады. Мұны оларды жеткізу, қоймалау, өндіріске беру кезінде ескеру қажет. Бұдан басқа, әлеуетті өздігінен жанатын материалдар үшін арнайы шаралар көзделуі тиіс, әсіресе қалдықтарды дайындау және фракцияларға сұрыптау жөніндегі кәсіпорындардан жеткізілген қалдықтар пайдаланылғанда.

5. Ең үздік қолжетімді техникаларды таңдау кезінде қарастырылатын техникалар

5.1. Цемент өндіру кезінде ЕҚТ таңдау кезінде қарастырылатын техникалар

5.1.1. Төмендегі техникалық шешімдерді жеке немесе бірлесіп қолдану арқылы электр энергиясын тұтыну:

электр қуатын басқару жүйесін пайдалану;

энергетикалық тиімділігі жоғары ұнтақтайтын және басқа да қондырғыларды пайдалану;

материалдарды ұнтақтау үрдісі кезінде тиімділігі жоғары күшейткіштерді қолдану;

электр энергиясын тұтыну деңгейі жоғары барлық цехтарда/қондырғыларда және бүкіл зауыт бойынша мүмкіндігінше көп нүктелерде электр энергиясын тұтынуды бақылау (мүмкін болған кезде жағдайды анықтау және жақсарту үшін қолданылатын жазбалар).

Сипаты

Электр энергиясын пайдалану ISO 50001, (Энергия менеджменті жүйесі) енгізумен, қуатты басқару жүйесін орнатумен және роликті пресстер (роллер-пресстер) – клинкерді, ауыспалы айналу жылдамдығы бар желдеткіштерді ұсақтауға арналған жоғары қысымды біліктер сияқты энергетикалық тиімді қондырғыларды қолданумен, ал кейбір жағдайларда жаңаларына ауыстыру жолымен барынша азайтылуы мүмкін. (4.8.2.бөлімін қараңыз). Қуатты тұтынуды азайту үшін цемент ұнтақтағыштары кеңінен қолданылады.

Техникалық сипаттамасы

Цемент саласында қуаттылықты басқару жүйелерін қолданудың негізгі бағыттары (4.8.2-бөлім):

айналмалы пештің жетегі;

таспалы толықтырғыш;

әртүрлі мақсаттағы сорғылардың жетектері;

оттықты тоңазытқыштың торларының желдеткіші;

пеш тоңазытқышы оттығының жетегі;

түтін сорғыштың және желдеткіштің жетегі;

басқа электр қозғағыштардың жетегі.

Реттелетін жетектерді енгізу энергия тиімділігін арттырып қана қоймайды, сонымен қатар цемент өндіру процесін толық автоматтандыруға мүмкіндік береді. Технологиялық процестерді автоматтандыру, электр энергиясын тұтынуды азайтудан басқа, отынды үнемдеуге және өнімнің сапасын жақсартуға әкеледі.

Энергияны үнемдейтін қондырғыны, атап айтқанда қазіргі заманғы диірмендер мен ұсатқыштарды қолдану энергия тұтынудың айтарлықтай төмендеуін қамтамасыз етеді (4.8.2-бөлім).

Ұнтақтау кезінде электр энергиясын тұтынуды азайтуда әртүрлі қоспалар мен заманауи цемент ұнтақтау күшейткіштерін қолдану маңызды рөл атқарады.

Жақсартылған бақылау жүйесін қолдану және ауа соруды азайту электр энергиясын тұтынуды оңтайландыруға мүмкіндік береді. Шығарындыларды азайтудың кейбір технологиялары, мысалы, технологиялық бақылау процесін оңтайландыру энергияны тұтынуға оң әсер етеді.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Электр энергиясын тұтынуды азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдаланылу деректері

Энергия тұтынуды азайту жөніндегі техникалардың негізгі деректері 3, 4.8.2-бөлімдерде келтірілген.

ЕҚТ-ны іске асыру кезінде алынатын технологиялық көрсеткіштер 5.1-кестеде келтірілген.

5.1-кесте. ЕҚТ-ға арналған технологиялық көрсеткіштер

Р/с №	Технологиялық көрсеткіш	Өлшем бірлігі	Мәні
1	2	3	4
1 т портландцемент өндірісіне жұмсалатын үлестік энергия шығыны:
1	құрғақ тәсілмен өндіретін зауыттар үшін;	кВт·с/т цемент	110–140
2	дымқыл тәсілмен өндіретін зауыттар үшін	кВт·с/т цемент	100–135

Қондырғының жұмыс режиміне байланысты қуатты басқаруды пайдалану кезінде электр энергиясын үнемдеу 20 – 40 %-ға жетуі мүмкін.

Заманауи ұсатқыштарды пайдаланған кезде меншікті тұтынуды 0,9 кВт·сағ/т-дан 0,3 кВт·сағ/т-ға дейін төмендетуге болады (4.8.2-бөлім).

Цементті ұнтақтау күшейткіштерін қолдану меншікті тұтынудың 10 %-дан 30 %-ға дейін төмендеуіне әкеледі.

Кросс-медиа әсерлер

Кросс-медиа әсерлері жоқ. Энергия ресурстарын тұтынудың төмендеуі атмосфераға түсетін шығарындылардың азаюына әкеледі.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Электр энергиясын тұтынуды азайтуға бағытталған негізгі әдістерді қолдану шарттары 5.2-кестеде келтірілген.

Экономика

Энергияны (жылу және электр) пайдалану өнім құнының 30 – 40 % құрайды. Технологияны енгізудің экономикалық тиімділігі белгілі бір кәсіпорын үшін техникалық-экономикалық негіздеме ТЭН әзірленгеннен кейін анықталады.

5.2-кесте. Негізгі техникаларды қолдану шарттары

Р/с №	Әдіс / қондырғы	Қолданылуы
1	2	3
1	Қуатты басқару жүйелерін қолдану.	Барлық кәсіпорындар үшін
2	Энергия тиімділігі жоғары ұнтақтау және басқа да қондырғыларды пайдалану.	Жаңадан салынатын және жаңғыртылатын кәсіпорындар үшін
3	Материалдарды ұнтақтау үрдісі кезінде тиімділігі жоғары күшейткіштерді қолдану.	Барлық кәсіпорындар үшін

Ендірудің қозғаушы күші

Заң талаптары. Экономикалық талаптар, шығыстарды үнемдеу. Жергілікті жағдайлар. Энергетикалық тиімділік.

5.1.2. Біріктірілген техникалық шешімдерді қолдану арқылы жылу шығынын төмендету/барынша азайту

Сипаты

Пайдаланылатын жылу энергиясының мөлшерін пеш жүйесіне түрлі технологияларды енгізу және оңтайландыру жолымен азайтуға болады (4.8.1- бөлімді қараңыз).

1) жақсартылған және оңтайландырылған пеш жүйесін және пешті белгіленген параметрлерге сәйкес тегіс, тұрақты қолдану: (төмендегі үрдістерді пайдалана отырып):

компьютерлік автоматты бақылауды қоса алғанда, үрдісті басқаруды оңтайландыру;

жанармай (отын) берудің заманауи салмақ жүйесі;

қолданыстағы пештің конфигурациясын ескере отырып, жылу алмастырғыш пен декарбонизатордың кеңеюі (мүмкін болса).

2) пештерден, әсіресе салқындату аймағынан артық жылуды қалпына келтіру. Атап айтқанда, шикізатты кептіру үшін пештің салқындату аймағынан (ыстық ауа) немесе жылу алмастырғыштың артық жылуын пайдалануға болады;

3) шикізат материалдары мен пайдаланылатын отынның сипаттамалары мен қасиеттеріне сәйкес циклондардың тиісті санын қолдану;

4) жылу энергиясын тұтынуға оң әсер ететін сипаттамалары бар отынды пайдалану;

5) кәдімгі отынды қалдықтармен алмастырған кезде қалдықтарды жағуға арналған арнайы оңтайландырылған және қолайлы пеш жүйесін пайдалану қажет;

6) егер пештер осындай жүйемен жабдықталған болса, айналма жүйеге газ ағынын азайту.

Техникалық сипаттамасы

Жаңа зауыттар үшін стандартты технология декарбонизатормен және үшінші ауамен біріктірілген көп сатылы циклонды жылу алмастырғыштары бар пеш жүйесі болып саналады.

Жылу энергиясын тұтынуды оңтайландыру әдістерін зауыттың әртүрлі қондырғыларында қолдануға болады, соның ішінде:

1) тоңазытқыш:

стационарлы бастапқы желтартқыш торы бар заманауи клинкер тоңазытқышын орнату;

біркелкі таратуды және тиімді салқындатуды қамтамасыз ету үшін ауа ағынына төзімділігі төмен торды пайдалану;

тордың жеке секцияларында салқындатқыш ауаның мөлшерін бақылауды қамтамасыз ету.

2) пеш:

өнімділігі жоғары қондырғыларды пайдалану;

ұзындықтың диаметрге қатынасын оңтайландыру;

пештің дизайнын пайдаланылатын отынға сәйкес оңтайландыру;

Отын жағу жүйесін оңтайландыру;

пайдалану параметрлерінің тұрақтылығы;

бақылау процесін оңтайландыру;

үшінші ауаны пайдалану;

пештегі жағдайлар: тотықтырғыш, бірақ стехиометриялық жағдайға жақын;

минерализаторларды қолдану;

ауа сорудың төмендеуі.

декарбонизатор:

шағын гидравликалық қарсылық;

пештің табалдырығындағы шикізаттың біркелкі таралуы;

сілтілер айналымына байланысты ең аз тұнба түзілуі;

шикізат қоспасын қарқынды декарбонизациялау.

4) жылуалмастырғыш:

шағын гидравликалық қарсылық және циклондардағы жоғары жылу қалпына келтіру дәрежесі;

циклондардағы шаң-тозаң тұндырудың жоғары дәрежесі;

газ құбырларының бөлімдерінде шикізатты біркелкі тарату;

екі тармақты циклонды жылу алмастырғыштардағы газ және қатты заттар ағындарының біртекті таралуы;

циклон сатыларының санын оңтайландыру (жалпы үш-алты циклон);

5) қайта өңделетін материал:

шикізат материалдары мен отынның ылғалдылығының төмендігі;

жоғары калориялы отынның жеңіл жанғыштығы;

пешті шикізатпен қамтамасыз етудің тұрақтылығы және материалдың біркелкілігі;

пешке отын берудің тұрақтылығы және оның диірменнің біркелкілігі:

диірмендердің жұмысын басқару толықтай автоматтандырылған.

Дымқылды әдіспен жұмыс істейтін өндіріс пештері үшін оңтайландыру әдістері мыналарды қамтиды:

шлам сұйылтқыштарын пайдалану немесе табиғи материалдарды техногендік (күл, қож) материалдармен алмастыру арқылы күйдірілетін шикізат шламының ылғалдылығын төмендету;

ішкі жылу алмасу құрылғыларының құрылымы мен орналасуын оңтайландыру;

пеште шлам немесе клинкер сақиналарының болмауы;

отын жағу жүйесін оңтайландыру;

пештің басқы жағындағы ауа соруды барынша азайту;

пештегі артық ауа коэффициентін азайту;

пештің жұмыс параметрлерінің тұрақтылығы;

бақылау процесін оңтайландыру;

минерализаторларды қолдану-күйдіру үрдісінің күшейткіштері.

Клинкерді күйдіру үшін меншікті жылу шығынын азайту аясында параметрлері оңтайлыға жақын пеш қондырғысының тұрақты жұмысы маңызды фактор болып табылады. Бұған қол жеткізу төмендегі факторлар арқылы іске асады:

пеш агрегаттарының жұмысы параметрлерінің қажетті кешенінің үздіксіз компьютерлік мониторинг жүйесін пайдалану арқылы;

технологиялық процесті немесе оның жекелеген кезеңдерін автоматты басқару жүйелерін пайдалану арқылы;

шикізат қоспасының құрамын оңтайландыру және тұрақтандыру, оны пешке берудің біркелкілігін арттыру;

пешке отын берудің құрамын оңтайландыру және біркелкілігін арттыру;

отынның қайталама түрлерін пайдаланған жағдайда-сипаттамаларды тұрақтандыру, біркелкі беру, пешке қайталама отынды енгізу және жағу тәсілін оңтайландыру.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Жылу энергиясын тұтынудың төмендеуі және сол себепті шығарындылардың азаюы.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдаланылу деректері

Ұсынылған іс-шараларды іске асыру кезінде қол жеткізуге болатын технологиялық көрсеткіштер 5.3-кестеде келтірілген.

5.3-кесте. Технологиялық көрсеткіштер

Р/с №	Клинкерді күйдіру үшін меншікті жылу шығыны, МДж/т	Процесс
1	2	3
1	3000 - 4000	Құрғақ тәсілді пештер, көп сатылы (3-тен 6 сатыға дейін) циклонды жылу алмастырғыш және декарбонизатор
2	3100 - 4200	Циклонды жылу алмастырғыштармен жабдықталған құрғақ тәсілді айналмалы пеші
3	3300 - 5400	Жартылай құрғақ /жартылай дымқылды әдіс (Леполь пеші)
4	5000 дейін	Құрғақ әдісті ұзын пештер
5	5000 - 6400	Дымқылды әдісті ұзын пештер

Жылу энергиясын тұтынуға өндірістік қуат әсер етеді. Жылу шығыны 3000 тонна/тәулігіне өнімділігі бар пештер үшін есептеліп, анықталды. Клинкерді өнімділігі жоғары пештерде жағу, мысалы, 5000 т/ тәулігіне., қуаттылығы 1500 т/тәулігіне болатын шағын пештермен салыстырғанда бір тонна клинкерге 100 МДж және тіпті 200 МДж энергия шығынын азайтады.

Зауыттар отын қалдықтарының белгілі бір түрлерін пайдалану үшін арнайы жобаланған және жобаланған жағдайда, жылу энергиясын тұтыну клинкердің 3120 – 3400 МДж/т аралығында болады, бірақ тұтынудың бұл деңгейіне оңтайландырылған және заманауи пештерді қолдану арқылы қол жеткізуге болады.

Ыстық шикізат материалдары мен ыстық газды айналым арқылы жіберу жылу энергиясын тұтыну үлесін 6 – 12 МДж/т клинкердің айналым арқылы жіберілген газ пайызына арттыруға алып келеді.

Кросс-медиа әсерлер

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Жылу энергиясын төмендетуге бағытталған негізгі техникалардың қолданылу шарттары 5.4-кестеде келтірілген.

Экономика

Энергияны (жылу және электр) пайдалану өнім құнының 30 - 40 % құрайды. Технологияны енгізудің экономикалық тиімділігі белгілі бір кәсіпорын үшін техникалық -экономикалық негіздеме (ТЭН) әзірлегеннен кейін анықталады.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңның талаптары. Жергілікті жағдайлар. Энергетикалық тиімділік. Шығарындыларды азайту.

5.1.3. Қалдықтарды баламалы отын ретінде және / немесе цемент өндірісінде баламалы шикізат ретінде пайдалану

Сипаты

Жоғары калориялы арнайы дайындалған және өңделген қалдықтарды цемент пешінде олардың сипаттамаларын ескере отырып, қарапайым қазбалы отынның орнына пайдалануға болады. Балама отын ретінде пайдалану үшін отынның және (немесе) биомассаның қатты немесе сұйық жанғыш қалдықтары бар қалдықтар қолданылады. Қалдықтардың жоғары калориялы компоненттеріне пластик, қағаз, картон, тоқыма, резеңке, былғары, ағаш және т.б. материалдар жатады.

5.4-кесте. Негізгі техникалардың қолданылу шарттары

Р/с №	Технологиялар	Қолданылуы
1	2	3
1	Құрғақ өндіріс әдісін қолдану, қолданылатын шикізаттың сипаттамаларына сәйкес циклондық жылу алмастырғыш кезеңдерінің санын оңтайландыру	Жаңадан салынатын және жаңғыртылатын кәсіпорындар мен пештер үшін
2	Оңтайлы конфигурациямен және орнатылған параметрлерге сәйкес пеш қондырғысының тұрақты жұмысымен пеш жүйесін қолдану: басқару жүйесін оңтайландыру, оның ішінде автоматты компьютерлік басқару және технологиялық процесті басқаруды автоматтандыру; пешке материалдар мен отынды гомогенизациялау, мөлшерлеу және берудің заманауи жүйелерін қолдану	Жаңадан салынып жатқан кәсіпорындар мен жаңғыртылатын пештер, сондай-ақ мүмкін болған кезде басқа пештер үшін
3	Пеш жүйесінен, әсіресе клинкер салқындатқышынан артық жылуды қалпына келтіру, алынған жылуды шикізатты кептіру үшін пайдалану	Жаңадан салынып жатқан кәсіпорындар мен жаңғыртылатын пештер, сондай-ақ мүмкін болған кезде басқа пештер үшін
4	Меншікті жылу шығынын азайтуға оң әсер ететін сипаттамалары бар жоғары калориялы отынды пайдалану	Барлық кәсіпорындар үшін
5	Пеш жүйесіне атмосфералық ауаның ағып кетуін азайту	Барлық кәсіпорындар үшін
6	Егер пештер осындай жүйемен жабдықталған болса, айналма жүйеге газ ағынын азайту	Цемент өндірудің құрғақ тәсіліндегі кәсіпорындар үшін
7	Табиғи компоненттердің бір бөлігін техногендік материалдарға ауыстыру және шламды сұйылтқыштарды қолдану арқылы шикізат шламының ылғалдылығын азайту	Цемент өндірудің дымқыл тәсіліндегі кәсіпорындар үшін

Қолданылатын қазба шикізатында көрсетілген элементтер үшін қажетті деңгейлер болмаса, балама шикізат көздері әдетте кремний диоксиді, алюминий тотығы және темір құрамына байланысты қамтамасыз етеді.

Техникалық сипаты

Отын мен шикізат ретінде қалдықтардың едәуір көлемін тұтыну мүмкіндігі цемент пешінде жүретін технологиялық процестің сипаттамасын анықтайды.

Айналмалы күйдіру цемент пештері-зиянды жанғыш қалдықтарды өзінің ерекше қасиеттері есебінен экологиялық таза кәдеге жаратуға қабілетті ең қолайлы агрегаттар:

материалдың жоғары температурасы (1450 °C дейін) және газдық орта (2000 °C дейін);

ыстық аймақта газдардың айтарлықтай тұру уақыты – 7 секундтан астам, 1200 °C жоғары температурада;

қышқыл атмосфера болған жағдайда пештегі материалдың сілтілік ортасы;

материал мен газдардың қарама-қарсы қозғалысы;

қатты және газ тәрізді фазалар арасындағы қарқынды байланыс;

клинкердің сұйық фазасына байланысты ауыр металдар мен улы материалдарды бейтараптандыру әдісі;

цемент технологиясының іс жүзінде қалдықсыз болуы;

әдетте, пеш қондырғыларында тиімді тозаң жинағыштардың болуы.

Қалдықтарды отын ретінде пайдалану түрлері мен қағидаттарының толық техникалық сипаттамасы 4.9-бөлімде берілген.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтарды таңдау және пайдалану бірқатар өзара әрекеттесетін факторларға байланысты, олардың негізгілері CO, NOx шығарындыларының төмендеуі (егер қалдықтарды енгізу нүктелері қолайлы болса және пештің жұмысы оңтайландырылса), сондай-ақ табиғи ресурстарды, қазбалы отынды және шикізатты пайдалануды азайту болып табылады. Қауіпті қалдықтарды реттеу саласында бірлесіп, бақылаумен жүргізілетін қалдықтарды қайта өңдеу практикалық, экономикалық тиімді және экологиялық жағынан қолайлы (полигонға орналастырумен немесе өртеумен салыстырғанда) нұсқаны қамтамасыз ете алады.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Цемент пешінде балама отын ретінде пайдаланылатын қалдықтардың ауқымы төменде көрсетілген үрдістерге байланысты айтарлықтай өзгереді: күйдіру режимі, шикізат пен отынның құрамы, өндіріске қалдықтарды беру әдісі, пайдаланылған газды тазарту технологиясы, қалдықтарды басқару шарттары.

Ықтимал қалдықтарды әлеуетті баламалы отын ретінде таңдау кезінде технологиялық параметрлерден басқа қолданыстағы техникалық реттеу жүйесінің талаптарын да ескеру қажет.

Технологиялық тұрғыдан алғанда, әдетте, цемент пешіне Отын және/немесе шикізат ретінде қолданылатын қалдықтар үшін минералды бөліктің калория мөлшері мен құрамын ескеру қажет. Бұдан басқа, қалдықтардың көлемі мен санаттары, сондай-ақ олардың физикалық және химиялық құрамы, сипаттамалары мен ластағыш қоспалары ескерілуі тиіс. Цемент өнеркәсібінде отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтар әдетте алдын-ала дайындалған, өңделген, мысалы, ұсақталған, араластырылған, ұсақталған, гомогенизацияланған және тиісті сападағы материалға айналатын қалдықтардан арнайы таңдалған бөлік болып табылады

Балама отын ретінде жағу мақсаттары үшін қалдықтар, әдетте, алдын ала сынақтар жүргізілгеннен кейін ғана пайдаланылады.

Отын ретінде пайдаланылатын қалдықтардың сипаттамаларына кепілдік беру үшін сынамаларды іріктеу мен дайындауды, талдау мен бақылауды қамтитын сапаны қамтамасыз ету жүйесі қажет.

Пайдаланылатын қалдықтардың түріне және олардың сипаттамаларына байланысты қалдықтарды пешке беру орны маңызды, өйткені бұл пештің шығарындыларына әсер етеді. Негізінен, қалдықтардың тұтану температурасы жоғары болған кезде оларды негізгі қыздырғыш арқылы беру қолданылады. Барлық жеткізу нүктелері үшін пештегі газдардың температурасы 2 °C ішінде кемінде 850 °C болуы керек, егер құрамында 1 %-дан астам хлор бар қалдықтар пайдаланылса, онда олар пештің аймағына берілуі керек, онда газдардың температурасы 2 секунд ішінде кемінде 1100 °C болуы керек.

Шығарындыларды бақылау үшін қосымша жабдық орнатылуы тиіс. Қоршаған ортаның қауіпсіздігін, оның сапасы мен стандарттарға сәйкестігін қамтамасыз ету үшін арнайы бақылау және тиісті техникалық шешімдер қажет.

Отын ретінде пайдаланылатын қалдықтардың әртүрлі түрлерінің сипаттамалары: ылғалдылық, калория мөлшері энергияны нақты тұтынуға әсер етуі мүмкін. Мысалы, баламалы отынның төмен калориялы және жоғары ылғалдылығы клинкердің бір тоннасына жылу энергиясын тұтынудың артуына әкеледі. Төмен калориялы қалдықтарды пайдалану кезінде бірдей қуат тұтынуына қол жеткізу үшін қарапайым отынды қолданумен салыстырғанда олардың көп мөлшері қажет.

Жанармай қоспасын қолданған кезде клинкердің бір тоннасына нақты энергия шығыны отынның түріне, оның калориясына байланысты әртүрлі себептерге байланысты өзгереді. Деректерді талдау көрсеткендей, қазбалы отынның (көмірдің) калория мөлшері 26 - 30 МДж/кг, мазут – 40 – 42 МДж/кг аралығында, ал пластмассаның калория мөлшері 17-ден 40 МДж/кг-ға дейін өзгереді.

Отын ретінде пайдаланылатын қалдықтар қарапайым отынға қарағанда арзанырақ болуы мүмкін, дегенмен шығындар қалдықтардың түріне және жергілікті жағдайларға байланысты өзгереді. Алайда қалдықтар көбінесе алдын-ала өңдеуден өтеді, цемент зауыттарында қолданылғанға дейін гомогенизациядан өтеді, бұл олардың қымбаттауына әкеледі. Сонымен қатар қалдықтарды қосымша бақылау мен талдау олардың құнын арттырады.

Қалдықтарды кәдеге жарату кезінде зиянды заттар шығарындыларының ұлғаю ықтималдығын азайту мақсатында мынадай техникалық шешімдерді қолдану қажет:

1) пештің қасиеттері мен конструкциясына байланысты қалдықтардың осы аймақта болуының белгілі бір температурасы мен уақытын қамтамасыз ету мақсатында пешке баламалы отынды енгізудің тиісті нүктелерін пайдалану;

2) қажетті температурасы бар аймаққа кальцийлеу аймағына дейін ұшып кетуі мүмкін органикалық компоненттері бар баламалы отынды беру;

3) пештің жұмысын қалдықтарды жағудан шығатын газдар бақыланатын, гомогендендірілген түрде, тіпті 850 °C-тан жоғары температура кезінде неғұрлым қолайсыз жағдайларда да кемінде 2 с болатындай етіп басқару;

4) ұлғайту температура газдар аймағында пеш, онда жану қалдықтарды ден 1100 °C және одан жоғары болса, өртеледі қауіпті қалдықтар-құрамында 1 %-тен галогенсодержащих органикалық заттар (айқын түрінде хлор);

5) қалдықтарды пешке тұрақты және үздіксіз беруді қамтамасыз ету;

6) пешті тұтату және салқындату (іске қосу және тоқтату) режимі кезінде, қажетті температура мен материалдың пеште болу уақытын қамтамасыз ету мүмкін болмаған кезде қалдықтарды жағуды тоқтату.

7) балама отын және / немесе балама шикізат ретінде пайдаланылатын қалдықтарды, әсіресе хлор, күкірт, органикалық заттар мен металдардың құрамына (негізінен сынап, күшән, кадмий, сүрме, қорғасын, таллий, хром, мыс және т. б.) қатысты іріктеу және сапасын бақылау.

Қауіпті қалдықтарды пайдалану кезінде, әсіресе оларды алдын ала қайта өңдеу, мысалы, қоймалау, өндіріске беру кезінде қауіпсіздік шаралары сақталуға тиіс. Ықтимал өздігінен жанатын материалдардың қауіпсіздік шаралары дайындық пен қайта өңдеумен айналысатын кәсіпорындардан қалдықтарды жеткізу кезінде өте маңызды.

Кросс-медиа әсерлер

Дайындалған және қайта өңделген қалдықтарды баламалы отын және шикізат ретінде пайдалану технологиясы шығындарды азайтады және сонымен бірге қоршаған ортаға жүктемені азайтады, өйткені полигондарда немесе қайта өңдеу орындарында орналастырылатын қалдықтардың мөлшерін шектейді.

Қалдықтарды баламалы отын ретінде пайдаланған кезде зиянды заттар шығарындыларының ұлғаю қаупі бар. Оларды азайту үшін осы бөлімде көрсетілген тиісті техникалық шешімдерді қолдану қажет.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Қалдықтарды кәдеге жарату үшін оларды баламалы отын ретінде пайдалануды регламенттейтін нормативтік-техникалық құжаттаманы әзірлеу талап етіледі. Бүгінгі таңда Қазақстан Республикасында мұндай нормативтік құжаттама жоқ. Қалдықтарды жағу процестері үшін осындай регламенттер әзірленгеннен және бекітілгеннен кейін осы технология Қазақстанның цемент кәсіпорындарында қолданылуы мүмкін.

Экономика

Қалдықтарды пайдалануға дайындауға және отын қалдықтарын жағуға арналған пештерді жаңғыртуға арналған қондырғылардың құны бойынша деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Қалдықтардың үлкен қоры. Өнімнің өзіндік құнындағы отын құнының жоғары үлесі. Экологияға жүктемені төмендету. Қалдықтарды пайдаланудың әлемдік тәжірибесі мол.

5.1.4. Экологиялық менеджмент

Сипаты

Кәсіпорын қызметінің қоршаған ортаны қорғау саласындағы мақсаттарға сәйкестігін көрсететін жүйе.

Техникалық сипаттамасы

ЭМЖ – бұл қондырғы операторларына экологиялық мәселелерді жүйелі және айқын негізде шешуге мүмкіндік беретін әдіс. ЭМЖ жалпы басқару жүйесінің және өндірісті операциялық басқарудың ажырамас бөлігін құрған кезде ең тиімді және қолайлы болып табылады.

Барлық қолданыстағы ЭМЖ үздіксіз жетілдіру тұжырымдамасын қамтиды, яғни қоршаған ортаны басқару – бұл ақыр соңында аяқталатын жоба емес, үздіксіз процесс. Процестердің әртүрлі схемалары бар, бірақ ЭМЖ–ның көпшілігі ұйымның басқа басқару контекстінде кеңінен қолданылатын PDCA (жоспарла – жаса – тексер – орында) цикліне негізделген. Цикл – бұл интерактивті динамикалық модель, онда бір цикл келесі циклдің басында аяқталады.

ЭМЖ стандартталған немесе стандартты емес ("реттелетін") жүйе түрінде болуы мүмкін. EN ISO 14001:2015 сияқты халықаралық деңгейде танылған стандартталған жүйені енгізу және сақтау, әсіресе сыртқы тексеруден өткен жағдайда, ЭМЖ-ге деген сенімді арттыра алады. Қоршаған ортаны қорғау туралы мәлімдеме және қолданыстағы экологиялық заңнаманы сақтау тетігі арқылы қоғаммен өзара әрекеттесуге байланысты қосымша сенімділікті қамтамасыз етеді. Алайда стандартталмаған жүйелер, егер олар дұрыс жобаланған, енгізілген және аудитпен тексерілген болса, бірдей тиімді болуы мүмкін.

Стандартталған жүйелер (EN ISO 14001:2015 ) және стандартталмаған жүйелер негізінен ұйымдарға қолданылады, бұл құжат ұйымның барлық іс-әрекеттерін, мысалы, олардың өнімдері мен қызметтеріне қатысты емес, тар тәсілді қолданады.

ЭМЖ мынадай компоненттерден тұруға тиіс:

1) жоғары басшылықты қоса алғанда, басшылықтың міндеттемелері;

2) менеджмент арқылы қондырғыны үнемі жетілдіруді қамтитын экологиялық саясат;

3) қаржылық жоспарлаумен және инвестициялармен бірге қажетті рәсімдерді, мақсаттар мен міндеттерді жоспарлау және белгілеу;

4) ерекше назар аударуды талап ететін рәсімдерді орындау:

құрылым және жауапкершілік;

қабылдау, оқыту, хабардарлық және құзыреттілік;

байланыс;

қызметкерлердің қатысуы;

құжаттар;

процесті тиімді бақылау;

техникалық қызмет көрсету бағдарламалары;

төтенше жағдайларға дайындық және ден қою;

5) табиғат қорғау заңнамасының сақталуын қамтамасыз ету;

6) жұмыс қабілеттілігін тексеру және келесі іс-әрекеттерге ерекше назар аудара отырып, түзету шараларын қабылдау:

мониторинг және өлшеу,

түзетуші және алдын алу іс-әрекеттері,

жазбаларды жүргізу,

ЭМЖ-нің жоспарланған іс-шараларға сәйкес келетіндігін және тиісті түрде енгізіліп, қолдау көрсетілетінін анықтау үшін тәуелсіз ішкі және сыртқы аудит;

7) ЭМЖ-ге шолу және оның жоғары басшылықтың үнемі жарамдылығы, жеткіліктілігі және тиімділігі;

8) жыл сайынғы тұрақты экологиялық есепті дайындау және жоғары басшылық тарапынан шолу ("Басшылықтың шолу жасауы");

9) сертификаттау органымен немесе ЭМЖ сыртқы верификаторымен тексеру;

10) таза технологиялардың дамуын ұстану;

11) жаңа зауытты жобалау кезеңінде және оның бүкіл қызмет ету мерзімі ішінде қондырғыны пайдаланудан шығару мүмкіндігінен қоршаған ортаға әсерді қарау;

12) салалық бенчмаркингті тұрақты негізде қолдану (өз компанияңыздың көрсеткіштерін саланың үздік кәсіпорындарымен салыстыру);

13) қалдықтарды басқару жүйесі.

14) бірнеше операторлары бар қондырғыларда/объектілерде әртүрлі операторлар арасындағы ынтымақтастықты кеңейту мақсатында әрбір қондырғы операторының рөлдері, міндеттері және операциялық рәсімдерін үйлестіру айқындалатын бірлестіктерді құру;

15) ағынды сулар мен атмосфераға түсетін шығарындыларды түгендеу.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Штаттық және штаттан тыс жағдайларда нақты рәсімдерді сақтау және орындау және міндеттерді тиісті бөлу кәсіпорында табиғатты қорғау рұқсатының шарттары әрдайым сақталатынына, қойылған мақсаттарға қол жеткізілетініне және міндеттер шешілетініне кепілдік береді. Экологиялық менеджмент жүйесі экологиялық нәтижелілікті үнемі жақсартуды қамтамасыз етеді.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Барлық маңызды кіріс ағындарын (энергия тұтынуды қоса алғанда) және шығыс ағындарын (шығарындылар, төгінділер, қалдықтар) оператор қаржылық жоспарлау ерекшеліктері мен инвестициялық циклдарды ескере отырып, қысқа – орта және ұзақ мерзімді аспектілерде өзара байланысты басқарады. Бұл, мысалы, шығарындылар мен төгінділерді тазарту бойынша қысқа мерзімді шешімдерді қолдану ("құбырдың соңында") энергияны тұтынудың ұзақ мерзімді өсуіне және қоршаған ортаны қорғаудың ықтимал тиімді шешімдеріне инвестицияларды кешіктіруге әкелуі мүмкін дегенді білдіреді.

Кросс-медиа әсерлер

Экологиялық менеджмент әдістері қондырғының қоршаған ортаға әсерін азайту үшін жасалған.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Жоғарыда сипатталған ЭМЖ компоненттерін барлық қондырғыларға қолдануға болады.

Қамту (мысалы, нақтылау деңгейі) және экологиялық менеджмент жүйесінің нысандары (стандартталған, сондай-ақ стандартталмаған) қолданылатын технологиялық жабдықтың пайдалану сипаттамаларына және оның қоршаған ортаға әсер ету деңгейіне сәйкес келуі тиіс.

Экономика

Қолданыстағы экологиялық менеджмент жүйесін тиісті деңгейде енгізу мен қолдаудың құны мен экономикалық тиімділігін анықтау қиындық тудырады.

Ендірудің қозғаушы күші

Экологиялық менеджмент жүйесі бірқатар артықшылықтарды ұсына алады, мысалы:

кәсіпорынның экологиялық аспектілері туралы мәліметтерді нақтылау;

шешім қабылдау негізін жақсарту;

қызметкерлерді ынталандыруды жақсарту;

пайдалану шығындарын азайтудың және өнім сапасын жақсартудың қосымша мүмкіндіктері;

экологиялық нәтижелілікті жақсарту;

экологиялық бұзушылықтарға, белгіленген талаптарды орындамауға байланысты шығындарды азайту және т. б.

5.1.5. Мониторинг

Сипаты

Атмосфералық ауаға түсетін ұйымдастырылған шығарындылар, сондай-ақ процестердің параметрлері (ылғалдылық, температура, О₂, ағынның жылдамдығы) бекітілген стандарттарға сәйкес мерзімді немесе үздіксіз өлшеу әдістерін қолдана отырып бақыланады.

Техникалық сипаттамасы

Пайдаланылған мониторингтің түрі (үздіксіз немесе мерзімді өлшеулер, мерзімді өлшеулердің жиілігі) бірқатар факторларға байланысты, мысалы: ластағыш заттың табиғаты, шығарындылардың экологиялық маңызы немесе оның өзгергіштігі. (4.7-бөлімді қараңыз).

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Мониторингтің экологиялық пайдасы жоқ, бірақ ол түзету шараларын қабылдаудың міндетті шарты болып табылады.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

(4.7-бөлiмдi қараңыз)

Кросс-медиа әсерлер

Мониторинг жүргізу үшін қондырғы, қосалқы материалдар мен энергия талап етіледі

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Жалпы қолданылатын. ҚР заңнамасының талаптарымен шектеледі.

Экономика

Инвестицияларға және техникалық қызмет көрсетуге арналған қосымша шығындар.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.6. Шу

Сипаты

Шу көздерін оқшаулауға бағытталған техникалық шешімдерді қолдану арқылы шуды азайту.

Техникалық сипаттамасы

Шу көздері – шикізатты өндіру және оны өңдеу, клинкер мен цемент алу, ұнтақтау, ұнтақтау және шикізатты дайындау қондырғылары, цемент пештері, цемент диірмендері, таспалы конвейерлер, сүзгілер, қалпына келтіретін тоңазытқыш сияқты тоңазытқыштар және т. б.

Шу бүкіл өндіріс процесінде пайда болады, карьердегі жарылудан бастап соңғы өнімді алуға дейін. Шуды азайту және оның жақын маңдағы аумаққа таралуын болғызбау үшін шуды азайтудың әртүрлі техникалық шешімдері қолданылуы мүмкін:

шулы операциялар үшін қолайлы орынды таңдау;

шулы операцияларды/агрегаттарды қоршау;

өндірістерді/агрегаттарды дірілден оқшаулау;

дыбыс өткізбейтін материалдар негізінде ішкі және сыртқы оқшаулауды қолдану;

материалдарды өңдейтін пайдалану қондырғыларын жабуға арналған құрылыстар;

материалдарды өңдеуге арналған қондырғыны қоса алғанда, кез келген шу шығаратын операцияларды жабуға арналған ғимараттарды дыбыстан оқшаулау;

дыбыс өткізбейтін қабырғаларды және/немесе табиғи кедергілерді орнату;

бұрғыш құбырларда, түтін сорғыштарда және сүзгі газ үрлегіштерде сөндіргіштерді қолдану;

дыбыстан оқшауланған ғимараттардағы арналар мен желдеткіштерді дыбыстан оқшаулау;

шу көздерін және ықтимал резонанстық компоненттерді, компрессорлар мен арналарды бөлу;

ұсақтау кезінде резеңке қалқандарды пайдалану.

Егер жоғарыда аталған техникалық шешімдерді қолдану мүмкін болмаса және шу шығаратын қондырғыларды жеке ғимараттарға ауыстыру мүмкін болмаса, мысалы, пештердің көлеміне және оларға қызмет көрсету құралдарына байланысты екінші техникалық шешімдер қолданылады. Мысалы, қорғалатын аймақ пен белсенді Шу көзі арасындағы өсіп келе жатқан ағаштар мен бұталар сияқты ғимараттар немесе табиғи кедергілер, мысалы, пеш немесе қойма алаңы салынуы керек. Қорғалатын кеңістіктің есіктері мен терезелері шу шығаратын қондырғыларды пайдалану кезінде тығыз жабылуы тиіс.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Шуды азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Деректер жоқ.

Кросс-медиа әсерлер

Жоқ.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Шуды азайтуға арналған техникалық шешімдер цемент өнеркәсібінде қолданылады (4.5-бөлімді қараңыз).

Экономика

Инвестицияларға және техникалық қызмет көрсетуге арналған қосымша шығындар.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.7. Өндірістік процесті басқаруды оңтайландыру

Сипаты

Кіріс (энергия, шикізат) және шығыс ағындарын (шығарындылар, төгінділер, қалдықтар) азайту, шығарылатын өнімнің сапасын жақсарту, процесс параметрлерін тұрақтандыру арқылы қондырғыны пайдалану ұзақтығын арттыру мақсатында өндірістік процестерді оңтайландыру үшін қолданылатын техникалық шешімдер.

Техникалық сипаттамасы

Клинкерді күйдіру процесін оңтайландыру, әдетте, жылу шығынын азайту, клинкердің сапасын жақсарту, технологиялық параметрлерді тұрақтандыру арқылы қондырғының жұмыс ұзақтығын (мысалы, төсеу) арттыру үшін жасалады. NO_X SO₂ шығарындылары мен тозаңын азайту екінші оңтайландыру әсері болып табылады. Жобалық көрсеткіштерге жақын параметрлері бар пештің бірқалыпты тұрақты жұмысы оның барлық шығарындыларын азайту тұрғысынан қолайлы. Оңтайландыру шикізат қоспасын гомогенизациялау, көмірдің тұрақты мөлшерін қамтамасыз ету және тоңазытқыштың жұмысын жақсарту сияқты техникалық шешімдерді қамтиды. Минималды ауытқулармен қатты отынның тұрақты жеткізілуін қамтамасыз ету үшін қазіргі заманғы отынды мөлшерлеу жүйесі сияқты тиеу бункерлерінің, конвейерлер мен қоректендіргіштердің жақсы жобасы болуы керек.

NО_х шығарындыларының азаюы жалын мен күйдіру температурасының төмендеуімен, отын тұтынудың төмендеуімен, пештегі тотығу ортасының қамтамасыз етілуімен жүзеге асырылады (сонымен қатар 4.1.3-бөлімді қараңыз).

Оттегі құрамын бақылау (артық ауа) NО_х шығарылуын бақылау үшін өте маңызды. Негізінен, пештің суық бөлігіндегі оттегінің төмендеуі NО_х мөлшерінің төмендеуіне әкеледі. Алайда оттегінің азаюымен СО және SO₂мөлшері жоғарыламауы үшін оны теңдестіру керек.

Өрт процесін оңтайландырудың SO₂оқшаулауына әсері ұзын дымқылды пештер мен ұзын құрғақ пештер үшін өте маңызды (аспалы жылытқышсыз).

Пештің жұмысындағы бұзылуларды болдырмай, электростатикалық сүзгілерді қолдану кезінде СО мәселелерін болғызбауға, тозаңның шығуын азайтуға және тозаң бөлшектеріне, мысалы металдарға адсорбцияланатын кез келген заттардың шығарылуын азайтуға болады. Жылдам өлшеу және бақылау аппаратурасы бар заманауи бақылау жүйесі пайда болу себептерін бақылауды арттыруға және сол арқылы СО іздерінің пайда болу ықтималдығын азайтуға мүмкіндік береді (сондай-ақ 4.1.6-бөлімді қараңыз).

Процесс параметрлері мен шығарындыларын бақылау және өлшеу бақылауды оңтайландырудың және пештің тұрақты жұмысына қол жеткізудің маңызды бөлігі болып табылады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Жалын мен күйдіру температурасының төмендеуі NO_x шығарындыларының төмендеуіне әкеледі. Сонымен қатар отын шығынын азайтуға болады. Пештің жұмыс режиміндегі ақаулардың алдын алу электр сүзгілерін пайдалану кезінде тозаң мен СО шығарындыларының төмендеуіне әкеледі.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Шығарындылар мен отын тұтыну азаяды.

Кросс-медиа әсерлер

Шығарындылар мен отын шығынын азайту.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Процесті басқаруды оңтайландыру барлық пештерге қолданылады және көптеген элементтерді қамтуы мүмкін, соның ішінде пеш операторларын оқытудан/оқытудан бастап, мөлшерлеу жүйелері, гомогенизация силостары, отқа арналған силостар сияқты жаңа жабдықты орнатуға дейін. Технологиялық процесті оңтайландырудың SO₂шығарындыларына процесті басқаруды оңтайландырудың әсері ұзақ дымқылды және ұзақ құрғақ пештер үшін айтарлықтай, бірақ алдын-ала қыздырылған пештер үшін шамалы.

Экономика

Пешті оңтайландыру негізінен пайдалану шығындарын азайту, өнімділікті арттыру және өнім сапасын жақсарту үшін жүзеге асырылады. Оңтайландырылған пештің пайдалану шығындары әдетте оңтайландырылған пешке қарағанда төмен.

Үнемдеуге отын мен отқа төзімділікті азайту, пайдалану шығындарын азайту және басқа факторлардың арасында жоғары өнімділік арқылы қол жеткізіледі.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

Жергілікті жағдайлар.

5.1.8. Тозаң шығаруға байланысты операциялар бойынша техникалық шешімдер (тозаң шығарудың ұйымдастырылмаған көздері)

Сипаты

Құрылымдық және ұйымдастырушылық-техникалық шешімдер арқылы ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту.

Техникалық сипаттамасы

Ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларының пайда болу көздері шикізат материалдарын, отынды және клинкерді қоймаларға орналастыру және қайта өңдеу процестері, сондай-ақ өндіріс аумағында пайдаланылатын кез келген көлік құралдары болып табылады. Нысандардың ықшам орналасуы тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындыларын азайтудың ең оңай жолы болып табылады. Қондырғыларға үнемі және мұқият қызмет көрсету әрдайым ауа сорудың төмендеуіне немесе ауаның шығып кетуіне жол бермеу арқылы ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларының жанама төмендеуіне әкеледі. Автоматты құрылғылар мен басқару жүйесін пайдалану тозаң бөлшектерінің шығарындыларын азайтуға, сондай-ақ қондырғылардың үздіксіз жұмыс істеуіне ықпал етеді.

Жеке немесе бір-бірімен бірге қолданылуы мүмкін ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайтуға арналған әртүрлі техникалық шешімдер:

1) тозаңдануға байланысты операцияларды (ұнтақтау, сүзу, араластыру) қымтап жабу/капсуляциялау;

2) жабық схема бойынша құрастырылған жабық конвейерлер мен элеваторлар, егер тасымалдау кезінде тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындылары орын алуы мүмкін болса;

3) ауа соратын немесе материалдың төгілетін жерлерін азайту, қондырғыларды герметизациялау;

4) автоматты құрылғылар мен басқару жүйелерін пайдалану;

5) қондырғының сенімді жұмысын қамтамасыз ету;

6) жылжымалы және стационарлық тозаң тазалау қондырғыларын пайдалану:

жөндеу жұмыстары кезінде тозаңның ұйымдастырылмаған шығарылуын болғызбау үшін тозаң тазалаудың вакуумдық жүйесін пайдалану қажет. Жаңа кәсіпорынды іске қосу кезінде стационарлық вакуумды тозаң тазалау жүйелерімен жабдықтау көзделуі тиіс, ал жұмыс істеп тұрған зауыттарда жылжымалы вакуумдық тозаң тазалау жүйелерін олардың өндіріс жағдайларына оңай бейімделуіне байланысты пайдаланған дұрыс;

7) желдету және қапшық сүзгілердегі тозаңды тұндыру:

мүмкіндігінше барлық материалдарды вакуумда жұмыс істейтін жабық қондырғыларда өңдеу керек. Аспирациялық ауа атмосфераға шығар алдында қап сүзгісі арқылы тозаңнан тазартылады.

материалды тасымалдаудың автоматты жүйесі бар жабық қоймаларды пайдалану:

клинкер сүрлемі және шикізат материалдарының жабық толық автоматтандырылған қоймасы ұйымдастырылмаған тозаң шығарындылары мәселесінің ең дұрыс шешімі болып табылады. Қоймалардың мұндай түрлері тиеу және түсіру жұмыстары кезінде диффузиялық тозаңның пайда болуын болғызбау үшін бір немесе көп қапшық сүзгілермен жабдықталған;

сүрлемді толтыру кезеңінде материал деңгейінің көрсеткіштерімен, ажыратқыштарымен, сүзгілермен жабдықталған тиісті сыйымдылығы бар сүрлемдерді пайдалану;

8) цементті цемент тасымалдағышқа тиеу кезінде материалды орналастыру және тарату үшін тозаңды ұстау жүйесімен жабдықталған икемді шлангілер мен қапшықтарды пайдалану.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Шығарылатын тозаңды азайту. Шу деңгейінің төмендеуі.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Әрбір нақты жағдайда қолданылатын әдіске байланысты.

Кросс-медиа әсерлер

Вакуумдық жүйені қолдану арқылы энергия тұтынуды арттыру.

Тозаңнан арылту қондырғыларына тиісті техникалық қызмет көрсетудің болмауы қосымша шығарындыларға әкелуі мүмкін

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Техникалық шешімдерді цемент өнеркәсібінде қолдануға болады.

Экономика

Әрбір нақты жағдайда қолданылатын әдіске байланысты.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары. Жергілікті жағдайлар. Денсаулықты сақтау үшін жұмыс орнына қойылатын талаптар.

5.1.9. Электр сүзгілері

Сипаты

Шығарылатын тозаң бөлшектері электр өрісінің әсерінен зарядталады және босатылады. Тазалаудың тиімділігі өрістердің санына, уақыт бірлігіне және бөлшектерді алдын ала кетіру құрылғыларына байланысты болуы мүмкін. Электр сүзгілері электродтардан тозаңды жинау әдісіне байланысты құрғақ немесе дымқыл болуы мүмкін.

Техникалық сипаттамасы

Электростатикалық сүзгілер ауа ағынында өтетін бөлшектердің айналасында электр өрісін тудырады. Бөлшектер теріс зарядталады және оң зарядталған шөгінді электродтарға көшеді. Бұл шөгінді электродтар мезгіл-мезгіл сілку немесе діріл арқылы оларға түсетін тозаңды коллекторлық бункерге шығарады. Электродты сілку циклдері тозуды азайту және осылайша тозаңды кетіруді азайту үшін оңтайландырылған. Электр сүзгілері жоғары температурада және жоғары ылғалдылықта жұмыс істеу қабілетімен сипатталады.

Электр сүзгілерінің жұмыс сапасы төменде келтірілген әртүрлі пайдалану параметрлеріне байланысты:

газ ылғалдылығы;

газдың химиялық құрамы;

газ ағынының жылдамдығы

бөлшектердің мөлшері мен химиялық құрамы бойынша таралуы;

бөлшектердің электр кедергісі;

жүктеу деңгейлері;

газ температурасы;

қосу − өшіру операциялары;

электр өрісінің күші;

электродтардың аудандары мен формалары;

SO₂ концентрациясы;

тұндырылатын тозаңдағы ылғал мөлшері;

аралық немесе өтпелі жұмыс режимдері.

Электр сүзгісінің жұмысын электродтардың оқшаулағыш қабатында материалдың жиналуының пайда болуы және нәтижесінде электр өрісінің кернеулігін төмендету арқылы нашарлатуы мүмкін. Бұл сілтілі металдармен хлоридтер мен сульфаттар түзетін пеште көп мөлшерде хлор мен сульфаттар болған кезде немесе шикізат/ шикізат ұнында жалпы органикалық көміртегі (ЖОК) көп болған кезде пайда болуы мүмкін. Сілтілік металл хлоридтері мен ЖОК жоғары кедергісі бар (0,1–1мкм) субмикроскопиялық тозаң бөлшектерін құрайды (1012 – 1013 ом/см) және электродтарда қабаттар түзеді және осылайша тозаңды кетіру мәселесін тудырады.

Жоғары кедергі мәселелері түтін газдарының кондиционері - тоңазытқышқа су бүрку арқылы ішінара шешілуі мүмкін. Бұл мәселесін шешудің басқа жолы қап сүзгілерін пайдалану болып табылады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Атмосфераға түсетін шығарындыларды азайту. Қайта пайдалану мүмкіндігі (ұсталған тозаңды қайта пайдалану). Шығатын газдарды түпкілікті тазартуға бағытталған ластағыш заттардың жүктемесін азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Үлкен көлемді электр сүзгілері тозаңсыздандырылған газдарды кондиционерлеу жүйесімен бірге жұмыс режимін оңтайландыру арқылы орташа айлық тозаң шығарындысын 5–15 мг/Нм3 (құрғақ газ, 273 К, 10% O₂) дейін төмендетуі мүмкін. Мұндай электр сүзгілеріндегі тозаңнан арылтудың жобалық тиімділігі 99,99 %-дан жоғары, сондықтан тозаң шығарындыларының мөлшері аз, тек бірнеше мг/Нм³. Электр сүзгілері бөлшектерге агломерация мүмкіндігін беретін ультра жұқа бөлшектерді (<0,5 мкм) ұстауда өте тиімді.

Электр сүзгілері - бұл қуатты және тиімді қондырғы, технологиялық процесте салыстырмалы түрде кең таралған. Қолданыстағы электр сүзгілерін көбінесе толық ауыстырусыз жақсартуға болады, бұл модернизация жұмыстарының құнын төмендетеді. Бұл жаңарту қазіргі заманғы электродтарды орнатуға немесе ескі қондырғылардағы кернеуді автоматты басқаруға қатысты болуы мүмкін. Сонымен қатар электр сүзгілері арқылы газдың өтуін жақсартуға немесе қосымша бөлімді орнатуға болады. Шығарындылары 10 мг/Нм³-тен аз электр сүзгілері қазіргі заманғы процесті бақылау құралдарын, электродтарда жоғары кернеуді, тиісті өлшемдер мен өрістердің қажетті санын қолдана отырып құрастырылуы мүмкін. Сонымен қатар электр сүзгілері тозаңнан басқа да диоксиндер мен металдар сияқты тозаң бөлшектерінде адсорбцияланған заттарды жояды. Электр сүзгілерінің электр энергиясын тұтыну мөлшері мен көлемі тазартылған газдағы тозаң мөлшері азайған сайын экспоненциалды түрде артып отырады. Электр сүзгісінің оңтайлы жұмыс істеуі тозаңнан арылтушы газдың температурасы мен ылғалдылығына байланысты. Электр сүзгілерінің жұмыс істеу ұзақтығы барлық ұсынылған техникалық қызмет көрсету және жөндеу жағдайларын қамтамасыз еткенде, бірнеше онжылдыққа жетуі мүмкін.

Электр сүзгілерінің кейбір бөлшектерін (балғалар, мойынтіректер) бірнеше жыл жұмыс істегеннен кейін мерзімді техникалық қызмет көрсету және жөндеу бөлігі ретінде үнемі ауыстырып отыру керек.

Кросс-медиа әсерлер

Субмикроскопиялық мөлшердегі тозаң бөлшектері түрінде сілтілі металдар мен сульфаттар мен ЖОК хлоридтері түзілуі мүмкін.

СО концентрациясының жоғарлау қаупі артады. Электр энергиясын тұтыну тозаң жинау тиімділігінің артуымен жоғарлай бастайды.

Электр сүзгілеріне қызмет көрсету жұмыстарын орындау кезінде қосымша қалдықтар пайда болуы мүмкін және тозаңды қайта пайдалану мүмкін болмаса, қоқысқа тастауға тура келеді.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Электр сүзгілері жоғары тиімділіктеріне, төменгі гидравикалық қарсылықтарына, жоғары қолжетімділікке және энергия тиімділігіне байланысты айналмалы пештен және клинкер салқындатқыш түтін газдарынан тозаң аулауға арналған ең тиімді қондырғыларға айналды. Бірақ қазіргі уақытта озық экологиялық көрсеткіштеріне байланысты өндірістерде қап сүзгілері пештерге де, жаңа заманауи қондырғыларға арналған салқындатқыштарға да орнатылуда (мысалы, пештерді іске қосу және тоқтату кезіндегі салыстырмалы түрде жоғары көлемде шығарындылардың бөлінуі және электр сүзгілерін қолданған кездегі пештердің қалыпты жұмыс істеуінің бұзылуы) ал көміртегі оксидінің жоғары концентрациясы жағдайында жарылу қаупі бар екенін ескеріп электр сүзгілерін аз дәрежеде пайдаланады.

Электр сүзгілері барлық цемент пештерінде түтін газдарынан тозаңды, айналма жүйедегі газдарды және торлы салқындатқыштағы ауаны кетіру үшін қолдануға болады.

Экономика

Шығындардың кең ауқымы жергілікті өндіріс жағдайларына, құрылыстың құнына (өте маңызды) және пеш пен электр сүзгісінің мөлшеріне байланысты. Орнату және пайдалану құны әдетте төмен.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңның талаптары.

Денсаулықты сақтау үшін жұмыс орнына қойылатын талаптар.

Жергілікті жағдайлар.

5.1.10. Қапшық сүзгілер

Сипаты

Қапшық сүзгі ең экологиялық таза және тиімді тозаң аулағыш қондырғы болып табылады. Қап сүзгілерінің негізгі жұмыс қағидаты тозаң құрамындағы газды өткізіп жіберу, бірақ мата мембранасы арқылы тозаңды ұстап қалу болып табылады.

Техникалық сипаттамасы

Қап сүзгінің дизайнындағы айырмашылық – сүзгі элементтерінің бір бөлігі цилиндрлік сүзгі қапшықтарынан (тік суспензия), ал бір бөлігі әдетте көлденең орнатылған сүзгі пакеттерінен тұрады. Бастапқыда тозаң ішінара талшықтардың бетіне түсіп, матаның бүкіл тереңдігіне енеді, бірақ матаның беткі қабаты толығымен тозаңмен жабылғаннан кейін, ол басым сүзгі ортасына айналады. Шығарылатын газдар жеңнің ішкі жағынан сыртқа, сонымен қатар қарама-қарсы бағытта өтуі мүмкін. Тозаң қабаты қалыңдатылғандықтан, газдың өтуіне төзімділік артады. Сондықтан сүзгінің гидравликалық кедергісін бақылау үшін сүзгі ортасын мерзімді тазалау қажет. Тазалаудың әдеттегі әдісі - тазартылған газды немесе сығылған ауаны әдеттегі газ ағынына, механикалық соққыға немесе сілкуге және дірілге кері бағытта мезгіл-мезгіл импульсті беру. Қапшық сүзгілерде қапшықтар істен шыққан жағдайда жеке оқшаулануға болатын көптеген бөлімдер бар; тиісінше, сүзу сәтті болады, егер бөлім толығымен пайдаланудан шығарылса да, қондырғының тиісті жұмысын қамтамасыз етеді. Ол үшін "қапшықтың жыртылу детекторы" іске қосылуы керек, ол әр бөлімде орналасқан және егер ақаулық болса, қапшық сүзгіні ауыстыру қажеттілігін көрсетеді. Тазаланатын газдардың жоғары температурасы әдеттегіден гөрі экзотикалық материалдарды қолдануды қажет етеді. Қазіргі синтетикалық маталар 280 °С дейінгі температураға төтеп бере алады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Тозаң шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Қапшық сүзгілердің әдеттегі сүзу жылдамдығы 0,5 және 2,0 м/мин аралығында болады. Қапшық сүзгілердің тозаңды аулау тиімділігі салыстырмалы түрде 99,9 %-дан асуы мүмкін, сондықтан қап сүзгілерін жақсы жобалап және орнату арқылы тозаңның көлемін 5 мг/Нм³ дейін төмендетуге болады (құрғақ газ, 273 К, 10% O₂). Сонымен қатар қапшық сүзгі тозаң бөлшектеріне адсорбцияланған заттарды, мысалы, металдар мен диоксиндерді жояды.

Әртүрлі қапшық сүзгінің негізгі сипаттамалары 4.1.1-бөлімде келтірілген.

Кросс-медиа әсерлер

Тозаң бөлшектерінің жою тиімділігін арттыру кезінде электр энергиясын тұтыну ұлғайады.

Тазалау циклі үшін сығылған ауаны тұтынудың жоғарылауы.

Техникалық қызмет көрсету кезінде қосымша қалдықтар пайда болуы мүмкін.

Қапшық сүзгілерді қолданған кезде шу пайда болуы мүмкін.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Бұл технология цемент өнеркәсібінде пештен шығатын газдардан, айналма жүйеден немесе тордан шығатын артық ауадан тозаң жинау үшін кез келген пеште қолданыла алады. Бұл ретте тозаңсыздандырылған газдардың ылғалдылығы мен температурасы ескерілуі тиіс.

Қапшық сүзгінің тиімділігі әртүрлі параметрлерге байланысты, мысалы, сүзгі материалының тозаң мен тозаңның сипаттамасымен үйлесімділігі, гидролизге, қышқылға, тотығуға және процестің температурасына қарсы термиялық, физикалық және химиялық қарсыласу. Сүзгіні жобалаудың негізгі параметрі - өткізу қабілеті (тозаңсыздандырылған газдың көлемі). Сондықтан сүзгілерді жіктеу тозаң мен газдың түріне, мөлшеріне және қасиеттеріне байланысты жүргізілуі керек. Қапшық сүзгілердің жұмыс істеу мерзімі, энергия қажеттілігі және техникалық қызмет көрсету жылу және механикалық жүктемелерге байланысты. Газдың өту жылдамдығы, тозаңның қалыңдығы, кеуектілігі және тазалау циклы тозаңды кетірудің тиімділігіне әсер етеді. Сүзгінің жұмысын жақсарту, атап айтқанда оның гидравликалық кедергісін төмендету детектордың көмегімен тұрақты бақылаумен ықтимал ағып кетуді жылдам анықтау, тозаңды кетіру жүйесін жақсарту, пайдалану мерзімін арттыру және құнын төмендету бағытында жүзеге асырылады. Сүзгі материалдарын тазарту циклдері мен тазарту әдістері сүзгінің тиімділігіне әсер етеді. Қапшық сүзгіні циклондармен біріктіру клинкер тоңазытқышына қолданылады. Циклонда тозаң бөлшектері газ ағынынан бөлініп шығады және циклон қабырғаларында центрифугалық күштердің әсерінен тұндырылады, содан кейін циклон түбіндегі шлюз жапқышы бар тесік арқылы шығарылады. Орталықтан тепкіш күштер циклонның цилиндрлік корпусына тангенс арқылы кіретін газ ағынында немесе қондырғыдағы жұмыс желдеткішінің (механикалық орталықтан тепкіш тозаң сорғыштың) айналуына байланысты көрінеді. Цемент өнеркәсібінде циклондар температураны төмендету үшін ауа алмастырғышпен және тоңазытқыштың шығатын газдарынан тозаңды кетіру үшін сүзгі қапшығымен (сүзгі қапшығының тозаң жинағыш камерасы) біріктіріледі. Циклон тозаң концентрациясын бастапқы деңгейден 70 % дейін төмендетуі мүмкін. Ауа жылу алмастырғышымен және қапшық сүзгісі бар тозаң жинағыш камерамен бірге жоғары деңгейде тазартуға қол жеткізіледі, 99,99 %-ға дейін, шығарындылардағы тозаңның төмен концентрациясы 5 − 7 мг/Нм³-ке тең.

Экономика

Пештен шығатын газдарды тазарту кезінде пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК-і) 99,99 %-дан асатын тиімді тозаң аулау үшін инвестициялық құн пайдаланылатын сүзгі түтіктерінің түріне және санына байланысты болады. Пайдалану құнын оңтайландыру үшін цемент зауыттары импульсті реактивті тозаңды кетіру жүйесінде оңтайлы қысым орнатады. Сүзгі жүктемесі, сүзгі дифференциалды қысымы және тазалау жүйесі қап сүзгілерінің құнын төмендетуге әсер ететін үш негізгі фактор болып табылады. Осы параметрлердің өзара тығыз әрекеттесуінің арқасында басты мақсат бұл мүмкін болатын ең жоғары ауа: қабық қатынасына, ең төменгі дифференциалды қысымға және тазалау ауасының төменгі қысымына қол жеткізу болып табылады.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

Ресурстарды үнемдеу.

5.1.11. Гибридті сүзгілер

Сипаты

Зиянды заттарды тазалауда жоғарғы тиімді әсерге жету үшін жоғарыда аталған екі немесе одан да көп біріктірілген тазалау әдістерін бір уақытта қолдану. Біріктірілген қондырғылар үшін тазалау әдістерін таңдау өндіріс шығарындыларының ерекшеліктері мен қолданылатын технологиялық қондырғыларға байланысты болады.

Техникалық сипаттамасы

Гибридті сүзгілер – бұл электр сүзгілерді бір құрылғыдағы қап сүзгілермен біріктіру. Олар негізінен қолданыстағы электр сүзгілерін жаңарту нәтижесі болып табылады. Олар ескі қондырғының бір бөлігін қайта пайдалануға мүмкіндік береді.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Атмосфералық ауаға түсетін шығарындыларды азайту.

Электр сүзгісімен салыстырғанда суды пайдаланудың төмендеуі.

Қапшық сүзгімен салыстырғанда өндірістік ысыраптардың/қалдықтардың көлемінің азаюы.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Пештерде орнатылған гибридті сүзгілердің тозаң шығарындыларының орташа тәуліктік көрсеткіштері <10-нан 20 мг/Нм³-ге дейінгі шектерде болады (4.1.2.1-бөлімді қараңыз). Алайда тозаң шығарындыларының 10 мг/Нм³-ден аз болуына қапшық сүзгіге жақсы күтім жасау арқылы қол жеткізіледі.

Кросс-медиа әсерлер

Жарылыс қаупі CO концентрациясы жоғары болған жағдайда пайда болады.

Техникалық қызмет көрсету кезінде қосымша қалдықтар пайда болуы мүмкін.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Техникалық шешімдер цемент өнеркәсібінде қолданылады.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.12. NO_x шығарындыларын азайту үшін жану аймағын (жалынды) салқындату

Сипаты

Жану аймағын салқындатуға инжекциялау жолымен қол жеткізілуі мүмкін.

Техникалық сипаттамасы

Отынға немесе тікелей жалынға түрлі инжекция әдістерін пайдалана отырып су қосу (сұйықтықты немесе сұйықтықты+қатты затты бүрку арқылы), ылғалдылығы жоғары сұйық және қатты қалдықтарды пайдалану температураны төмендетеді және гидроксильді радикалдардың концентрациясын ұлғайтады. Бұл жану аймағында NO_x-тың төмендеуіне оң әсерін тигізеді.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Жану аймағында NO_x төмендеуі.

NOx шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Төмендету дәрежесі/ тиімділік дәрежесіне 10-нан 35 %-ға дейін қол жеткізілуі мүмкін болады. Шығарындылар диапазоны< 500 – 1000 мг/Нм³ (орташа жылдық мәндер) жетуі мүмкін, бірақ ЕО пештерінің көпшілігі (2020 жылы жұмыс істейтін қолданыстағы пештердің шамамен 80 %) шығарындылардың орташа тәуліктік мәндеріне жету үшін SNCR әдісін қолдануы керек < 500 – 800 мг/Нм³.

Кросс-медиа әсерлер

Суды буландыру үшін қосымша жылу қажет, бұл пештен шығарылатын СО₂-нің жалпы мөлшерімен салыстырғанда СО₂шығарындыларының аздап өсуіне әкеледі (шамамен 0,1 – 1,5 %).

Күйдіру үрдісінің энергия тиімділігі төмендейді. Суды бүрку клинкердің шығуын азайтып, оның сапасына әсер етуі мүмкін.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Жалынды салқындату цемент өндірісінде қолданылатын пештердің барлық түрлерінде қолданыла алады.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.13. NO_x аз түзілетін оттықтар

Сипаты

Техникалық шешім жалынның ең жоғары температурасын төмендету қағидаттарына негізделген. Ауа мен отынды араластыру оттегінің қол жетімділігін төмендетеді және соның салдарынан жалынның ең жоғары температурасы төмендейді, осылайша отын құрамындағы азоттың азот оксидіне айналу процесін және отынның жоғары жану тиімділігін сақтай отырып, термиялық NO_x түзілуін баяулатады.

Техникалық сипаттамасы

NO_x аз бөлінетін оттықтардың конструкциялары айырықша ерекшеленеді, бірақ конструкциялардың көпшілігінде отын мен ауа коаксиалды құбырлар арқылы пешке беріледі. Алғашқы ауа мөлшері жану үшін стехиометрия бойынша талап етілетін ауаға қарағанда 6 – 10 %-ға дейін төмендейді (әдетте дәстүрлі оттықтарды 10 – 15 %). Осьтік ауа сыртқы канал арқылы үлкен жылдамдықпен беріледі. Көмір орталық құбыр арқылы немесе орта канал арқылы үрленеді. Үшінші арна құйынды ауа үшін пайдаланылады. Ауаның ағынын бұрау оттықтың шүмегіне жақын орналасқан арнайы қалқаншалармен жүзеге асырылады. Оттықтың бұл конструкциясының тиімділігі отынның өте жылдам тұтануы, әсіресе отында ұшқыш қосылыстар болған кезде және атмосферада оттегі жетіспеген кезде, осы факторлардың барлығы азот оксидінің түзілуінің төмендеуіне әкеледі.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

NOx шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

NO_x шығарындыларын 35 %-ға дейін төмендету тиімді қондырғыларды пайдаланғанда қол жетімді және шығарындылардың шамамен 500 - 1000 мг/Нм³(орташа тәуліктік мән) деңгейі туралы хабарланды, бірақ ЕО пештерінің көпшілігі (2020 жылы жұмыс істейтін пештердің шамамен 80 %) шығарындылардың орташа тәуліктік мәндеріне қол жеткізу үшін SNCR әдісін қолдануы керек < 500 – 800 мг/Нм³.

Кросс-медиа әсерлер

Деректер жоқ

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

NO_x аз бөлінетін оттықтар барлық айналмалы пештерде, соның ішінде декарбонизаторы бар пештерде қолданылады. Алайда бұл оттықтарды қолдану әрдайым NO_x шығарындыларының төмендеуімен бірге жүрмейді. Оттықтарды орнату жетілдіріліп отыруы керек. Егер бастапқы оттық алғашқы ауаның аз пайызымен жұмыс істесе, онда азот оксидтері төмен бөліну оттықтары шекті әсерге ие болады.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.14. NO_X шығарындыларын азайту үшін пештің ортаңғы бөлігінде отын жағу

Сипаты

Кесекті отынды жағып, тотықсыздану аймағын құру арқылы азот оксиді шығарындыларын азайту.

Техникалық сипаттамасы

Дымқылды және құрғақ әдісті өндірістің ұзын пештерінде кесекті отынды жағып, тотықсыздану аймағын құру NO_x шығарындыларын төмендетуі мүмкін. Ұзын пештерде температурасы 900 – 1000 ^оС-тан жоғары аймақтарға еркін қол жетімділік болмағандықтан, пештің ортасындағы отынды жағу жүйесі оған негізгі оттық арқылы беруге болмайтын қалдықтарды (мысалы, шиналар) беру мүмкіндігін қамтамасыз ететіндей етіп орнатылады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

NO_x шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Пештің ортаңғы бөлігіндегі қалдықтарды кәдеге жарату қондырғылары NO_X шығарындыларын 20 – 40 %-ға төмендетуді қамтамасыз етеді

Кросс-медиа әсерлер

Пайдаланылған отынды жағу жылдамдығы тізбектердің күйіп кетуіне немесе өнім сапасына әсер етуі мүмкін.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Пештің ортаңғы бөлігіндегі отынды жағу қондырғылары кез келген айналмалы пештер үшін қолданыла алады. Отынды жағу жылдамдығы өте маңызды болуы мүмкін. Егер жану баяу болса, онда өнімнің сапасына әсер ететін қалпына келтіру аймағы жасалады. Егер отын тез жанса, тізбектік перде аймағының тиісті бөлігі қызып кетеді және нәтижесінде тізбек күйіп кетеді. Пештегі температура деңгейі құрамында 1 %-дан астам хлор бар зиянды қалдықтарды пайдалануды болдырмайды.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.15. Шикізат қоспасының бірігіп қақталуын жақсарту үшін минерализаторларды қосу (NO_x шығарындыларын азайту үшін клинкерді минералдандыру)

Сипаты

Минерализаторларды қосу арқылы пісіру аймағындағы температураны төмендету.

Техникалық сипаттамасы

Шикізат қоспасына фтор сияқты минерализаторларды қосу пісіру аймағындағы температураны төмендетуге мүмкіндік беретін клинкер сапасын реттеу технологиясы болып табылады. Күйдіру температурасы төмендеген кезде бір мезгілде NO_x түзілуінің азаюына қол жеткізіледі.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

NO_x шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

NO_x шығарындыларының төмендеуі 10 – 15 % жетуі мүмкін, бірақ шығарындылардың 50 %-дан жоғары төмендеуі туралы да айтылды.

Кросс-медиа әсерлер

Кальций фторидінің шамадан тыс қосылуы HF шығарындыларының көбеюіне әкелуі мүмкін.

Энергияға қажеттіліктің төмендеуі.

Қоспалар соңғы өнімнің сапасына әсер етуі мүмкін.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Бұл техникалық шешім кез келген айналмалы пештерде қолданыла алады.

Экономика

Минерализаторлардың құнына байланысты.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.16. NOx шығарындыларды азайту үшін күйдіру үрдісін оңтайландыру

Сипаты

Күйдіру үрдісін оңтайландыру арқылы NO_x шығарындыларын азайту

Техникалық сипаттамасы

NO_x шығарындыларын азайту үшін жану үрдісін оңтайландыру, пештің тұрақты және оңтайлы жұмысы және жану жағдайлары, бақылау үрдісін оңтайландыру, гомогенизация, отын беру сияқты үрдістер қолданылады. Процесті бақылау, жанама отын жағу қондырғыларының жұмысын жақсарту, тоңазытқышты оңтайландыру, отын таңдау және клинкерді жағу кезінде оттегінің мөлшерін оңтайландыру үшін техникалық бөлімдердің бастапқы оңтайландыру үрдісі қолданылады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

NO_x шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Күйдіру процесін оңтайландыруды жүзеге асыру кезінде NO_x шығарындылары 500-ден 1000 мг/Нм³-ке дейін өзгеруі мүмкін.

Кросс-медиа әсерлер

Энергияға қажеттілікті азайту.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Шығарындылар көрсеткіштері шикізат материалдарының сапасына (шикізат қоспасының күйдірілуі) және пеш жүйесінің құрылымына байланысты.

Экономика

Құны процесті оңтайландыру мақсаттарына байланысты.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.17. Отынды сатылы жағу

Сипаты

Декарбонизатормен бірге отынды сатылы жағу және оңтайландырылған отын қоспасын пайдалану арқылы NO_x шығарындыларын азайту.

Техникалық сипаттамасы

Отынды сатылы жағу арнайы конструкциядағы декарбонизатормен жабдықталған цемент пештерінде қолданылады. Жағудың бірінші сатысы клинкерді күйдірудің оңтайлы жағдайларында айналмалы пеште жүреді. Екінші кезең - күйдіру аймағында жиналған азот оксидтерінің бір бөлігін ыдырататын қалпына келтіру атмосферасы пайда болатын пешке кіре берістегі оттықта. Бұл аймақтағы жоғары температура NO_x-ның қарапайым азотқа айналу реакциясы үшін ерекше артықшылық береді. Үшінші сатыда отын қалпына келтіру атмосферасының пайда болуын тудыратын үшінші ауаның мөлшері бар декарбонизаторға беріледі. Бұл жүйе отынды жағу кезінде пайда болатын азот оксидін төмендетеді, сондай-ақ пешке сырттан келетін NO_x-нің санын азайтады. Төртінші соңғы сатыда қалған үшінші ауа қалдық жағу үшін жүйенің жоғарғы бөлігіне беріледі.

Цемент пеші дәстүрлі пештерден отын салу орнымен, отын беру жолдарының таралуымен, пештің қоректенуімен және үшінші ауамен, сондай-ақ геометриялық конфигурацияларымен ерекшеленеді.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Егер декарбонизатордағы отынды жағу үрдісі толығымен жүрмесе, СО және SO₂шығарындыларының артуы мүмкін, ал бұл үрдістің тиімділігін арттыру әрекеті СО шығарындыларының көбеюімен және декарбонизатордың бітелуімен бірге жүреді.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Кейбір жағдайларда отынды жағу сатыларының әртүрлі санымен ерекше жағдайларда NO_x 50 % төмендеуі мүмкін. Алайда мұндай төмендеу деңгейіне кепілдік беру қиын, өйткені СО шығарындыларын бір уақытта шектеу қажет.

Кросс-медиа әсерлер

Деректер жоқ.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Сатылы жағу технологиясы декарбонизатормен жабдықталған пештерде ғана пайдаланылуы мүмкін. Егер пештерде декарбонизатор болмаса, циклонды жылу алмастырғыштарды айтарлықтай түрлендіру қажет.

Декарбонизаторы бар пештер декарбонизаторда және пеште бір-біріне тәуелсіз тотығу/тотықсыздану ортасын құруға мүмкіндік береді. Отын бөлшектерін енгізу NO_x шығарындыларының төмендеуіне әкелуі мүмкін.

Декарбонизаторсыз циклон жылу алмастырғышы бар пештер NO_x шығарындыларын азайтуға мүмкіндік береді, алайда қалпына келтіру ортасына байланысты SO₂және ұшпа органикалық қосылыстардың шығарындылары артуы мүмкін. Бұл шығарындыларды үнемі бақылау керек.

Экономика

Декарбонизаторы бар пештерде отынды сатылы жағу қондырғыларының инвестициялық құны қолданыстағы декарбонизатордың дизайнына байланысты.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.18. Азот оксидтерін селективті түрде бейкаталитикалық қалпына келтіру (SNCR)

Сипаты

Азот оксидінің селективті бейкаталитикалық қалпына келуі (тотықсыздануы) (SNCR) NO_xшығарындыларын азайту үшін қолданылады_.

Техникалық сипаттамасы

Азот оксидтерінің селективті бейкаталитикалық тотықсыздануы азот оксидтерін N₂-ге дейін төмендету үшін түтін газдарына аммиактың сулы ерітіндісін (25% NH₃ дейін), аммиак қосылыстарының немесе мочевинаның сулы ерітінділерін бүркуді қамтиды. Қалпына келтіруші агенттің түтін газдарымен жеткілікті уақыт байланысын қамтамасыз ету кезінде реакция ағысының оңтайлы температуралық аралығы – 830 – 1050 ^оС.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Атмосфераға шығарындыларды азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

NO_x санының 30−>50 %-ға (моль қатынасы NH₃: NO₂0,5 -тен 0,9 -ға дейін) және NO_x орташа тәуліктік шығарындыларының <350 - 500 мг/Нм³шегінде төмендеуі.

Селективті бейкаталитикалық қалпына келтірудің жоғары тиімді технологиясы бар интеграцияланған бастапқы техникалық іс – шараларды біріктірген кезде оның бастапқы шамасы 2000 мг/Нм³кезінде концентрациясы 500 мг/Нм³төмен азот оксидтері шығарындыларының 80 – 90 %-ға орташа тәуліктік төмендеуіне қол жеткізуге болады.

Кросс-медиа әсерлер

Аммиак суының ерітіндісін қалпына келтіретін реагент ретінде қолданған кезде, аммиак ағып кетуі мүмкін және реакцияға түспеген аммиак бөлініп шығады. Концентрациясы 1 – 5 мг/Нм³аралығына тең N₂O азот оксидінің шығарындылары пайда болуы мүмкін, бұл олардың анықталу шегіне тең. Егер қалпына келтіруші реагентті отын жанатын жер бетіне декарбонизатордың араластыру камерасына дейін бүркісе, көміртегі оксидінің СО шығарындысы қосымша ұлғаюы мүмкін.

Судың булануы үшін қосымша жылу азот оксидтерінің тотықсыздану реакциясының жылуымен толтырылады, бұл СО₂шығарындыларының аздап өсуіне әкеледі. Аммиак ерітінділерін тасымалдау және сақтау қоршаған орта үшін қауіпті және қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін қосымша техникалық шешімдерді қажет етеді. Сондай-ақ, аммиак өндіруге, оны тасымалдауға, су ерітіндісін алуға және осы ерітіндіні сұйылтуға байланысты мәселелерді қамтамасыз ету қажет.

Несепнәрді қалпына келтіру реагенті ретінде пайдалану кезінде негізгі түпкі өнім аммиак және көміртегі диоксиді болып табылады. Несепнәрден пайда болатын N₂O мөлшері аммиак ерітіндісіне қарағанда едәуір жоғары. Несепнәрден азот оксидінің пайда болуы температура арқылы өзгереді. Зерттеулер көрсетіп отырғандай, неғұрлым төмен NO_X және ең жоғары N₂O түзілуі сол температуралық аралықта орын алады. Изоциан қышқылы негізінен аммиак пен көміртек оксидінің пайда болуымен гидролизденеді. Несепнәрді пайдалану аммиакты пайдалануға қарағанда көміртегі оксидінің (СО) көп шығарындыларына әкеледі.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

SNCR технологиясы кез келген айналмалы пештерге қолданылады. Инжекция орны пеш түрінің өзгеруімен ерекшеленеді. Ұзын дымқыл және құрғақ пештерде қалыпты температура мен қажетті уақытты алу өте қиын. Аммиакты сақтауға қатысты қауіп аммиактың 25 % сулы ерітіндісін қоймаға қою арқылы азаяды.

Экономика

Құны аммиак суын жинаудың қолданылатын ережелеріне байланысты. Пайдалану құны инжекциялантын аммиактың құнымен айқындалады.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.19. Азот оксидтерінің селективті каталитикалық тотықсыздануы (SCR)

Сипаты

Азот оксидінің селективті каталитикалық тотықсыздануы (SCR) NO_x шығарындыларын азайту үшін қолданылады.

Техникалық сипаттамасы

SCR технологиясында NO және NO₂аммиакжәне катализатор арқылы N₂-ге дейін шамамен 300 – 400 °C температурада қалпына келеді. Цемент өнеркәсібінде негізінен екі жүйе қарастырылады: тозаңнан арылту жүйесі мен түтін құбыры арасындағы төмен тозаң шығару қондырғысы және жылу алмастырғыш пен тозаңнан арылту жүйесі арасындағы жоғары тозаң шығару қондырғысы. Төмен тозаң шығаратын жүйені орнату тозаңнан тазартылғаннан кейін шығатын газдарды қайта жылытуды қажет етеді, бұл қосымша энергия шығындарымен және қысымның жоғалуымен бірге жүреді. Жоғары тозаңды газ шығаратын жүйе техникалық және экономикалық көрсеткіштер бойынша қолайлы. Бұл жүйе қосымша жылытуды қажет етпейді, өйткені жылу алмастырғыштан шығатын газдардың температурасы әдетте SCR технологиясын қолдана отырып жұмыс істеуге жеткілікті жоғары.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

NO_x шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

NO_х-ті жою тиімділігі 50-ден 99 %-ға дейін (басқа тазалау әдістерімен бірге – тозаңтұтқыш жабдықтар).

Кросс-медиа әсерлер

Электр қуатының қажеттілігі SCR реакторының ішкі тазарту жүйесі мен қосымша қысымның жоғалуына байланысты артуы мүмкін.

Төмен тозаңды шығару жүйелері тозаңнан кейін шығатын газдарды қайта жылытуды қажет етеді, бұл қосымша энергия мен қысымның жоғалуына әкелуі мүмкін.

Катализаторлар қайта өңделуі немесе жойылуы керек.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Газдардың жоғары тозаңдануы катализатордың жоғары механикалық беріктігін, оның бітелуіне және белсенділігінің жоғалуына жол бермеу үшін төмен тозаңды газ технологиясында қолданылғаннан гөрі кең каталитикалық мүмкіндіктерді қажет етеді. Катализатордың тиісті химиялық құрамы осы үш көрсеткіш бойынша бағаланады. Сонымен қатар камераның көлеміне және пайдаланылатын катализатор қабаттарының санына байланысты SCR қондырғысын орналастыру үшін жеткілікті орын болуы керек.

Экономика

SCR технологиясын пайдалану құны зауыттың қуатына және олардың төмендеу тиімділігіне байланысты. SCR технологиясы азот оксиді шығарындыларын бейкаталитикалық төмендету технологиясынан айырмашылығы, бейкаталитикалық төмендету технологиясының инвестицияларынан 4 - 9 есе жоғары инвестициялар басым. Катализаторды пайдалану операциялық шығындарды арттырады. Сонымен қатар қысымның төмендеуіне және катализаторды тазарту үшін сығылған ауаны қолдану қажеттілігіне байланысты энергияны тұтыну айтарлықтай жоғары.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

SCR технологиясын іске асыру басқа ластағыштар, мысалы шикізат материалдарынан аммиак шығарындыларын бір мезгілде төмендете отырып, NO_X-ты төмендетудің үлкен тиімділігін қамтамасыз ете алады.

5.1.20. Сорбентті қосу

Сипаты

Цемент өнеркәсібінде қолданылатын екінші реттік шығарындыларды бақылау әдістеріне шикізатқа сорбент қосу немесе сорбентті газ ағынына енгізу жатады.

Техникалық сипаттамасы

Сорбент шикізат материалына қосылады (гидратталған әк қоспасы) немесе газ ағынына енгізіледі. Гидратталған әк қосудың қосымша артықшылығы бар, бұл құрамында кальций бар қоспалар клинкерді күйдіру үрдісіне тікелей қатыса алатын өнімдерді құрайды. Гидратты әк қосуға арналған оңтайлы температура, егер газда ылғалдың жоғары мөлшері болса, 350 – 450 ^оС және 150 ^оС төмен болады. Цемент пешіне гидратты әк беретін ең ыңғайлы орын жылу алмастырғыштың жоғарғы циклоны немесе шығатын газ құбыры болып табылады. Балама ретінде, гидратталған әк шикізат компонентімен бірге шикізат диірменіне жіберілетін немесе пешті қоректендіру құрылғысына қосылатын үрдісті қарастыруға болады. Гидратты немесе сөнген әк (Ca(OH)₂), тез күйіп кететін сөндірілмеген әк (CaO) немесе құрамында СаО жоғары активтендірілген күл- шық нүктесіне жақын температурада түтін газдарына айдалады, бұл SO₂ байланыстыру үшін қолайлы жағдайларды туғызады. Цемент пеш жүйесінде бұл температура шикізат диірмені мен тозаңды отырғызғыш арасындағы аймаққа неғұрлым сәйкес келеді. Гидратталған әк жоғарғы циклондағы SO₂-мен әрекеттеседі және тозаң ретінде тозаң жинау жүйесіне шығарылады, ол жерден шикізатты бір уақытта кептіру және ұнтақтау үшін қондырғыға қайтарады. Шығарындыларды азайтудың тиімділігін шектейтін факторларға газдың жоғарғы циклондағы қысқа тұру уақыты (шамамен екі секунд) және пайдаланылған газдардағы СО₂ мөлшерінің (30% астам) жоғары болуы жатады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Атмосфераға түсетін шығарындыларды азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Гидратты әкті қосу арқылы SO₂төмендету дәрежесі бір жағынан SO₂бастапқы құрамы деңгейімен, шығатын газдардың сипаттамаларымен және екінші жағынан нақты зауытқа тән циклдік айналым процесінде күкірттің шоғырлануымен анықталады. Абсорбентті циклондық жылу алмастырғышқа айдау арқылы күкірт диоксидін 60 - 80% төмендеуіне қол жеткізуге болады. Күкірт диоксидінің бастапқы деңгейі 400 мг/Нм³– ден жоғары болған жағдайда теориялық жағынан шығарындылардың технологиялық көрсеткіштер деңгейін 100 мг/Нм³ -гедейін төмендетуге болады. Күкірт диоксидінің бастапқы мәні 1200 мг/Нм³ диапазон аралығында болғанда адсорбенттің айтарлықтай мөлшері қажет, бұл процестің құнын арттырады. Сонымен қатар күкірттің жоғары бастапқы концентрациясы күйдіру аймағында шөгінділердің пайда болуына байланысты процестің бұзылуына әкеледі. Сондықтан бұл технологияны пайдаланған кезде күкірт айналымы қаупі болуы мүмкін және соған байланысты пешке қайтарылған күкірттің жоғары деңгейі бар пештің тұрақсыздығы қаупі болуы мүмкін.

Кросс-медиа әсерлер

Қарқынды әк енгізу шикізат қоспасының сапасына әсер етеді

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Адсорбент қоспасы барлық пештерге қолданылады, дегенмен ол негізінен жылу алмастырғыштары бар пештерде қолданылады.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары

5.1.21. Ылғалды скруббер

Сипаты

Ластағыш заттарды газдан сұйықтықпен сіңіруге негізделген шығарылатын газ және технологиялық шығарылатын газ ағынынан газ тәрізді заттарды алып тастау.

Техникалық сипаттамасы

Ылғалды скруббер – көмірмен жұмыс істейтін жылу электр станцияларында газдарды күкіртсіздендіру үшін дәстүрлі қолданылатын технология. Цемент өндірісінде SO₂шығарындыларын азайту үшін ылғалды скруббер технологиясы даму сатысында. Ылғалды скруббер технологиясы келесі химиялық реакцияға негізделген:

SO₂+ ½ O₂+ 2H₂O + CaCO₃→ CaSO₄•2H₂O + CO₂

SO₂бүріккіш мұнараға шашыратылатын сұйық шламмен сіңіріледі. Сіңіргіш ретінде кальций карбонаты қолданылады. Ылғалды скруббер жүйесі суда еритін қышқыл газдарды, соның ішінде қатты қалдықтардың ең аз мөлшерімен күкіртсіздендіруді (FGD үрдісі) алуда жоғары тиімділікті қамтамасыз етеді. Бұл технология судың айтарлықтай көлемін пайдалануды қамтиды, содан кейін ағынды суларды тазарту қажет болады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Атмосфераға түсетін шығарындыларды азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

SO₂шығарындыларының төмендеуі 95 %-ан астам болуы мүмкін.

Кросс-медиа әсерлер

Энергияны тұтынудың жоғарылауы.

Газды күкіртсіздендіру кезінде өндіріс қалдықтарының көбеюі, қондырғыға техникалық қызмет көрсету кезінде қосымша қалдықтар пайда болуы мүмкін.

СО₂шығарындыларының ұлғаюы (жоғарыда келтірілген химиялық реакцияны қараңыз).

Суды тұтынудың артуы және судың ластану қаупінің жоғарылауы.

Операциялық шығындардың өсуі.

Табиғи гипсті жасанды гипспен (FGD-гипс) ауыстыру.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Ылғалды скруббер пештердің барлық түрлері үшін жарамды, олар SO₂шығарындыларының жеткілікті жоғары мөлшеріне сәйкес келеді, бұл гипс өндірісін қамтамасыз етеді.

Экономика

Деректер жоқ

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары

5.1.22. Көміртек оксиді шығарындыларын және СО өтіп кетуін азайту

Сипаты

Құрамында органикалық зат пен отын мөлшері төмен шикізат материалдарын пайдалану жолымен СО шығарындыларын төмендету және жану үрдісін, отын сапасын және отын беру жүйелерін реттеу жолымен СO₂өтіп кетуін болғызбау.

Техникалық сипаттамасы

Шикізат диірмендерінен шығатын пеш газдары немесе газдар құрамында, СО₂, N₂, су және оттегі буларынан басқа, біршама аз мөлшерде NO және SO₂, сондай-ақ СО болады. Мүмкін болған кезде құрамында органикалық заты төмен шикізат материалдарын таңдау СО шығарындыларын төмендетеді. Отынның толық жанбауы нәтижесінде көміртек оксиді пайда болған кезде шығарындыларды ұстау тиімділігі азаяды. Сондықтан қондырғының жұмысы кезінде пештен СО бөлуді шектеу үрдісі сақталады. Отынды жағуды жақсарту, оңтайландыру және оның сапасын, оттықтың сипаттамасын және оның конфигурациясын, пештің құрылымын, жану температурасын және отынның пеште болу уақытын жақсарту - осының барлығы СО шығарындыларын азайтуы мүмкін.

Отын тұтынудың төмендеуіне әкеп соғатын барлық техникалық шешімдер де СO₂шығарындыларының санын азайтады. Көміртегі мөлшерінің және оның калориялылық шамасының төмен қатынасы бар құрамында органикалық зат пен отын аз шикізат материалдарын таңдау СO₂шығарындыларды төмендетеді.

СО жылыстауы

СО жылыстауына байланысты тозаңның бөлінуі электр сүзгілерін және кейбір жағдайларда гибридті сүзгілерді пайдалану кезінде ұлғаюы мүмкін. Қауіпсіздік тұрғысынан электр сүзгілері шығарылатын газдарда СО пайда болған кезде жұмыс істеуін тоқтатуы қажет.

Электр сүзгіні ажырату уақытын төмендету үшін мынадай іс-шараларды орындау қажет:

Жағдайға объективті баға беру және СО пайда болуына әсер ететін негізгі себептерді анықтау, атап айтқанда:

күйдіру режимін бұзу;

шикізат материалындағы органикалық қосылыстардың көп болуына байланысты СО-ның жоғары деңгейі;

пешті отынмен қоректендірудегі бұзылуы;

отынды жағу процесінің бұзылуы.

Ағымдағы және оңтайлы жағдайды салыстыру, басымдықтарды белгілеу.

Үрдісті оңтайландыру, жүйенің талдауын, техникалық шешімдердің сенімділігі мен жылдамдығын қамтамасыз ету.

Әрекеттің себептері мен бағытын сәйкестендіру, сондай-ақ қажетті техникалық шешімдерді әзірлеу үшін мынадай ақпарат талап етіледі:

талданатын жабдықтың болуы, сенімділігі және мінез-құлық динамикасы туралы ақпарат;

СО пайда болу статистикасы туралы ақпарат;

пайдаланылған отын, отын беру жүйесі және процесс туралы ақпарат.

Пешке толқынды беруді болғызбау және өртеу жүйесінің тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін жобаланған отынмен қоректендіру жүйесі ЖО асып түсулерінің пайда болуын барынша азайтуы мүмкін.

Пештегі СО деңгейін бақылау үшін шығарылатын газдардағы СО тұрақты бақылау үшін автоматты өлшегіш пайдаланылады. Бұл техникалық шешім электр сүзгіштердің қажетті ажыратылуын қамтамасыз ету үшін оңтайландыруды қажет етеді. ЖО бақылаудың идеалды жүйесінің қысқа жауап беру уақыты болады және өндірістің дымқылды тәсілін қолданған жағдайда циклонды жылу алмастырғыштан немесе пештен шығу сияқты СО бөлу көздеріне жақын орналасуы тиіс. Сынама алу уақытын қоса алғанда, талдауға арналған уақытты ескеру қажет. Мінсіз түрде бұл уақыт 20 - 30 сек (талдаудың кешігу уақыты) аспауы тиіс. Электрсүзгіні ажырату уақытын қысқарту үшін бұрын алынған, жинақталған және талданған ақпарат негізінде СО-ның өзгеру үрдісін ескеру қажет. СО бақылау кезінде кешігу уақыты үлгілер санының ұлғаюымен, сынаманы іріктеу нүктесінен анализаторға дейінгі қашықтықтың қысқаруымен, талданатын сынама көлемінің төмендеуімен және сигналдың жылдам электрондық сипатталуымен төмендетілуі мүмкін. Жүйенің жай-күйін тез анықтауды 3 секунд ішінде қамтамасыз етуге болады, бірақ тозаңы көп газдар үшін шектеу бар. Сондай-ақ аспаптың жұмыс режимін тұрақты күту және калибрлеу қажет. Талдағыштың мүмкіндігі мынадай, көрсеткіштердің тиісті сыни диапазоны бар, онда компоненттерді анықтауға болады: СО үшін 5 %-а дейін және СН4 үшін 3 %. Егер СО-ның пайда болуын болғызбау мүмкін болмаса, кез келген тұтанатын көздер, әсіресе жоғары кернеулі жабдық (электр сүзгілер) арнайы назар аударуды талап етеді. Тозаң тазалау жүйесіндегі өртке немесе жарылысқа әкеп соғуы мүмкін басқа дереккөз қатты денелердің үйкелісі немесе желдеткіш болуы мүмкін.

Газдарда 8 %-дан астам СО немесе СН₄ болуы 6 %-дан астам О₂қатысуымен сыни параметрлер болып саналады. Шын мәнінде, асып түсуі кезде оның газдардағы концентрациясының өсуі өте тез жүреді және талдау басталғанға дейін де маңызды мәнге жетуі мүмкін, дегенмен бұл жағдайда жүйе дабылды көтеруі керек. Сондықтан өшіру және дабыл жүйесінің жұмыс деңгейі критикалық деңгейден едәуір төмен болуы керек; сонымен қатар ол метан (CH₄) және сутегі (H₂) концентрациясына байланысты, әсіресе табиғи газды отын ретінде пайдаланған кезде.

Электр сүзгілерін өшіру негізінен пешті іске қосу және тоқтату сатысында жүреді. Қауіпсіз жұмыс істеу және электр сүзгісін қорғау үшін газ анализаторы үрдістің барлық кезеңдерінде тұрақты жұмыс істеуі керек. Зауытта электр сүзгісін өшіру уақытын қайталанатын жүйені қолдану арқылы азайтуға болады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Жарылыс, СО жылыстауы, СО шығарындылары және тозаң қаупін төмендету.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

СО жылыстауына байланысты тозаң шығарындылары пайда болуы мүмкін.

СО шикізат материалдарында бар көміртектен пайда болатын қосымша СО мөлшерімен 0,1 %-ға дейінгі концентрацияда өтетін газдарда анықталуы мүмкін (4.1.8-бөлімді қараңыз).

Кросс-медиа әсерлер

Тозаң шығарындылары СО жылыстауына байланысты пайда болуы мүмкін.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

СО өтуін төмендету үшін техникалық шешімдерді пештердің барлық түрлерінде қолдануға болады.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.1.23. Органикалық көмірсутектер шығарындылары

Сипаты

Ұшпа органикалық қосылыстардың шығарындыларын азайту үшін пайдаланылатын шикізат материалдарының сапасын бақылау арқылы қол жеткізіледі (құрамында ҰОҚ бар).

Техникалық сипаттамасы

Қалыпты жағдайларда ұшқыш органикалық қосылыстардың шығарындылары негізінен шағын, бірақ олардың зауытта пайдаланылатын шикізат материалдарында болуына байланысты артуы мүмкін. Құрамында ұшпа органикалық қосылыстары жоғары табиғи шикізат материалдары немесе қалдықтар мүмкіндігінше таңдалмайды, бірақ егер оларды пайдалану кезінде пешке әдеттегідей қоректендіргіштер арқылы берілсе, онда құрамында галогендер жоғары отын қайталама отын ретінде пайдаланылмауы тиіс.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

ҰОҚ шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Деректер жоқ.

Кросс-медиа әсерлер

Жоқ.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Деректер жоқ.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнаманың талаптары.

5.1.24. Өндірістік шығындар/қалдықтар

Сипаты

Технологиялық үрдіске ауланған тозаңды кәдеге жарату жолымен өндірістік ысыраптарды төмендету, егер бұл қолдануға және орынды болса.

Техникалық сипаттамасы

Ауланған тозаң өндірістік үрдіске қайтарылуы мүмкін. Тозаңды қайтару пешке тікелей немесе пешті шикізат қоспасымен (бұл жағдайда сілтілі металдардың шоғырлануы лимиттеуші фактор болып табылады) немесе цементпен араластырумен бірге жүргізілуі мүмкін. Баламалы пайдалану үрдіске қайтаруға болмайтын материалдар үшін ұсынылуы мүмкін.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Өндіріс үрдісінде пайда болған қалдықтар санының төмендеуі шикізат материалдарының шығыстарын төмендетеді.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Жиналған тозаңдағы металдардың құрамы оны шикізат материалы ретінде пайдалану үшін шектеуші фактор болып табылады және металдар шығарындыларына теріс әсер етуі мүмкін.

Жиналған тозаңдағы хлордың құрамы қосымша шектеуші фактор болып табылады, ал оны өндірістік үрдіске қайтару (пешке беру немесе цементпен араластыру) өнім сапасының талаптарына бейімделуі тиіс.

Кросс-медиа әсерлер

Деректер жоқ.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Өндірістік қалдықтарды қайталама пайдалану негізінен цемент өнеркәсібінде қолданылады.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнаманың талаптары.

5.2. Әк өндіру барысында ЕҚТ таңдау кезінде қарастырылатын техникалар

5.2.1. Басқару үрдісін оңтайландыру

Сипаты

Үрдісті басқару жүйесін оңтайландыру арқылы қоршаған ортаға әсерді төмендету және күйдіру үрдісінің шығыс көрсеткіштерін төмендету.

Техникалық сипаттамасы

Әк өндірісінің технологиялық үрдісінің көптеген сатыларында пайдаланылатын үрдісті автоматты басқару жүйесін оңтайландыру. Пештің жұмысын бақылайтын параметрлерді оңтайлы мәндерге жақын ұстау әк пен шығарындыларды күйдіру үрдісінің барлық шығыс көрсеткіштерін төмендетуге ықпал етеді. Бұл пештің жұмыс режимін бұзу мен тоқтау санын азайтады. Менеджмент жүйелері пайдаланудың жақсы жағдайларын және олардың сақталуын бақылауды қамтамасыз ететіндей әрекет ете алады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Жоқ.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Оңтайландыру кезінде қойылған міндеттерге тәуелді.

Кросс-медиа әсерлер

Технологиялық үрдісті бақылауды оңтайландыру жөніндегі іс-шаралар энергия тұтыну мен шығарындыларға оң әсер етеді.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Әртүрлі дәрежеде олар барлық әк пештері үшін жарамды.

Өндірістік үрдісті толық автоматтандыру, себебі оны алынатын әктің сапасымен байланыстыру мүмкін емес.

Экономика

Оңтайландыру кезінде қойылған міндеттерге байланысты.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнаманың талаптары.

5.2.2. Әк өндіру кезінде күйдіруге жұмсалатын электр энергиясының шығынын төмендету

Сипаты

Электр энергиясының шығынын азайту үшін ЕҚТ:

электр энергиясын тұтынуды басқару жүйелерін пайдалану;

оңтайлы түйіршікті карбонат тұқымын пайдалану;

электр энергиясын пайдалануға негізделген тиімділігі жоғары ұсақтау қондырғысын және басқа да қондырғыларды пайдалану.

Техникалық сипаттамасы

Энергия үнемдеу әк өндірісінің барлық технологиялық кезеңдерінде іске асырылуы мүмкін.

Шикізат материалдарын дайындауды, күйдіруді және ұсақтауды қамтитын негізгі үрдістер үшін бірқалыпты іске қосу құрылғыларын қоса алғанда, қуатты басқару жүйесін қолдануға болады. Қондырғының жұмыс режиміне байланысты қуатты басқаруды пайдалану кезінде электр энергиясын үнемдеу 20 – 40 %-ге жетуі мүмкін.

Қуатты басқару жүйелерін қолданудың негізгі бағыттары:

айналмалы пештің жетегі;

түтін сорғыштар мен желдеткіштердің жетегі;

пайдаланылатын қондырғының басқа электр қозғалтқыштарының жетектері.

Реттелетін жетектерді енгізу энергия тиімділігін арттырып қана қоймай, әк өндіру үрдісін толық көлемде автоматтандыруға мүмкіндік береді. Технологиялық үрдістерді автоматтандыру, электр тұтынуды төмендетуден басқа, отынды үнемдеуге және шығарылатын өнімнің сапасын арттыруға әкеледі.

Ескірген ұсақтау және жіктеу қондырғыларын қазіргі заманғы құрылғыларға ауыстыру электр тұтынуды айтарлықтай төмендетуге және сонымен бір мезгілде шикізат материалдары мен дайын өнімді дайындау сапасын арттыруға мүмкіндік береді.

Балғалы диірмендер ірі материалды ұнтақтау үшін қолданылады. Жұқа материалды алу үшін шар және сақиналы диірмендер, деагломераторлармен бірге жоғары қысымды орамдар қолданылады. Соққы-орталықтан тепкіш диірмендердің энергия тұтыну деңгейі төмен.

Энергияны тұтынуды азайту қолданыстағы жабдық конфигурациясы үшін оңтайлы бөлшектер мөлшерін бөлуді пайдалануға мүмкіндік береді.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Электр энергиясын тұтынуды азайту шығарындылардың төмендеуіне әкеледі.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Күйдіру.

Күйдіру кезіндегі электр энергиясының шығыны тиеу-түсіру конвейерлерінің, скип-көтергіштердің, пеш жетектерінің, тоңазытқыш жетектерінің, түтін шығарғыштардың, тазалау жабдықтарының энергия шығынынан тұрады.

Әртүрлі типтегі (конструкциялы) пештермен 1 тонна әкті өндіруге арналған электр энергиясының үлестік шығыны 5.5-кестеде көрсетілген.

Кросс-медиа әсерлер

Қоршаған ортаға теріс әсер ететін кросс-медиа әсерлері жоқ. Энергияны тұтынуды азайту атмосфераға түсетін шығарындыларды азайтуға әкеледі.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Барлық кәсіпорындарға қолданылады.

5.5-кесте. Электр энергиясының меншікті шығыны

Р/с №	Пештің түрі	1 т әк өндіруге жұмсалатын электр энергиясының үлестік шығыны, кВт.сағ/т
Р/с №	Пештің түрі	мин.	макс.
1	2	3	4
1	Шахта пештері	7	22
2	Қос білікті регенеративті	22	40
3	Қыздыру жылытқышы бар айналмалы	22	58
4	Ұзын айналмалы пештер	20	60

Экономика

Энергияны пайдалану өнім құнының едәуір бөлігін құрайды. Таңдалған технологияны енгізудің экономикалық тиімділігі белгілі бір кәсіпорын үшін ТЭН жасағаннан кейін анықталады.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңның талаптары. Жергілікті жағдайлар. Энергетикалық тиімділік. Шығарындыларды азайту.

5.2.3. Әк өндіру кезінде күйдіруге жұмсалатын жылу шығынын азайту

Сипаты

Күйдіруге жұмсалатын жылу шығынын азайтуға мынадай іс-шаралар кешенін қолдану арқылы қол жеткізіледі:

1) жақсартылған және оңтайландырылған пеш жүйесін және пешті пайдалану процесін белгіленген параметрлерге сәйкес тегіс, тұрақты қолдану:

компьютерлік автоматты бақылауды қоса алғанда, процесті басқаруды оңтайландыру;

бөлінетін газдардың жылуын рекуперациялау (егер мүмкін болса);

жанармай берудің заманауи салмақ жүйесі.

2) күйдіруге жұмсалатын жылу шығысына оң әсер ететін сипаттамалары бар отынды пайдалану. Табиғи отынды отын қалдықтарына ауыстыру кезінде қалдықтарды жағу үшін оңтайландырылған қолайлы пештер мен жанарғыларды пайдалану қажет;

3) ауаның артық болу коэффициентін шектеу.

Техникалық сипаттамасы

Пештің конструкциясына байланысты жылу энергиясының шығынын төмендетудің әртүрлі әдістері қолданылады. Жылу энергиясының шығынын оңтайландыру тәсілдері зауыттың әртүрлі қондырғыларында:

1) пеш

жылу беруді жақсарту және қабаттасуды азайту үшін ішкі отқа төзімді құрылғылар;

қабырғалардың жылу жоғалуын азайту үшін жылу оқшаулауын орнату;

пештің басын және отын салынатын бөлігін тығыздау арқылы ауаның шығуын азайту;

суағарларды жүйелі түрде тазалау;

2) пеш режимдерін басқару

пештің басындағы тартылуды, артық ауаны, отын шығынын, пеш жылдамдығын автоматтандырылған басқару жүйелері;

процестің негізгі параметрлерін бақылау жүйелері;

3) отын жағу жүйесі:

өнімнің температуралық профиліне сәйкес келетін тиімді реттелетін оттықтарды қолдану;

жану және артық ауа қатынасын "on-line" бақылау

түтін газдарын талдау кезінде жануды бақылау;

отынды қалдықпен араластыруға мүмкіндік беретін икемді отын жағу жүйесін пайдалану;

4) түтін газының тізбегі

жылуды қалпына келтіру (мүмкіндігінше);

5) жылу алмастырғыш

жылу алмастырғыштағы қысымның жоғалуын азайту;

6) тоңазытқыш

ауаның орташа таралуын және әкті шығаруды қамтамасыз ететін тиімді тоңазытқышты пайдалану;

7) материалдық бақылау

технологиялық жағдайға сәйкестігін бақылау үшін отын мен материалдарды жүйелі түрде іріктеу;

гранулометрияны бақылау және қайта скрининг үшін сенімді таразы/өлшеу жабдығын орнату.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Жылу энергиясын тұтынудың төмендеуі және соның нәтижесінде шығарындылардың азаюы.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Ұсынылған іс-шараларды жүзеге асыру барысында қол жеткізуге болатын технологиялық көрсеткіштер 5.6-кестеде жинақталған.

5.6-кесте. Технологиялық көрсеткіштер

Р/с №	Пештердің түрі	Жылу энергиясын тұтыну, ГДж/т ^*
1	Ұзын айналмалы пештер	6,0–9,0
2	Пісірілген жылу алмастырғышы бар айналатын	5,1–7,8
3	Шахталық сақиналы	3,3–4,9
4	Шахталық төсемдер	3,4–4,7
5	Басқа да конструкциялар	3,5–7,0

* энергия тұтынуға өнімнің түрі, оның сапасы, технологиялық процестің шарттары және шикізаттың сапасы әсер етеді.

Кросс-медиа әсерлер

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Бизнестің барлық түрлеріне қолайлы.

Экономика

Энергияны пайдалану өнімнің өзіндік құнына айтарлықтай үлес қосады. Таңдалған технологияны енгізудің экономикалық тиімділігі нақты кәсіпорынның техникалық-экономикалық негіздемесін жасағаннан кейін анықталады.

Ендірудің қозғаушы күші

Заң талаптары. Жергілікті жағдайлар. Энергия тиімділігі. Шығарындыларды азайту.

5.2.4. Қалдықтарды әк өндірісінде балама отын ретінде пайдалану

Сипаты

Калориясы жоғары арнайы дайындалған және қайта өңделген қалдықтарды әк жағатын пештерде олардың сипаттамаларын ескере отырып, әдеттегі қазбалы отынның орнына пайдалануға болады.

Баламалы отын ретінде пайдалану үшін құрамында отынның қатты немесе сұйық жанғыш қалдықтары, мұнай қалдықтары, қатты туынды отын, еріткіштер және мұнай өңдеудің сұйық өнімдері, пластмассалар (поливинилхлоридті қоспағанда) және (немесе) биомасса бар қалдықтар қолданылады. Дәстүрлі отынды алмастыру деңгейі бірнеше пайыздан толық ауыстыруға дейін болуы мүмкін [2].

Техникалық сипаттамасы

Отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтарды айналмалы пештерде, айналмалы шахта пештерінде, параллель ағынды қалпына келтіретін пештерде және басқа дизайндағы пештерде қолдануға болады. Пештің түрін таңдау өнімнің сапасына және пештің жұмысына қойылатын талаптарға байланысты.

5.7-кестеде әртүрлі пештерде қолданылатын отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтар көрсетілген.

Сұйық жанғыш қалдықтарды ұзын айналмалы пештерде де, пісіретін жылу алмастырғышы бар айналмалы пештерде де, сақиналы шахта пештерінде, параллель тогы бар регенеративті пештерде және арнайы конструкциялы шахта пештерінде де қолдануға болады: кәдімгі бүйірлік оттығы бар шахта пештерінде және шахтаның екі жақты көлбеуі бар шахта пештерінде.

5.7-кесте. Әртүрлі пештерде қолданылатын отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтар тізбесі [2]

Р/с №	Пештердің түрлері	Қалдықтардың түрлері
Р/с №	Пештердің түрлері	Сұйық	Қатты түйіршік	Қатты ұсақталған
1	2	3	4	5
1	Ұзын айналмалы пештер (LRK)	х	х	х
2	Айналмалы пештің пеші (PRK)		х
3	Параллель ағынды қалпына келтіретін пештер (PFRK)	х	х
4	Айналмалы шахта пештері (ASK)	х	х	х
5	Басқа дизайндағы пештер (OK)	х	х

Ұсақталған қатты қалдықтар пайдаланылуы мүмкін отын ретінде барлық жоғарыда аталған типтегі пештер. Ұсақ кесілген қалдықтарды айналмалы пештерде (LRK, PRK) және айналмалы шахта пештерінде қолдануға болады. Отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтарды кәдеге жарату кезінде қатты да, сұйық та қалдықтар пайда болмайды.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтарды таңдау және пайдалану өзара әрекеттесетін бірқатар факторларға байланысты, олардың ең бастысы табиғи ресурстарды, қазба отындарын пайдаланудың төмендеуі болып табылады. Қауіпті қалдықтарды басқару саласында бірлескен, бақыланатын қалдықтарды өңдеу практикалық, үнемді және экологиялық тұрғыдан қолайлы (полигон немесе өртеу арқылы) нұсқаны қамтамасыз ете алады.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Өнім сапасы мен өндіріс процесіне қойылатын ерекше талаптарға байланысты қалдықтардың белгілі физикалық қасиеттері болуы керек. Әк өндірісінде ерекше сипаттамалары бар қалдықтарды ғана пайдалануға болады.

Дәстүрлі қазба отындарының орнына әк пештерінде жоғары калориялы қалдықтар қолданылатындықтан, олардың сапасының консистенциясын қамтамасыз ету қажет: жеткілікті жылу құндылығы, төмен ылғалдылық және металдардың, хлор мен күлдің мөлшері; сонымен қатар қалдықтар оттықтар үшін жарамды болуы керек.

Отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтарды пештердің барлық түрлеріне (параллель ағыны бар регенеративті пештерден басқа) жою үшін газ тәрізді және сұйық отын үшін де арнайы оттықтар қолданылады. Бұл пештер газ тәріздес, сұйық және қатты отынды жағуға арналған арнайы оттықтармен жабдықталған.

Тұтастай алғанда, қалдықтарды пешке беру кезінде келесі ережелерді сақтау керек:

пештерге қалдықтарды шығару үшін сәйкес оттықтар мен күйдіру режимдерін қолдану;

қалдықтарды жағу кезінде түзілетін газ 850°С температурада 2 секундтан кем емес ең қолайсыз жағдайларда да орташа және бақыланатын жағдайда болатындай режимді ұйымдастыру;

жағатын қауіпті қалдықтардың құрамында 1 %-дан астам органикалық хлор қосылыстары болса, температураны 1100 °C жоғары көтеру;

қалдықтарды үздіксіз және тұрақты жеткізуді қамтамасыз ету;

пешті іске қосу және тоқтату кезеңінде, қажетті режимді сақтау мүмкін болмаған кезде қалдықтарды шығаруды тоқтату ("б" және "в" қараңыз).

Қалдықтарды қолданар алдында әкпен ластану қаупіне байланысты қажетті энергетикалық және экологиялық сипаттамаларды қамтамасыз ететін сапа көрсеткіштерін анықтай отырып талдау қажет.

Отын ретінде пайдалануға болатын қолайлы қалдықтарды таңдау дайын өнімнің қажетті сапасымен және оны белгілі бір пешке беру мүмкіндігімен де анықталады. Олардың таңдауы физикалық және химиялық қасиеттерімен, сондай-ақ нарықта жеткілікті мөлшерде болуымен шектеледі.

Отынның табиғи және қалдық болып бөлінуі де өнімнің қажетті сапасын және жергілікті жағдайлардың нақты талаптарын қамтамасыз етуді талап етеді. Осы себепті әк өндіруге тек шектеулі мөлшердегі қалдық қолайлы. Отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтар 2005 жылы еуропалық әк өнеркәсібінің энергия тұтынуының тек 4 %-ын ғана қамтамасыз етті.

Кросс-медиа әсерлер

Дайындалған және қайта өңделген қалдықтарды балама отын ретінде пайдалану технологиясы отын шығынын азайтады және сонымен бірге қоршаған ортаға түсетін ауыртпалықты азайтады, өйткені полигондарға шығарылатын қалдықтардың көлемін шектейді. Бірақ, сонымен бірге, қалдықтарды отын ретінде пайдалану зиянды заттардың шығарындыларының жоғарылау қаупін тудыратынын есте ұстаған жөн.

Отын ретінде пайдаланылуы мүмкін сұйық қалдықтар қауіпті болуы мүмкін. Мұны отынның осы түрімен жұмыс істеу (қоймаға қою, мөлшерлеу) кезінде ескерген жөн.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Қалдықтарды кәдеге жарату үшін оларды баламалы отын ретінде пайдалануды рәсімдейтін нормативтік-техникалық құжаттаманы әзірлеу талап етіледі. Бүгінгі таңда Қазақстан Республикасында мұндай нормативтік құжаттама жоқ. Қалдықтарды кәдеге жарату процестері үшін осындай регламенттерді әзірлегеннен және бекіткеннен кейін осы технология Қазақстан кәсіпорындарында қолданылуы мүмкін.

Экономика

Қалдықтарды пайдалануға, дайындауға және отын ретінде пайдаланылуы мүмкін қалдықтарды кәдеге жаратуға арналған пештерді жаңғыртуға арналған қондырғылардың құны бойынша деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Қалдықтардың мол қоры. Өнімнің өзіндік құнындағы, отын құнының жоғары үлесі. Экологияға түсетін жүктемені азайту. Салада қалдықтарды пайдалану тәжiрибесi бар.

5.2.5. Тозаң шығаруға байланысты техникалар

Сипаты

Конструктивтік және ұйымдық-техникалық шешімдер арқылы ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын төмендету.

Техникалық сипаттамасы

Қарастырылатын техникалық шешімдердің кейбіреулері жеке-жеке және бір-бірімен үйлесімде пайдаланылуы мүмкін:

Жабық орындарда ұнтақтау, бөлу және араластыру сияқты тозаң шығару операцияларын жүргізу;

жабық жүйе ретінде құрастырылатын конвейерлер мен элеваторларды жабу;

деңгей көрсеткіштерімен, тарату құрылғыларымен және тозаңды ауаға арналған сүзгілермен жабдықталған тиісті сыйымдылықтағы сүрлемдерді сақтау үшін пайдалану;

пневматикалық тасымалдау жүйесінде тұйық циклді қолданған дұрыс;

тасымалдау жабық көлік жүйесінде сиректеу және шығарылған ауаны қап сүзгісі арқылы атмосфераға тазарту жағдайында жүзеге асырылуы керек;

тығыздағыштарды орнату арқылы ауаның сорылуын және төгілуін азайту;

сенімді оқшаулағыш қолдану;

автоматты құрылғылар мен басқару жүйелерін пайдалану;

үздіксіз қауіпсіз операцияларды жүргізу;

тиеу кезінде тозаңды сору жүйесімен жабдықталған иілгіш құбырларды пайдалану қажет.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Бастапқы ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту.

Қондырғыны оқшаулау арқылы шуды азайтуға қол жеткізуге болады.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Нақты жағдайларға байланысты сәйкес техникалық шешім қолданылады.

Кросс-медиа әсерлер

Вакуумдық жүйелерді пайдалану салдарынан энергия шығыны артады.

Техникалық қызмет көрсету барысында қосымша қалдықтар пайда мүмкін.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Барлық аталған техникалық шешімдер әк өндіру жағдайында қолданылады. Ұсақтау және сүзгілеу сияқты шикізатты дайындау операциялары үшін шикізаттың ылғалдылығына байланысты әдеттегі тозаң жинау жүйесін пайдалану мүмкін емес. Тозаңды шығаруды азайту үшін шикізат материалдарын қосымша сумен бүрку арқылы ылғалдандыруға болады.

Экономика

Нақты жағдайларға байланысты тиісті техникалық шешімді пайдаланады.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары. Өндірістік қауіпсіздік техникасының талаптары.

5.2.6. Сусымалы материалдар мен штабельдерді сақтау кезіндегі тозаң шығарындыларын азайту

Сипаты

Ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларының алдын алуға арналған техникалық шешімдер.

Техникалық сипаттамасы

Ашық ауада сақталатын сусымалы материалдардан, штабельдерден және тозаңды шикізат материалдарынан, сонымен қатар отынның басқа көздерінен бастапқыда шығатын ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту үшін тозаң көздерін (жасанды немесе табиғи тозаң үрлейтін тосқауылдарды қолдану арқылы) арнайы экрандармен бөгеу немесе тік өсімдіктермен оқшаулау қажет.

Сүрлем материалдарын сақтау немесе толық автоматтандырылған қоймаларды пайдалану үлкен штабельдерден ұйымдастырылмаған тозаң шығару мәселесін тиімді шешудің жолы ретінде қарастырылады.

Тиеу және түсіру операциялары барысында ұйымдастырылмаған тозаңның шығарылуын болғызбау үшін мұндай қоймаларды бір және одан да көп мата сүзгісімен жабдықтайды. Ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту тиеу және түсіру бөлімшелерінде тиісті ылғалдану және тиісті биіктікте орналасқан конвейерлерді пайдалану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Егер ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын болғызбау мүмкін болмаса, олардың деңгейін түсіру биіктігі мен сақталған материалдың биіктігін таңдау арқылы азайтуға болады. Бұл операциялар автоматты режимде немесе түсіру жылдамдығын төмендету арқылы жүзеге асырылады.

Сонымен қатар мұндай жерлерді (егер олар құрғақ жерде орналасса) арнайы бүрку құрылғыларымен ылғалдандырып, арнайы жүк көліктерімен тазарту керек. Егер техникалық шешім ылғалдандыру немесе бүрку құрылғыларын қолданумен байланысты болса, негізгі қабат бетін тығыздап, жабық айналым циклінде қолдануға болатын артық судың жиналуын қамтамасыз ету қажет.

Түсіру операциялары кезінде ұйымдастырылмаған тозаңның шығарылуын болғызбау үшін оларды вакуумдық жүйе арқылы жүзеге асыру ұсынылады. Жаңа ғимараттарды вакуумдық құрылғылар көмегімен тазартуға арналған стационарлық жүйелермен оңай жабдықтауға болады, қолданыстағы ғимараттарда икемді қосылыстары бар мобильді жүйелерді қолданған жөн. Жүк көліктері қозғалатын жер бетіндегі ұйымдастырылмаған тозаңның шығарылуын азайту үшін және тазалап тұру үшін мүмкін болса сол жерлердің беткі қабаты арнайы материалдармен жабылу керек.

Жердің беткі қабаты арнайы материалдармен жабылған бетін ылғалдандыру, әсіресе құрғақ ауа-райында, ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайтуға көмектеседі. Мұндай шығарындыларды барынша төмендету үшін сол орындарды таза ұстауды қамтамасыз ету қажет.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Жергілікті ылғалдандыру кезінде су шығыны артады.

Вакуумдық жүйелерді пайдалану электр энергиясын тұтынудың артуымен байланысты.

Қондырғыларға қызмет көрсету барысында қосымша қалдықтар пайда болуы мүмкін.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Нақты жағдайларға байланысты сәйкес техникалық шешім қолданылады.

Кросс-медиа әсерлер

Жоқ.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Барлық аталған техникалық шешімдер әк өндірісі жағдайында қолданылады.

Экономика

Нақты жағдайларға байланысты тиісті техникалық шешім қолданылады.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

Өндірістік қауіпсіздік техникасының талаптары.

5.2.7. Электрсүзгілер

Сипаты

Шығарылатын тозаң бөлшектері электр өрісінің әсерінен зарядталады және босатылады. Тазалаудың тиімділігі өрістердің санына, тұру уақытына және тозаң бөлшектерін кетіруге арналған алдыңғы құрылғыларға байланысты болуы мүмкін. Электрсүзгілер электродтардан тозаңды жинау әдісіне байланысты құрғақ немесе дымқыл болуы мүмкін.

Техникалық сипаттамасы

Электрсүзгілерде түтін газдары екі электродты камера арқылы өтеді. Бірінші электродқа түтін газдарын иондайтын жоғары (100 кВ дейін) кернеу беріледі. Алынған иондар түтін газдарындағы тозаң бөлшектеріне жабысады, нәтижесінде бөлшектер электр зарядын алады. Электростатикалық күштер зарядталған тозаң бөлшектерін бірінші электродтан шығарады және оларды орналасқан жерге тартады. Осылайша, тозаң бөлшектері түтін газының ағынынан шығарылады. Электрсүзгілері ауа ағынындағы дисперсті материал жолында электр өрісін жасайды. Бұл бөлшектер теріс заряд алады және оң зарядталған ұстау тақталарына ауысады. Ұстау тақталары мезгіл-мезгіл сілкініп дірілдейді, олардағы материалды төменгі жағында орналасқан жиналмалы бункерлерге тастайды. Электрсүзгілер жоғары (400 ^оС дейін) температура мен ылғалдылық жағдайында жұмыс істеу қабілетімен сипатталады. Олардың тиімділігіне түтін газының жылдамдығы, электр өрісінің күші, тозаңның электр өткізгіштігі, SO₂ концентрациясы, электродтардың пішіні мен бетінің ылғалдылығы әсер етеді. Айта кету керек, электр өрісі оқшаулағыш материал қабатының беткі қабаттарының пайда болуы нәтижесінде әлсірейді. Жарылыс қаупіне байланысты электр сүзгіге кіре берістегі СО қауіпсіз концентрациясын 1 – 2 % деңгейінде ұстайды, бұл жарылыс қаупі бар шектен 10 %-ға төмен. СО-мен байланысты тәуекелдерді жою қажет болғандықтан, сүзгі алдында СО құрамының үздіксіз мониторингін қамтамасыз ету қажет. СО құрамы жылдам анықтауды және өшіруді қамтамасыз ету үшін басқару қондырғысының болуын қамтамасыз ететін заманауи басқару жүйесі арқылы азайтылады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

СО жоғары концентрациясы кезінде жарылыс қаупі.

Электростатикалық тұндырғышты пайдалану кезінде электр энергиясының шығыны артады (бірақ басқа сүзгілердің кедергісімен салыстырылатын жүйенің кедергісі аз болса, энергия шығыны аз болады).

Басқа қалдықтар пайда болады.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Тұрақты режимде электростатикалық тұнбалар 5–20 мг/Нм³ тозаң шығарындыларын тұрақты түрде қамтамасыз ете алады.

Электростатикалық тұндырғыштардың тиімділігін камераларды (электр өрістерін) кезекпен орнату арқылы арттыруға болады. Бірақ мұндай шешім тозаң шығарындыларының жоғары деңгейі және оларды орнату үшін жеткілікті орын болған жағдайда ғана тиімді.

Кросс-медиа әсерлер

Электр энергиясын тұтыну тозаң аулау тиімділігінің артуымен жоғарлайды. Электростатикалық сүзгілерге қызмет көрсету жұмыстарын орындау кезінде қосымша қалдықтар пайда болуы мүмкін. Егер тозаңды қайта пайдалану мүмкін болмаса, оны жою қажеттілігі.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Электрсүзгілерді шық нүктесінен жоғары және 400°C төмен температурада қолдануға болады (жұмсақ болат конструкцияларды пайдалану кезінде). Шық нүктесінен төмен температурада электростатикалық сүзгілерді пайдалану тәжірибесі бар.

Ағынның үлкен көлемдеріне және салыстырмалы түрде жоғары тозаң жүктемесіне байланысты, пештің жылу алмастырғышы бар және онсыз электр сүзгілерімен жабдықталған. Кейде бұл шығарылатын газдардың жоғары температурасына байланысты, ал басқаларында пештердің жоғары өнімділігінің салдарынан үлкен көлемдегі газдар пайда болады. Салқындатқыш мұнарамен бірге жақсы көрсеткіштерге қол жеткізіледі.

Экономика

Пештің көлемі мен тәуліктік өнімділігі ұлғайған кезде электростатикалық сүзгілерді орнатуға жұмсалатын инвестиция мата сүзгілерге қарағанда біршама жоғары болады.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары. Түтін газдарының температурасы мен көлемі. Ағымдағы операциялық шығындар. Энергия тұтыну. Сенімді қондырғы.

5.2.8. Қапшық сүзгілер

Сипаты

Қапшық сүзгілер тиімді тозаң ұстайтын қондырғы болып табылады. Қапшық сүзгілердің негізгі жұмыс қағидасы тозаң құрамындағы газды өткізіп жіберу, бірақ мата мембранасы арқылы тозаңды ұстап қалу болып табылады.

Техникалық сипаттамасы

Мата сүзгі құрылғысының негізгі қағидасы – газ өткізетін, бірақ тозаң бөлшектерін ұстап қалатын мата мембранасы арқылы сүзу. Біріншіден, тозаң матаның бетіне және құрылымның ішіне жиналады. Белгілі бір қабаттың қалыңдығына жеткенде, тозаң бөлшектері сүзгінің ішкі кеңістігіне енеді. Тозаң қабатының қалыңдығының жоғарылауымен газдың өтуіне кедергі артады.

Газдың өтуіне төзімділікті бақылау үшін сүзгіні мезгіл-мезгіл тазартып отыру қажет. Ол үшін тазартудың белгілі әдістері қолданылады кері ауаны үрлеу, механикалық сілку, діріл және сығылған ауаны беру тазарту жүйесі, ауа ағыны және матадағы ауа жүктемесі тиімді сүзгілеудің негізгі ұғымдары болып табылады. Мұндай сүзгілер көп камералы болуы керек, бұл сүзгі материалының беткі қабаты мен көлемінің қымбаттауына және ұлғаюына байланысты. Қаптардың ықтимал бұзылуына байланысты камералар бір-бірінен оқшаулануы керек, бұл ретте оларды қызмет көрсету кезінде пайдалану мүмкіндігі сақталады. Әрбір камерада жөндеу жүргізу қажеттілігі туралы сигнал беретін түтіктерді ажырататын детекторлар орнатылуы тиіс.

Жиналған тозаң камералар кеңістігінің бір бөлігін құрайтын "тозаңды" бункерде сақталады. Тозаң бұрандалы конвейерлермен, жиналмалы жапқыш пен шар жапқыш арқылы шығарылады. Мата сүзгілері қысыммен және вакуумдық кеңістікте жұмыс істей алады.

Шығарылатын газдардың температурасына байланысты әртүрлі сүзгі ортасы бар мата сүзгілері қолданылады. Мата сүзгілерінің қысқа қызмет ету мерзімінің себебі:

температуралық параметрлердің жоғарылауы;

температуралық параметрлердің төмендеуі;

температуралық сипаттамалардың ауытқуы;

түтін газдарының құрамы;

әк тозаңының әрекеті – тозаңның бітелуі.

Барлық жағдайларда қаптардың қысқа қызмет ету мерзімі сүзгі өлшемдерінің жеткіліксіздігіне байланысты болуы мүмкін. Бұл мәселе сүзгінің материалының көлемін ұлғайту арқылы шешілді, соның нәтижесінде сүзгінің жұмыс істеу мерзімі екі жылға созылды, ал тозаң мөлшері 5 мг/Нм³-тен аз болды. Ерекше қасиеттері бар арнайы материалдан жасалған қаптарды пайдаланғанның өзінде, қысқа қызмет ету мерзіміне байланысты мәселелер туындады. Сондықтан шамадан тыс жұмыс температурасы бар кәсіпорында олар мұның негізгі себебі өте жоғары температура деп санайды.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Сүзгі ортасымен байланысты жоғары қарсылыққа және тозаң қабатының болуына байланысты меншікті энергия шығынының артуы.

Сүзгінің коррозиясы мен қаптардың бітелуіне жол бермеу үшін ылғалдылығы жоғары және температурасы төмен (<120 °C) түтін газдарын қосымша жылыту салдарынан энергия тұтыну мен СО₂шығарындыларының артуы.

Мата сүзгілерін пайдалану әсіресе толқынды қысымды тазарту үшін қолданған кезде шу пайда болуы мүмкін

Кейбір жағдайларда әлі анықталмаған коррозияның дамуымен байланысты шағын бұзылулар қалыпты жұмыс кезінде байқалғандармен салыстырғанда тозаң шығарындыларын айналып өту және көбейту үшін жағдай туғызуы мүмкін.

Сүзгі материалының беткі қабатының жеткіліксіз болуы сүзу жылдамдығының тым жоғарлап кетуіне әкелуі мүмкін, бұл кезде оған сыртқы суық ауа сорылады.

Қосымша қалдықтардың пайда болуы.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Мата сүзгілері әдетте шық нүктесінен жоғары 180 – 200 ° C температурада жұмыс істейді, ал шыны талшық немесе тефлон сияқты арнайы сүзгі матасын пайдаланғанда - 250 °C-қа дейінгі температурада жұмыс істейді. Дегенмен, олар гидратор шығарындыларын өңдеу үшін шық нүктесінің температурасында қолданылуы мүмкін. Жақсы жобаланған және тиісті жұмыс режимі мен техникалық қызмет көрсету жағдайларында мата сүзгілері (үздіксіз тозаңсыздандыратын мата қаптары) тозаң шығарындыларының деңгейін 10 мг/Нм³ аспайтын жағдайды қамтамасыз етеді.

Матаның сүзгі қаптарының тиімділігі мен жүктемесін бақылау әдетте тозаңды және тазартылған ауаның қысымын төмендету арқылы жүзеге асырылады. Маталық сүзгілер бөлшектердің мөлшерінің таралуына байланысты 98 %- дан 99,9 %-ға дейін жоғары ұстау қабілетімен сипатталады; мұндай сүзгілерді пештердің барлық түрлеріне орнатуға болады.

Кросс-медиа әсерлер

Тозаң аулау тиімділігін арттыру кезінде электр қуатының тұтынуының арттыру.

Тазалау циклі үшін сығылған ауаның көлемінің артуы.

Техникалық қызмет көрсету кезінде қосымша қалдықтар пайда болуы мүмкін.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Шығатын газдардан тозаңды жою үшін мата сүзгілерін негізінен әк өндірісі пештерінің барлық түрлерінде пайдалануға болады. Олар пештерге, диірмендерге және басқа да сөндірілмеген әкті ұнтақтауға арналған қондырғыларға, сондай-ақ әктастарға, гидраторларға, көліктік және тиеу құрылғыларына және қоймаларға өте қолайлы. Көбінесе алдын ала тазалау мақсатында мата сүзгілерінің алдында циклондар қолданылады.

Мата сүзгілерін қолдану түтін газдарының температура, ылғалдылық, тозаң жүктемесі және химиялық құрамы сияқты сипаттамаларымен шектеледі. Осы факторлардың әсері кезінде механикалық, термиялық және химиялық тозуға қажетті төзімділігі бар әртүрлі маталар бар.Ыстыққа төзімді маталарды пайдалану кезінде түтін газдарының температурасы 250 ^оС-қа дейін жетуі мүмкін. Сондықтан газдарды сумен немесе сыртқы ауамен салқындату қажет.

Ылғалдылығы жоғары және төмен температуралы (<120 °C) түтін газдары сүзгі коррозиясын және сүзгі қаптарының бітелуін болғызбау үшін алдын ала қыздырылуы керек. Ол үшін сүзгінің алдына қосымша жылытқыш орнату керек. Сүзгінің сыртқы қабаты әдетте оқшауланған, қыздырылатын элементтер тот баспайтын болаттан жасалған. Түтін газының тым жоғары ағыны тазалау тиімділігін төмендетеді. Тазартылған ауа қысымының жоғарылауы қап сүзгілерінің қызмет ету мерзімін қысқартады. Ұсынылатын ағын жылдамдығы 0,9 – 1,2 м/мин. Сүзгіштер мен болат құрылғылардың сынып, істен шығуларын болғызбау үшін сүзгіде ламинарлық ағыстың болуын қажетті бақылауды қамтамасыз ету керек. Бұл тәжірибелік жолмен жүзеге асырылады. Мәселе сүзгі материалдарының қандай түрін қолдану керек және сүзгіде түтін газының ағынын қалай тарату керек. Болат конструкциясының тот басудан қаупі тұрғысынан шық нүктесінен жоғары температурада жұмыс істеуін қамтамасыз ету қажет. Кейбір жағдайларда, тот басуға байланысты үлкен мәселелер туындаса, сүзгілердің кейбір бөліктері тот баспайтын болаттан жасалады.

Экономика

Мата сүзгілерінің құны пештің қуатын және оның күнделікті өнімділігін арттыруға байланысты.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары. Түтін газының температурасы мен көлемі. Пайдалануға арналған ағымдағы шығындар. Энергия үнемдеу. Қондырғының сенімділігі.

5.2.9. Ылғалды тозаңды кетіру

Сипаты

Газдан сұйықтық арқылы ластағыш заттарды өзіне сіңіруге негізделген және шығарылатын газ бен технологиялық шығарылатын газ ағынынан газ тәрізді заттарды алып тастау.

Техникалық сипаттамасы

Тозаңнан арылтудың дымқылды тәсілін пайдаланған кезде тозаң түтін газының ағынынан скрубберде сұйықтықпен тығыз байланысқа түскенде жойылады, сұйықтық ретінде кәдімгі су қолданылады, тозаң бөлшектері сұйықтық арқылы ұсталынады және шайылып кетуі мүмкін. Тозаңдалған пеш газдары ауаға шығар алдында көп сатылы скруббер арқылы өтеді. Скрубберге су айдайды, ол бірнеше бөліктерде тозаңмен араласып, төмен қарай жылжиды, содан кейін тазарту қондырғысына жіберіледі. Скрубберде алынған шламды бейтараптандыруға арналған материал ретінде немесе сусыздандырудан кейін сатуға болады. Су әдетте қалпына келтіріледі.

Тозаңды жоюға мүмкіндік беретін скрубберлердің бірқатар түрлері бар. Әк күйдіретін пештерде пайдаланылатын негізгі түрлеріне ылғалды өңдеуге арналған көп сатылы скрубберлер, ылғалды өңдеуге арналған динамикалық скрубберлер және ылғалды өңдеуге арналған Вентури скрубберлері жатады. Әк күйдіру пештерінде пайдаланылатын скрубберлердің негізгі салмағы ылғалды тазарту үшін көп сатылы типті болып табылады. Тазартылған газдағы тозаңның мөлшерін төмендетуге қол жеткізу үшін скруббердің көлемі ұлғайтылуы тиіс, онда қосымша каскад секциялары орнатылуы тиіс немесе тасты жуу арқылы тозаң жүктемесін төмендету қажет. Саптамалар жүйесімен жабдықталған "Вентури" скрубберінде газ жылдамдығы құбыры арқылы өткенде ұлғайады, ондағы газ жылдамдығы 60 – 120 м/с жетеді. Құбырдың жоғары ағынымен берілетін су пневматикалық түрде ұсақ тамшыларға бөлініп, газбен қоян-қолтық араласады. Тозаңның бөлшектері тамшылармен ілесіп, ауырлайды және скруббермен байланысқан түсіру сепараторының (әдетте циклондық типтегі) көмегімен оңай шығарылады. Жиналатын материал шлам болып табылады, сондықтан оны тасымалдау кезінде ұйымдастырылмаған тозаң шығарылмайды. Ылғалды тазартуға арналған скруббер тұрақты су беру кезінде тозған элементтерді ауыстыруды талап етпей тұрақты жұмыс істейді.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Тозаң шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Жаңа үлгідегі ылғалды тазарту скрубберлерін қолданғаннан кейін тозаң мөлшері 10 – 30 мг/Нм³құрайды, бұл 0,008 – 0,024 кг/т гидратты әкке сәйкес келеді. Электростатикалық және мата сүзгілерімен салыстырғанда, ылғал скрубберлердің тазалау деңгейлері төмен.

Кросс-медиа әсерлер

Су шығыны артады.

Тазартылған газдарда ылғал көп болады, нәтижесінде пеш газдарында шлейф байқалуы мүмкін.

Ластанған судың қосымша мөлшері пайда болады.

Скруббер сұйықтығы мен ластанған суды тазарту, шламды тасымалдау, оны кәдеге жарату және сақтау қажеттілігін ескеру қажет.

Ластанған суды өңдеу үшін қосымша энергия шығыны қажет.

Шу болуы мүмкін.

Тазартылған газдағы тозаңның мөлшерін азайту үшін скруббердің өлшемдері ұлғайтылуы керек, оған қосымша каскадты бөлімдер орнатылуы керек немесе тасты жуу арқылы тозаң жүктемесін азайту керек.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Ылғалды тазалау скрубберлері шығатын газдардың температурасы шық нүктесіне жақын немесе төмен болған жағдайларда қолданылады. Скрубберлер кейде жоғары температуралы газдарда да қолданылады, бұл жағдайда су газдарды салқындатады және олардың көлемін азайтады.

Экономика

Пайдалану шығындарын есепке алу кезінде скруббер сұйықтығына және ластанған суды тазарту процесіне арналған шығыстарды назарға алу керек.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.2.10. Ортадан тепкіш сепараторлар/циклондар

Сипаты

Конустық камерада орталықтан тепкіш күштерді қолдануға негізделген технологиялық шығатын газдан немесе пайдаланылған газ ағынынан тозаңды кетіруге арналған қондырғы.

Техникалық сипаттамасы

Ортадан тепкіш сепараторда / циклонда газ ағынынан шығарылатын тозаң бөлшектері орталықтан тепкіш күштің әсерінен сыртқы қабырғалардан шығарылады және құрылғының түбіндегі тесік арқылы шығарылады. Орталықтан тепкіш күштер газ ағынын цилиндрлік көлем (циклондық сепаратор) арқылы төмен түсетін спиральді қозғалысқа бағыттау немесе құрылғыда орнатылған доңғалақтың айналуы (механикалық орталықтан тепкіш сепаратор) нәтижесінде жасалады. Алайда көрсетілген тозаң жинайтын қондырғы әртүрлі мөлшердегі тозаң бөлшектерін алып тастаудың шектеулі тиімділігіне байланысты тек алдын ала тазарту кезеңіне жарамды. Олар тозаң жүктемесін азайту және абразивті әсерді азайту үшін электростатикалық сүзгілер мен мата сүзгілерінің алдына орнатылады.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Тозаң шығарындыларының азаюы

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Әдеттегі циклондар әк күйдіру пештерінен тозаңның 90 %-ға жуығын жояды. Алдын ала тазалау үшін қолданған кезде олар 150 мг/Нм³дейін тозаң шығарындыларын азайтуды қамтамасыз етеді.

Ортадан тепкіш сепараторлар, егер олар бітеліп қалмаса, ластағыш заттардың жоғары деңгейінде жақсы жұмыс істейді.

Кросс-медиа әсерлер

Ортадан тепкіш сепараторлар жұмыс кезінде шу тудыруы мүмкін

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Циклондар салыстырмалы түрде арзан және оңай жұмыс істейді және ұсақ бөлшектерді жояды. Егер бөлшектердің өлшемі тым кішкентай болса, орталықтан тепкіш сепараторларды/циклондарды пайдалану шектеледі. Сондықтан бұл қондырғы диірмендерден, пештерден және басқа қондырғылардан шығатын газдарды алдын ала тазалау үшін қолданылады. Циклондар электростатикалық тұндырғыштармен және мата сүзгілерімен салыстырғанда салыстырмалы түрде арзан.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары. Шикізат материалдарын үнемдеу.

5.2.11. Технологиялық процесті оңтайландыру

Сипаты

NO_x шығарындыларын азайту мақсатында өндірістік процестерді оңтайландыру үшін қолданылатын техникалық шешімдер.

Техникалық сипаттамасы

NO_x шығарындыларын азайту үшін қондырғының жұмысын теңестіру және оңтайландыру және/немесе отын мен шикізаттың орташа қуатын пайдалану сияқты технологиялық процесті оңтайландыруды қолдануға болады. Төменде NO_x шығарындыларына оң әсер етуі мүмкін оңтайландыру процесін бақылаудың арнайы параметрлері берілген:

қыздыру жылдамдығы;

күйдіру температурасының деңгейі;

артық ауа;

екінші ауа температурасы;

ауа үрлеу қысымы;

көмір дисперсиясы;

отындағы ұшқыш заттардың құрамы;

алаудың орны, ұзындығы және температурасы.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Шығарындылар мен энергия шығынын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Жоқ.

Кросс-медиа әсерлер

Жоқ.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Технологиялық процесті оңтайландыру және процесті бақылау әк өндірісіне енгізілуі мүмкін, бірақ іс жүзінде әк өнеркәсібіндегі күйдіру процесінің қыздыру қисықтары тек өнім сапасы мен энергияны тұтынуға сәйкес оңтайландырылғанын атап өткен жөн. Егер соңғы өнімнің техникалық сипаттамалары мүмкіндік берсе, жылу қисықтары өзгеруі мүмкін, бірақ шығарындыларды ескере отырып, жылу қисықтары өзгерген кезде қосымша шығындар ескерілуі керек.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.2.12. Ауаны сатылап беру

Сипаты

Күйдіру процесінде айналмалы пештерде ауаны сатылап беру жолымен NO_x шығарындыларын азайту.

Техникалық сипаттамасы

Ауаны сатылап беруді айналмалы пештерде қолдануға болады. Қалпына келтіру аймағы реакцияның алғашқы аймақтарына оттегінің азаюымен жасалады. Бұл аймақтағы жоғары температура реакцияны ішінара қолдайды, оның барысында қарапайым азот үшін NO_x регенерациясы жүреді. Кейінгі жану аймақтарында пайда болған газдарды тотықтыру үшін ауа мен оттегінің ағымы артады. СО және NO_x түзілуін болғызбау немесе олардың концентрациясын ең төменгі деңгейде ұстап тұру үшін газ-ауа қоспасының тиімді араластырылуын қамтамасыз ету қажет.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Деректер жоқ.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Деректер жоқ.

Кросс-медиа әсерлер

Қосымша ақпарат жоқ.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Айналмалы пештер үшін қолайлы, онда қатты күйдірілген әк алынады. Шахта пештеріне ауаны сатылап беру мүмкін емес.

Экономика

Қолжетімді ақпарат жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.2.13. Азот оксидтерінің төменгі құрамды оттықтары

Сипаты

Техникалық шешім жалынның ең жоғары температурасын төмендету қағидатына негізделген. Ауа мен отынды араластыру оттегінің қол жетімділігін төмендетеді және нәтижесінде жалынның ең жоғары температурасын төмендетеді, осылайша жанармай құрамындағы азоттың азот оксидіне айналу процесін және отынның жоғары жану тиімділігін сақтай отырып, термиялық азот оксидінің түзілуін баяулатады.

Техникалық сипаттамасы

Азот оксидінің шығарындылары негізінен күйдірілетін әктің қасиеттеріне, пештің құрылымына және температурасы 1300 °C жоғары көтерілуіне байланысты. Азот оксидінің шығарындыларын барынша азайту үшін азот оксидтерінің төменгі құрамды оттықтарын пайдалану керек. Бұл оттықтарда жалын температурасы төмендейді және осыған байланысты термиялық азот оксидінің шығуы ішінара отынның құрамындағы азот қосылыстары есебінен де азаяды. NO_x шығарындыларын азайтуға жалын температурасын немесе пульсті оттықтарды азайту үшін ауаны жуу арқылы қол жеткізіледі. Оттық арқылы пешке түсетін жану ауасы (бастапқы ауа деп аталатын) екі ағынға бөлінеді – "айналмалы" және "осьтік". Осьтік ауа ағыны оттық осіне дерлік параллель қозғалады, ал айналмалы ауа ағыны осьтік және тангенциалды құрамдас бөліктерге ие. Жалынның пішінін беру және оның тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін осьтік және құйынды ағындар қажет.

Азот оксидтерінің төменгі құрамды оттықтарының құрылымын бастапқы ауаның мөлшерін азайтуға лайықтап жасайды, ал бұл өз кезегінде азот оксидтерінің шығарындыларын төмендетуге септігін тигізеді, кәдімгі көп арналы оттықтар жалпы жану ауасының тек бастапқы 10 – 18 пайызымен жұмыс істейтіндігімен сипатталады. Бастапқы ауа құрамының жоғары болуы ыстық екіншілік ауа мен отынның ерте араласуына байланысты жалынның ұзындығының қысқаруына және қарқындылығының жоғарылауына әкеледі. Осының нәтижесінде жоғары температуралық жалынның бойында азот оксидінің көп мөлшері түзіледі, оны азот оксидтерінің төменгі құрамды оттықтарын пайдалану арқылы болғызбауға болады. Жанғыш қалдықтардың әртүрлі түрлерін пайдаланған кезде оттық құрылымын жағылатын отын түріне жақсы сәйкестендіру өте маңызды, бұл әсіресе отынды ауыстыру және сұйық жанғыш қалдықтарды пайдалану кезінде маңызды.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Азот оксидтерінің шығарындыларының төмендеуі

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Оттықтары сағатына 30-150 кг отын беру жылдамдығымен қамтамасыз ететін және қысымы 6 бар ауамен атомдалған сақиналы білік пештері қолданылды. Жану ауасының жылдамдығын арттырудан басқа, жалынның пішіні оңтайландырылған.

Кросс-медиа әсерлер

Жоқ.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Азот оксидтерінің төменгі құрамды оттықтары айналмалы пештерде және арнайы жағдайлар (бастапқы ауаның жоғары үлесі) сақиналы білік пештеріне бейімделуі мүмкін. Азот оксидтерінің төменгі құрамды оттықтарын цемент пештерінен әк күйдіру пештеріне оп оңай ауыстыра салу мүмкін емес, себебі цемент пештерінде жалын температурасы жоғары, сондықтан азот оксидтерінің төменгі құрамды оттықтарын пайдалану термиялық азот оксидінің бастапқы жоғарғы деңгейін төмендету үшін ұсынылған болатын. Әк күйдіру пештерінің көпшілігінде азот оксидінің технологиялық көрсеткіштерінің деңгейі төмен, ал термиялық азот оксидінің мәні өзекті емес.

Оттықтың құрылымын отын түріне сәйкестендірген жөн. Дәстүрлі отындар мен жанғыш қалдықтар параллель ағынды регенеративті пештерде жалынсыз жанатындықтан, мұндай пештерде азот оксидтерінің төменгі құрамды оттықтары қолданылмайды.

Экономика

Азот оксидтерінің төменгі құрамды оттықтарын орнату құны кәдімгі оттықтар құнының шамасында.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.2.14 Азот оксидтерін селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру (SNCR)

Сипаты

Азот оксидінің селективті бейкаталитикалық тотықсыздануы (SNCR) тәсілі азот оксиді шығарындыларын азайту үшін қолданылады.

Техникалық сипаттамасы

Азот оксидтері (NO және NO₂) селективті бейкаталитикалық тотықсыздануы үрдісі кезінде пеш аймағына реагенттер ретінде аммиак пен несепнәрді қосқан кезде түтін газдарынан шығарылып, азот пен суға айналады. Өзара әрекеттесу 850 градустан 1020 °C-қа дейінгі температурада жүреді, ең қолайлы температура 900 - 920 °C аралығы.

Реакцияның жақсы жүруі үшін реагент пен түтін газдарының мұқият араласуын, реагенттің оңтайлы бүрку температурасын және реакциялық қоспаның оңтайлы температураларда қажетті тұру уақытын қамтамасыз ету қажет. Әк өндіру процесінде аталған шарттарды қамтамасыз ету оңай емес болғандықтан, кепілдендірілген тотықсыздану реакциясын қамтамасыз ету үшін реагенттің артық мөлшерін енгізу қажет.

Дегенмен, аммиак пен азот оксидінің тым жоғары қатынасы (NH₃/NO_x) "аммиак сырғымасы" деп аталатын қажетсіз аммиак шығарындыларын тудыруы мүмкін. Әк күйдіру пештерінің түтін газдары әдетте қолданылмайтындықтан, мысалы, материалдары кептіру үшін, аммиак ағынын сіңіру немесе адсорбциялау мүмкін емес. Осы себепті аммиактың өтіп кетуі басқа процестерге қарағанда әк күйдіру пештерінде әлдеқайда оңай болуы мүмкін.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Аммиак пен азот оксидтерінің жоғары қатынасы (NH₃/NO_x) аммиак шығарындыларын тудыруы мүмкін (аммиак сырғыуы). Әк күйдіру пешінің бүрку аймағының көлеміне байланысты шығарындыларды азайтудың мақсатты деңгейіне жету үшін тотықсыздандырғыштың ұлғайтылған мөлшерін пайдалану қажет.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Деректер жоқ.

Кросс-медиа әсерлер

Жоқ.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Ұзын айналмалы пештерде SNCR үрдісін пайдалану іс жүзінде мүмкін емес, өйткені оңтайлы температуралық терезе аймағы пештің айналмалы бөлігінде орналасады.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.2.15. SO₂ шығарындыларын азайту

Сипаты

Ұйымдастырушылық-техникалық шараларды қолдану арқылы пешті күйдіру процесінде шығарылатын газдардан SO₂шығарындыларын азайту, сондай-ақ шығарылатын газдарды тазарту әдістерін қолдану.

Техникалық сипаттамасы

SO₂шығарындылары негізінен айналмалы пештерде болады, отынның құрамындағы күкірттің мөлшерінде, пештердің құрылымы және өндірілетін әк құрамындағы күкірттің рұқсат етілген мөлшеріне байланысты. Сондықтан күкірт мөлшері аз отынды таңдау SO₂шығарындыларын шектеуі мүмкін, сол себепті күкірт мөлшері жоғары отынды қолдана отырып әк өндіруге болады.

SO₂шығарындыларын азайту үшін саптама қабаты бар каскадты абсорберлер қолданады және модульдік абсорберлер жүйелерінде түтін газдарын құрғақ тазарту үшін қолданылатын абсорбенттер және сүзгі - электрсүзгілер немесе мата сүзгілері. SO₂шығарындыларын азайту үшін абсорбенттерді қолдану басқа салаларда жақсы игерілген, бірақ қазіргі уақытта дейін айналмалы әктас күйдіру пештерінде игерілмеген. Айналмалы пештерде қолдану үшін келесі техникалық шешімдерді қарастыруға болады:

ұсақ әктастарды пайдалану: доломитпен қоректенетін диаметрі бірдей айналмалы пешті пайдаланған кезде және әктас ұсақтарының құрамы жоғары немесе қыздырған кезде бұзылуға бейім әктастарды қолданғанда күкірт оксиді шығарындыларының айтарлықтай төмендеуі байқалды. Ұсақ дисперсті әктастарды күйдіру кезінде өндірілген әк түтін газдарымен әрекеттеседі және әрі қарай тозаң жинағышқа түсіп жойылады;

әкті жану ауасы аймағына қарай үрлеу: EP 0 734 755 A патенттелген техникалық шешімінде пештің ыстық жағынан ауаға сөндірілмеген немесе сөндірілген әк беру арқылы айналмалы пештен SO₂шығарындыларын азайтуды сипаттайды;

абсорбентті шығарылатын газдарға үрлеу.

Осылайша, газ шығарындылары құрамындағы SO₂ концентрациясын төмендету үшін төмендегі көрсетілген шаралар қолданылады:

газ ағынына гидратталған әктің абсорбентін немесе натрий бикарбонатын үрлеу;

SO₂тиімді сіңіру үшін абсорберді беру нүктесі мен тозаңды жинау құрылғысы (мүмкіндігінше мата сүзгісі) арасында газдың жеткілікті тұру уақыты қамтамасыз етіледі.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

Деректер жоқ.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

Көптеген әк күйдіретін пештердің (материалдың параллель ағынымен регенеративті пештер, шахталық сақиналы пеш, шахталық қайта құйылатын пеш, басқа құрылымдағы пештер және артқы жағында жылу алмастырғышпен жабдықталған айналмалы пеш) әктің күкіртті қосып алатын табиғи қабілетінің арқасында күкірт оксидінің шығарындылары 50 мг/Нм³аспайтын болады.

Кросс-медиа әсерлер

Абсорбенттерге арналған қосымша шығындар.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

Шығарындыларды азайту үшін абсорбентті енгізу технологиясын негізінен әк өнеркәсібінде қолдануға болады.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

5.2.16. СО шығарындыларын азайту және оның өтіп кетуі

Сипаты

Құрамында органикалық заттары аз шикізат материалдарын және көміртекті отындарды аз отынды пайдалана отырып CO шығарындыларын азайту, сонымен қатар жану үрдісін, отының сапасын және пешке отынды беру жүйелерін реттеу арқылы СО₂ өтіп кетуін жоққа шығару.

Техникалық сипаттамасы

Мүмкіндігінше құрамында органикалық заттары аз шикізат материалдарын таңдау CO шығарындыларын төмендетуі мүмкін. Дегенмен, шикізат материалдарын таңдау пештің түріне және/немесе өндірілетін (мысалы, гидратталған) әктің түріне байланысты болады.

CO шығарындыларын реттеу.

Түтін газдарының құрамында CO деңгейі жоғарылаған кезде қауіпсіздік мақсатында электр сүзгілерін өшіру керек.

Қол жеткізілген экологиялық пайда

CO шығарындыларын азайту.

Экологиялық көрсеткіштер және пайдалану деректері

CO шығарындыларының болуы электр сүзгілерінде өрт тудыруы мүмкін.

Кросс-медиа әсерлер

CO жылыстауына байланысты тозаң шығарындылары пайда болуы мүмкін.

Қолданылуына қатысты техникалық ой-пайым

CO шығарындыларын реттеуді басқару жалпы айналмалы пештерге қолданылады.

Экономика

Деректер жоқ.

Ендірудің қозғаушы күші

Заңнама талаптары.

6. Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша тұжырымдарды қамтитын қорытынды

6.1. ЕҚТ бойынша жалпы қорытындылар

Осы бөлімде санамаланған және сипатталған техникалар нормативтік сипатта емес және толық болып табылмайды. ЕҚТ бойынша қорытындыда сипатталған бір немесе бірнеше ЕҚТ-ны қолдана отырып, объектіні пайдаланудың қалыпты жағдайларында ЕҚТ қолдануға байланысты эмиссиялар деңгейлеріне және технологиялық көрсеткіштерге қол жеткізуді қамтамасыз ететін басқа да техникалар пайдаланылуы мүмкін.

6.1.1 – 6.1.2-тарауларында қамтылған арнайы ЕҚТ технологиялары осы тарауда көрсетілген жалпы ЕҚТ-ға қосымша ретінде қолданылады.

6.1.1. Экологиялық менеджмент жүйесі

ЕҚТ 1. Экологиялық менеджмент жүйесін енгізу

Бағалау өлшемшарттары: цемент өндіру бойынша іс-шаралар.

Сипаты: цемент және әк өндіретін зауыттардың немесе қондырғылардың жалпы экологиялық көрсеткіштерін жақсарту үшін ЕҚТ өндірісі төменде көрсетілген барлық сипаттамаларды қамтитын экологиялық менеджмент жүйесін (ЭМЖ) қолдануы және ұстануы керек:

1) жоғары басшылықтың жауапкершілігі мен міндеттемелері;

2) жоғары басшылықтың қондырғыларды үздіксіз жақсарту (экологиялық нәтиже) талаптарын қамтитын экологиялық саясатты қабылдауы;

3) қаржы жоспарлары мен инвестицияларды ескере отырып, қажетті шараларды, мақсаттар мен міндеттерді жоспарлау және енгізу;

4) төменде көрсетілген тармақтар сияқты позицияларға ерекше назар аудара отырып рәсімдерді енгізу:

жауапкершіліктің құрылымы және бөлінуі;

оқыту, хабардарлық және құзыреттілік (қызметкерлер);

коммуникациялар;

ЭМЖ дамыту процесіне барлық қызметкерлерді жұмылдыру;

құжаттама;

технологиялық үрдістерді тиімді бақылау;

техникалық қызмет көрсету бағдарламасы;

штаттан тыс жағдайлар мен аварияларға әзірлік;

табиғат қорғау заңнамасының талаптарын міндетті түрде сақтау кепілдіктері;

5) тексеру және түзету әрекеттері, осындай тармақтарға ерекше назар аудару:

мониторинг және өлшеу (мониторингтің жалпы қағидаттары жөніндегі анықтамалық нұсқаулықты да қараңыз);

түзету және алдын алу әрекеттері;

жазбаларды жүргізу;

тәуелсіз (жүзеге асырылатын жерде) Ішкі аудит ЭМЖ бастапқыда енгізілген қағидаттарға сәйкес келетіндігін, оның тиісті түрде енгізілгенін және жұмыс істейтінін анықтау үшін;

6) жоғары басшылықтың ЭМЖ-нің жарамдылығы, дұрыстығы және нәтижелігі тұрғысынан тұрақты талдау жасап және қайта қарауы;

7) неғұрлым таза технологияларды дамыту;

8) өзінің өмірлік циклін аяқтайтын өндірістерді пайдаланудан шығару рәсімі бойынша ұсынымдар әзірлеу;

9) тұрақты негізде салыстырмалы талдау.

Қолданылуы: ЭМЖ аймағы (мысалы, егжей-тегжейлі деңгей) және сипаты (мысалы, стандартталған немесе стандартталмаған), әдетте, өндірістің сипатына, масштабына және күрделілігіне, сондай-ақ экологиялық әсердің мүмкін болатын ауқымына байланысты.

6.1.2. Шу

ЕҚТ 2. Шу көздерін азайту

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

Сипаты: цемент және әк өндірісінде пайда болатын шуды азайту немесе барынша төмендету үшін ЕҚТ мынадай әдістердің комбинациясын қолдануды көздейді:

Р/с №	Техника
1	2
1	Шулы операциялар үшін қолайлы орынды таңдау
2	Шулы операцияларды/агрегаттарды қоршау
3	Өндірістерді/агрегаттарды дірілден оқшаулау
4	Дыбыс өткізбейтін материалдар негізінде ішкі және сыртқы оқшаулауды пайдалану
5	Материалдарды өңдеуге арналған жабдықты қоса алғанда, кез келген шу шығаратын операцияларды жабуға арналған ғимараттарды дыбыс оқшаулау
6	Дыбыс өткізбейтін қабырғаларды және/ немесе табиғи кедергілерді орнату
7	Шығару құбырларында сөндіргіштерді қолдану
8	Дыбыстан оқшауланған ғимараттардағы арналар мен желдеткіштерді дыбыстан оқшаулау
9	Цехтар мен үй-жайларда есіктер мен терезелерді жабу
10	Машина бөлмелерінде дыбыс оқшаулағыштарды пайдалану
11	Қабырға саңылауларында дыбыс оқшаулағыш пайдалану, мысалы, таспалы конвейерді енгізу орнында шлюзді орнату
12	Ауа шығатын жерлерде, дыбыс жұтқыштарды пайдалану, мысалы, газ тазартудан кейін
13	Арналардағы ағындардың жылдамдығын төмендету
14	Дыбыс өткізбейтін арналарды пайдалану
15	Шу шығаратын көздерді және ықтимал резонанстық компоненттерді бөлу, мысалы, компрессорлар мен арналарды
16	Түтін сорғыштар мен сүзгілердің газ үрлегіштері үшін сөндіргіштерді пайдалану
17	Техникалық құрылғыларда (мысалы, компрессорларда)дыбыс өткізбейтін модульдерді пайдалану
18	Үгіту кезінде резеңке қалқандарды пайдалану (металдың металмен жанасуын болғызбау үшін)
19	Қорғаныс жолағы мен шулы өндіріс арасында ғимараттарды тұрғызу немесе ағаштар мен бұталарды отырғызу

6.2. Цемент өнеркәсібіне арналған ЕҚТ бойынша қорытындылар

Егер басқаша белгіленбеген болса, осы бөлімде ұсынылған ЕҚТ бойынша қорытындылар цемент өндіретін барлық қондырғыларға қолданылуы мүмкін.

6.2.1. Жалпы негізгі техникалар

ЕҚТ 3. Өндіріс процестерін оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

Сипаты: пештің шығарындыларын азайту және энергия тиімділігін арттыру үшін ЕҚТ белгіленген параметрлерді мүмкіндігінше сақтай отырып, біркелкі және тұрақты күйдіру режиміне қол жеткізуге бағытталуы керек. Ол үшін келесі әдістерді қолдану ұсынылады:

Р/с №	Техника
1	2
1	Компьютерлік автоматтандырылған бақылауды қоса алғанда, өндірістік процесті басқаруды оңтайландыру.
2	Қатты отынмен қамтамасыз етудің заманауи таразы жүйесін пайдалану.

ЕҚТ 4. Пайдаланылатын шикізатты бақылау

Бағалау өлшемшарттары: пешке беру үшін пайдаланылатын шикізатты таңдаудың өндірістік процесін басқару және бақылау.

Сипаты: шығарындыларды болғызбау және/немесе азайту үшін, ЕҚТ күйдіру пешіне түсетін барлық компоненттерді мұқият таңдауға және бақылауға назар аударуы керек.

Пешке түсетін барлық компоненттерді мұқият іріктеу және оларға бақылау жасау шығарындылардың көлемін төмендетуі мүмкін. Іріктеу процесінде барлық компоненттердің химиялық құрамы және олардың пешке түсу тәсілі сияқты факторларды назарға салу керек. Бұл компоненттерге хлор, металдар, күкірт, шикізат материалдарындағы ұшпа органикалық қосылыстар, сондай-ақ ЕҚТ 11 және ЕҚТ 24 көрсетілген рәсімдер мен әдістер кіруі тиіс.

6.2.2. Мониторинг

ЕҚТ 5. Технологиялық процестерге және қоршаған ортаға түсетін шығарындыларға мониторинг жүргізу және өлшеу.

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

ЕҚТ-ға сәйкес тұрақты мониторинг және параметрлер мен шығарындыларды өлшеу жүзеге асырылуы тиіс, бұдан басқа, ҚР стандарттарына сәйкес шығарындылар мониторингін жүргізу қажет, егер ҚР стандарттары қолжетімсіз болса, онда ISO стандарттарын, деректердің ғылыми негізделген өлшемшарттарға сәйкестігіне кепілдік бере алатын ұлттық немесе өзге де халықаралық стандарттарды, оның ішінде мынадай стандарттарды ұстану керек:

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Процестің тұрақтылығын көрсететін процесс параметрлерін үздіксіз өлшеу – температура, O₂ құрамы, ылғалдылық және газ қысымы, вакуум және ағын жылдамдығы	Жалпы қолданыста
2	Процестің маңызды параметрлерін бақылау және тұрақтандыру: араластырылатын шикізаттың біртектілігі, отын беру, тұрақты мөлшерлеу, артық ауа деңгейі	Жалпы қолданыста
3	Селективті бейкаталитикалық тотықсыздандыру әдісі (SNCR) қолданылған кезде NH₃шығарындыларын үздіксіз өлшеу. Кері жағдайда мерзімді (жылына бір рет) мониторинг жүргізу қажет.	Күйдіру процестері үшін қолданылады
4	Үздіксіз (жалпы шығарындылары жылына 500 тонна және одан да көп т құрайтын I санаттағы объектілер, стационарлық көздер үшін) тозаң, NO_x, SO₂және СО шығарындыларын өлшеу	Күйдіру процестері үшін қолданылады
5	ПХДД және ПХДФ шығарындыларын (полихлорланған дибензодиоксиндер мен дибензофурандар) және металдарды мерзімді өлшеу^*	Күйдіру процестері үшін қолданылады
6	НСl, HF және ООУ/ЛОС шығарындыларын мерзімді өлшеу	Күйдіру процестері үшін қолданылады
7	Үздіксіз (жалпы шығарындылары 500 тоннадан және одан да көп т/жыл құрайтын I санаттағы объектілер, стационарлық көздер үшін) немесе тозаң шығарындыларын мерзімді өлшеу	Пеште күйдіру процесі және басқа операциялар үшін қолданылады^**

* ластағыш заттардың шығарындылары мен тасымалдарының тіркеліміне арналған ақпаратты қамтамасыз ету мақсатында, атап айтқанда ауыр металдар мен тұрақты органикалық ластағыш заттар үшін (Экология кодексінің 22-бабы [1]), сондай-ақ Экология кодексінің 402-бабының 3-тармағын [1] сақтау үшін, оған сәйкес "бөлінетін газдарды кешенді тазартпай, жойылуы қиын органикалық ластағыштарды және құрамында хлор бар қалдықтарды жою үшін технологияларды пайдалануға тыйым салынады. Бөлінетін газдарды кешенді тазарту тазартылған бөлінетін газдардағы диоксиндер мен фурандардың бір текше метрге 0,1 нанограммнан аспайтын концентрацияда болуын қамтамасыз етуі тиіс";

** тозаң түзетін процестердің шағын көздері (<10 000 Нм³/сағ) үшін салқындату мен ұсақтаудың негізгі процестерінен басқа, өлшеу жиілігі немесе техникалық сипаттамаларын тексеру технологиялық регламенттің талаптарына негізделуі тиіс.

Сипаты: қалыпты пайдалану режимінде тозаң, NO_X, SO_X және СО шығарындыларын бақылау үшін үздіксіз "online режимдегі" (жалпы шығарындылары жылына 500 тонна және одан көп тоннаны құрайтын I санаттағы объектілер, стационарлық көздер үшін) тозаң, NO_X, SO₂және СО шығарындыларын өлшеу ұсынылады.

ПХДД және ПХДФ, ООУ, НС1, HF шығарындыларын және металдарды бақылау үшін мерзімділік өндірістік процесте пайдаланылатын шикізат материалдары мен отынды ескере отырып айқындалады. Өлшеудің ұсынылатын мерзімділігі-жылына 1 рет.

ЕҚТ 5-те (4) айтылған тұрақты немесе мерзімді өлшеулер арасындағы таңдау жылына шығарылатын ластағыш заттардың болжамды мөлшеріне байланысты.

6.2.3. Энергияны тұтыну және техниканы таңдау

6.2.3.1. Техниканы таңдау

ЕҚТ 6. Көп сатылы жылу алмастырғышы және декарбонизаторы бар пештерді қолдану

Бағалау өлшемшарттары: технологиялық шешімдер.

Сипаты: энергия тұтынуды азайту үшін, ЕҚТ көп сатылы жылу алмастырғыш және декарбонизатор бар құрғақ тәсілмен жұмыс істейтін пешті пайдалануды көздейді.

Бұл ретте пайдаланылған газдар мен салқындату аймағынан шығатын газдардың жылуы күйдіру үшін пешке беру алдында шикізатты жылыту және алдын ала күйдіру үшін пайдаланылуы мүмкін, бұл энергияны едәуір үнемдеуді қамтамасыз етеді.

Қолданылуы: құрамында ылғалы бар шикізатты пайдаланатын жаңа зауыттар мен қайта құрылатын кәсіпорындарда қолданылады.

Экологиялық тиімділік: ЕҚТ-ге сәйкес энергия тұтыну деңгейлері – 6.1-кестеені қараңыз.

6.1-кесте. ЕҚТ сәйкес көп сатылы жылу алмастырғышы және декарбонизаторы бар, құрғақ тәсілмен жұмыс істейтін пештерді пайдаланатын жаңа және қайта жаңартылатын зауыттар үшін энергия тұтыну деңгейлері

Р/с №	Процесс	Өлш. бірл.	ЕҚТ сәйкес энергия тұтыну деңгейлері^*
1	2	3	4
1	Көп сатылы жылу алмастырғышпен және декарбонизатормен жүретін құрғақ әдіс	МДж/т клинкер	2900 - 3300^**

* бұл мәндер арнайы цемент немесе ақ цемент клинкер шығаратын зауыттарда қолданылмайды, мұнда өнімнің техникалық сипаттамаларына байланысты айтарлықтай жоғары температура қажет;

1) қалыпты (пешті іске қосу мен тоқтатуды қоспағанда) және оңтайлы технологиялық жағдайларда жүргізіледі;

2) өндірістік қуат энергияны тұтынуға әсер етеді, үлкен қуат энергияны үнемдеуді қамтамасыз етеді, ал аз қуатты өндіріс көп энергия жұмсайды. Энергияны тұтыну циклон жылу алмастырғышының сатыларының санына да байланысты, сатылардың көп болуы күйдіру процесінің энергияны аз тұтынуын білдіреді. Циклондық жылу алмастырғыштың сатыларының саны шикізаттың ылғалдылық деңгейімен анықталады;

3) KTA есебіне сәйкес "9" компанияның құрғақ процесс пеші (2018 жылы пайдалануға берілген) клинкердің 3250 МДж/т жылу тұтынудың орташа деңгейіне жетті (2018 және 2019).

6.2.3.2. Жылу энергиясы

ЕҚТ 7. Энергия тұтыну бөлігінде процестерді оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: технологиялық шешімдер.

ЕҚТ сәйкес жылу энергиясын тұтынуды азайту немесе барынша төмендету үшін келесі әдістерді жеке немесе бірге қолдану керек:

Р/с №

Техника

Қолданылуы

1	2	3
1	Жақсартылған және оңтайландырылған күйдіру жүйелерін және белгіленген параметрлерге сәйкес пешті бірқалыпты, тұрақты пайдалану процесін қолдану, соның ішінде: 1 технологиялық процесті басқаруды оңтайландыру, соның ішінде компьютерлік жүйелер-автоматты бақылау; 2 қатты отын берудің заманауи таразы жүйелері; 3 жылу алмастырғыш пен декорбанизаторды қолданыстағы пештің конфигурациясы мүмкіндік беретін дәрежеде кеңейту	Қолданыстағы пештер үшін жылыту және алдын-ала күйдіруді қолдану пеш жүйесінің конфигурациясына байланысты
2	Пештерден, әсіресе салқындату аймағынан артық жылуды қайта пайдалану. Атап айтқанда, шикізатты кептіру үшін салқындату аймағынан (ыстық ауа) немесе жылу алмастырғыштан артық жылу қолдануға болады	Цемент өндірісінде жалпыға бірдей қолданылады. Салқындату аймағынан артық жылуды қайта қолдану торлы тоңазытқыштарды қолданған жағдайда қолданылады. Барабан тоңазытқыштарын пайдалану кезінде қалпына келтірудің тиімділігі шектеулі.
3	Жылу алмастырғыш циклондарының тиісті санын қолдану шикізат материалдары мен пайдаланылатын отынның сипаттамалары мен қасиеттеріне байланысты.	Жылу алмастырғыш циклондар жаңа зауыттарда және ірі модернизацияланған кәсіпорындарда қолданылады.
4	Энергияны тұтынуды азайту үшін оң әсер ететін сипаттамалары бар отынды пайдалану.	Техникалық шешім цемент пештері үшін отын болған жағдайда және пешке отын берудің техникалық мүмкіндіктері болған жағдайда қолданыстағы пештер үшін қолданылады
5	Кәдімгі отынды қалдықтардан жасалған отынға ауыстыру кезінде қалдықтарды жағуға арналған цемент пештерінің оңтайландырылған және арнайы жүйелері қолданылады-	Цемент пештерінің барлық түрлері үшін жалпыға бірдей қолданылады.-
6	Параллель ағындарды барынша төмендету	Цемент өнеркәсібі үшін жалпы қолданылады.

Сипаты: қазіргі заманғы күйдіру пештерінде энергияны тұтынуға бірнеше факторлар әсер етеді: шикізат сипаттамалары (мысалы, ылғалдылық, жану), әртүрлі сипаттамалары бар отынды пайдалану, сондай-ақ пеш газдарының айналма жүйесін (айналма газ) пайдалану. Сонымен қатар энергияны тұтыну пештің өндірістік қуатына байланысты.

3-техника: циклондық жылу алмастырғыштың сатыларының саны түтін газдарының қалған жылуымен кептірілетін шикізат пен отынның өткізу қабілеті мен ылғалдылығымен анықталады, өйткені жергілікті шикізат ылғалдылығы мен жанғыштығы жағынан әртүрлі.

4-техника: цемент өндіру үшін дәстүрлі отынды да, баламалы отынды да (қалдықтарды) пайдалануға болады.

Пайдаланылатын отынның техникалық сипаттамалары, мысалы, сәйкес калориялық құндылығы және төмен ылғалдылығы пештің меншікті энергия тұтынуына оң әсер етеді.

5-техника: ыстық шикізат материалдарын және ыстық газдарды жою пештен шығарылатын газдың пайыздық пунктіне шамамен 6 – 12 МДж/т клинкердің меншікті энергия шығынының ұлғаюына әкеледі. Сондықтан түтін газын айналып өтуді пайдалануды азайту энергияны тұтынуды азайтуға оң әсер етеді.

Қолданылуы: 3 және 4-техника ҚР рұқсат беру құжаттамасы болған кезде пайдаланылуы мүмкін.

ЕҚТ 8. Цемент және цемент өнімдеріндегі клинкер мөлшерін азайту

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау, цемент өндіруге арналған толтырғыштар мен қоспаларды таңдау.

Сипаттамасы: Цемент және цемент өнімдерінде клинкер құрамын төмендету үшін цемент өндіру стандарттарына сәйкес ұнтақтау сатысында домна пеші, әктас, күл-қоқыс және пуццоландық қоспалар сияқты толтырғыштар және/немесе қоспалар арқылы қол жеткізуге болады.

Қолдануы: Цемент өндірісінде толтырғыштар және/немесе қоспалар болған жағдайда (өндіріс орнында) және жергілікті нарықтың ерекшелігі болған жағдайда жалпы қолданылады.

Экологиялық әсер: цемент өндіру барысында бастапқы отынды тұтынудың төмендеуі салдарынан парниктік газдар шығарындыларын (СО₂) төмендету.

ЕҚТ 9. Энергия тұтынуды оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

Сипаты: электр қуатын тұтынуды азайту/азайту үшін, ЕҚТ-ға сәйкес келесі әдістердің біреуін немесе комбинациясын қолдану керек:

Р/с №	Техникалар
1	2
1	Энергия жүйелерінің жұмысын басқаруды пайдалану.
2	Жоғары энергия тиімділігі бар ұнтақтау қондырғыларын және басқа электр қондырғыларын пайдалану.
3	Жетілдірілген мониторинг жүйелерін пайдалану.
4	Жүйеге ауа сорудың төмендеуі.
5	Процесті басқаруды оңтайландыру.

6.2.4. Қалдықтарды пайдалану

6.2.4.1. Қалдықтардың сапасын бақылау

ЕҚТ 10. Екінші реттік ресурстарды пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: интеграцияланған технологиялар.

Цемент пештерінде отын және/немесе шикізат ретінде пайдаланылатын қалдықтардың сапасына кепілдік беру және ЕҚТ сәйкес шығарындыларды азайту үшін келесі техникалық шешімдерді қолдану қажет:

Р/с №	Техникасы
1	2
1	Қалдықтардың келесі сипаттамаларына кепілдік беру және цемент пешінде шикізат және/немесе отын ретінде пайдаланылатын қалдықтардың кез келген түрін талдау үшін сапаны бақылау жүйесін пайдалану: 1. Сапаның тұрақты деңгейі; 2. Физикалық өлшемшарттар, мысалы, шығарындылардың пайда болу қабілеті, өрескел бөлшектердің болуы, реактивтілік, жану, калория мөлшері; Химиялық өлшемшарттар, мысалы, шикізат, фосфаттар мен металдардағы хлор, күкірт, ООУ/VOC мөлшері.
2	Цемент пешінің шикізат материалы және/немесе отыны ретінде пайдаланылатын қалдықтардың кез келген түрі үшін маңызды сандық параметрлерді бақылау: хлор, маңызды металдар (Cd, Hg және Tl,: As, Sb, Pb, Mn, Cr, Cu, Ni және V), күкірт, галогендер, ООУ/ҰОҚ.
3	Технологиялық процеске берілетін қалдықтардың әрбір түрі үшін сапаны бақылау жүйесін пайдалану.

Сипаты: қалдықтардың әртүрлі түрлері цемент өндірісінде негізгі шикізатты және/немесе қазбалы отынды алмастыра алады, осылайша табиғи ресурстарды үнемдейді.

Қолданылуы: ҚР рұқсат беретін нормативтік құжаттамасы болған жағдайда цемент өндірісінде жалпылама қолдануға болады.

Экологиялық әсер: шығарындылардың ықтимал қаупін азайту.

6.2.4.2. Қалдықтарды күйдіру пешіне салу

ЕҚТ 11. Қалдықтарды отын ретінде пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: интеграцияланған технологиялар.

Сипаты: отын және/немесе шикізат ретінде пайдаланылатын қалдықтарды қажетті өңдеуді қамтамасыз ету үшін ЕҚТ сәйкес келесі техникаларды қолдану қажет:

Р/с №	Атауы
1	2
1	Пештің құрылымы мен жұмысына байланысты материалдың белгілі бір температурасы мен осы аймақта болу уақытын қамтамасыз ету үшін пешке материалдарды тиеудің тиісті нүктелерін пайдалану.
2	Декарбонизация аймағына дейін ұшып кетуі мүмкін органикалық компоненттері бар қалдықтарды пеш жүйесінің жоғары температуралық аймақтарына беру.
3	Пештің жұмысын қалдықтарды жағудан шығатын газдар бақыланатын, гомогенделген түрде 850 °С температурада, тіпті неғұрлым қолайсыз жағдайларда да 2 сек кем болмайтындай етіп басқару.
4	Егер құрамында 1 %-дан астам галогені бар органикалық заттар, мысалы, хлор бар қауіпті қалдықтар бірге жағылса, температураны 1100 °C-қа дейін көтеру керек.
5	Қалдықтарды үздіксіз және тұрақты тиеу.
6	Жоғарыда (1) - (4) тармақтарда көрсетілгендей тиісті температураға жету мүмкін болмаған кезде пешті тұтату және салқындату (іске қосу және тоқтату) режимі кезінде қалдықтарды бірге жағуды тоқтата тұру немесе тоқтату.

Қолданылуы: ҚР рұқсат беретін нормативтік құжаттамасы болған жағдайда цемент өндірісінде жалпы қолдануға болады.

Экологиялық әсер: шығарындылардың ықтимал тәуекелін төмендету.

6.2.4.3. Қауіпті қалдықтарды пайдалану кезіндегі қауіпсіздік шаралары

ЕҚТ 12. Қалдықтармен қауіпсіз жұмыс істеу

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық іс-шаралар.

Сипаты: ЕҚТ қауіпті қалдықтармен операциялар кезінде қауіпсіздікті қамтамасыз ету шараларын көздеуі тиіс, мысалы, оларды қоймаларға қою және/немесе пешке беру кезінде қалдықтардың көзі мен түріне сәйкес тәуекел факторын есепке алу, таңбалау, сынамаларды алу және қайта өңдеуге арналған қалдықтарды іріктеп бақылау.

Экологиялық әсер: авариялық жағдайлардың туындау және эмиссиялардың мөлшерден тыс шығарылу қаупін азайту.

6.2.5. Тозаң шығарындылары

6.2.5.1. Тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындылары

ЕҚТ 13. Өндіріс процестерін оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

Сипаты: тозаңмен жұмыс жасау кезінде ұйымдастырылмаған шығарындыларды азайту немесе алдын алу үшін ЕҚТ келесі әдістердің біреуін немесе бірнешеуін қолдануды қарастырады:

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Технологиялық қондырғының қарапайым және сызықтық орналасуын пайдалану	Тек жаңа зауыттарда қолданылады
2	Ұнтақтау, себу және араластыру сияқты тозаңды операцияларды оқшаулау/тығыздау	Жалпыға бірдей
3	Егер тасымалдау кезінде шаң-тозаң материалдарынан ұйымдастырылмаған шығарындылар шығуы мүмкін жағдайда, өз конструкциясы бойынша жабық жүйелерге жататын конвейерлер мен жүк көтергіштердің жабылуын көздеу-
4	Ауаны сору немесе материалдың төгілу деңгейін төмендету, қондырғыларды герметизациялау
5	Автоматты құрылғылар мен басқару жүйелерін пайдалану
6	Апатсыз пайдалануды қамтамасыз ету
7	Сенімді және толық тазалау үшін жылжымалы және тұрақты тозаңтұтқыш құрылғыларды пайдалану - Техникалық қызмет көрсету кезінде немесе тасымалдауыштағы авариялық жағдай кезінде материалдың шашырауы орын алуы мүмкін. Бұл материалды тазалау кезінде тозаңның шығарылуын болғызбау үшін аспирациялық тозаңды тазарту жүйесін пайдалану керек . Жаңа корпустар тұрақты вакуумдық тозаңды тазарту жүйелерімен жабдықталуы мүмкін, ал қолданыстағы қондырғыларда өндіріс жағдайларына бейімделудің қарапайымдылығына байланысты жылжымалы тозаңды тазарту жүйелерін қолданған дұрыс - Ерекше жағдайларда жабық жүйе пневматикалық тасымалдау үшін ең жақсы шешім болып табылады.
8	Желдету және тозаңды жинау қап сүзгілерін қолдану арқылы жүзеге асырылуы керек: Мүмкіндігінше материалдармен барлық операцияларды жабық жүйелерде вакуумдық орта арқылы жүргізу керек. Аспирациялық ауа атмосфераға шығарылар алдында қап сүзгісімен тозаңсыздандырылады	Жалпыға бірдей
9	Материалды ауыстырудың автоматты жүйесі бар жабық қоймаларды пайдалану Клинкер сүрлемі және толығымен жабық шикізат материалдарының автоматтандырылған қоймасы мәселенің ең жақсы шешімі Қоймалардың мұндай түрлері тиеу-түсіру операциялары кезінде тозаңды болдырмайтын бір немесе бірнеше қап сүзгілерімен жабдықталған;- Қоймалардың мұндай түрлері тиеу-түсіру операциялары кезінде тозаңдануға жол бермейтін бір немесе бірнеше қапшық сүзгілермен жабдықталған үлкен көлемді сақтау кезінде пайда болатын тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындылары. - Тиеу операциялары кезінде тозаңданған ауаның таралуын болдырмайтын тиеу деңгейінің индикаторларымен, ажыратқыштармен және сүзгілермен жабдықталған тиісті көлемдегі сүрлемді пайдалану керек
10	Цементті цемент тасығышқа тиеу кезінде тозаңды ұстау жүйесімен жабдықталған иілгіш шлангілер мен түтіктерді пайдалану

Қолданылуы: цемент өндірісінде кеңінен қолданылады.

Экологиялық әсер: ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту және/немесе алдын алу.

ЕҚТ 14. Сақтау бөлімдерінің өндірістік процестерін оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

Сипаты: сусымалы материалдарды сақтау аймағынан ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту/болғызбау үшін, ЕҚТ бір немесе бірнеше келесі техникаларды ұсынады:

Р/с №	Техника
1	2
1	Шикізат материалдары немесе отын ашық ауада орналастырылған бөлімдер, қатарлар және үйіп сақтау алаңдары әртүрлі қалқалардың, жабындардың көмегімен жабылуы немесе жабылуы, тік жасыл өсімдіктерден (желден қорғау үшін жасанды немесе табиғи тосқауылдардан) тұратын қабырғалармен немесе қоршаулармен бөлінуі тиіс.
2	Ашық алаңдарда тозаңды материалдарды сақтаудан аулақ болу керек, бірақ егер бұл орын алса, дұрыс құрастырылған желге қарсы тосқауылдарды қолдана отырып, тозаңдануды азайтуға болады
3	Тозаң көзі локализацияланған жағдайда сумен суару қондырғылары қолданылады. Тозаң бөлшектерін ылғалдандыру олардың агломерациясын жеңілдетеді және осылайша тозаңның тұндыруын жақсартады. Су бүрку тиімділігін арттыруға көмектесетін көптеген агенттер бар.
4	Жол жабынын пайдалану, жолдарды жуу және тазалау: Жүк көліктері жүретін аумақта мүмкіндігінше жол жабыны болуы тиіс, оның беті мүмкіндігінше таза болуы тиіс. Жолдарды ылғалдандыру, әсіресе құрғақ ауа-райында, тозаң шығарындыларын азайтады. Оларды жол машиналарымен де сүртуге болады. Жолдарды жақсы тазарту және тазарту тозаңның минималды деңгейін қамтамасыз етеді.
5	Қатарларда сақталатын материалдарды ылғалдандыру: Ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын түсіру және тиеу нүктелерін жеткілікті ылғалдандыру және биіктігі реттелетін таспалы конвейерді пайдалану арқылы азайтуға болады.
6	Егер сақталатын материалдарды түсіру және тиеу нүктелерінде ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын болғызбау мүмкін болмаса, онда оларды қатардың биіктігіне сәйкес түсіру деңгейін реттеу кезінде, егер бұл мүмкін болса, автоматты түрде немесе түсіру жылдамдығын төмендету жолымен азайтуға болады.

Қолданылуы: цемент өндірісінде жалпы қолданылады.

Экологиялық әсер: ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту және/немесе алдын алу.

6.2.5.2. Тозаң түзілетін үрдістер кезінде ұйымдастырылған шығарындылар

Бұл бөлімде пештерде күйдіруден, салқындаудан және ұнтақтаудың негізгі процестерінен басқа, тозаң пайда болу операциялары кезінде пайда болатын шығарындылар туралы айтылады. Бұған шикізатты ұнтақтау, тасымалдау және жеткізу, шикізатты, клинкер мен цементті сақтау, отынды сақтау және цементті жөнелту сияқты процестер кіреді.

ЕҚТ 15. Қапшық сүзгілерді қолдану

Бағалау өлшемшарттары: "құбырдың соңында" технологиясы.

Сипаты: ұйымдастырылған тозаң шығарындыларын азайту үшін, ЕҚТ сәйкес, күйдіру пешін, салқындатудың және негізгі ұнтақтау процесін қоспағанда, тозаң операцияларына пайдаланылатын сүзгілер үшін тікелей әзірленген технологиялық регламентті пайдалану керек. Технологиялық регламенттің талаптары сүзгілерде шығарылатын газдарды құрғақ тазартуды қамтуы тиіс. Технологиялық регламенттің талаптары сүзгілердегі шығатын газдарды тазарту әдетте құрғақ әдістер арқылы жүзеге асырылуы тиіс.

Тозаң түзілетін операциялар үшін шығарылатын газдар әдетте қапшық сүзгі арқылы тазартылады.

Экологиялық әсер: Шығарындылардың технологиялық көрсеткіштері ЕҚТ сәйкес.

Тозаң түзетін операциялардан (пешті күйдіру, салқындату және негізгі ұнтақтау процесін қоспағанда) ұйымдасқан тозаң шығарындылары үшін ЕҚТ-ға сәйкес келетін сынама алу кезеңіндегі технологиялық эмиссия мәндерінің орташа мәні (кемінде жарты сағатта нүктелік өлшеу) 30 мг/Нм³ аз болуы керек. Кішігірім көздер үшін (10 000 м³/сағ-тан аз) бірінші кезекте техникалық қызмет көрсету жағдайлары мен сүзгілерді тексеру жиілігін ескеру қажет екенін есепке алу (сонымен қатар ЕҚТ 5-ті қараңыз).

6.2.5.3. Күйдіру кезіндегі тозаң шығарындылары

ЕҚТ 16. Күйдіру кезінде сүзгілерді қолдану

Бағалау өлшемшарттары: "құбырдың соңында" технологиясы.

Сипаты: күйдіру процесі кезінде түтін газдарымен бірге тозаң шығарындыларын азайту үшін ЕҚТ түтін газдарын сүзгі арқылы құрғақ әдіспен тазартуды ұсынады.

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Электр сүзгілер	Барлық пеш жүйелеріне қолданылады
2	Қапшық сүзгі
3	Гибридті сүзгілер

Экологиялық әсер: ЕҚТ сәйкес шығарындылардың технологиялық көрсеткіштері – 6.2-кестені қараңыз.

ЕО елдерінде пеште күйдіру процестерінде газ шығарындыларынан шығатын тозаң шығарындылары үшін шекті деңгейлерінің орташа тәуліктік мәні (BREF. 2013) < 10 – 20 мг/м³ құрайды. Қапшық сүзгілерді, жаңа немесе жетілдірілген электр сүзгілерді қолданған кезде шығарындылардың төменгі деңгейіне қол жеткізіледі.

6.2-кесте. Цемент өндіру кезінде ЕҚТ-ға сәйкес келетін пеш газдарынан шығатын тозаң шығарындыларының технологиялық көрсеткіш деңгейлері

Р/с №	Технологиялық желінің түрі	Өлшем бірлігі	Тиісті ЕҚТ шығарындылардың орташа тәуліктік шамасы^*
1	2	3	4
1	Жобаланатын технологиялық желілер үшін	мг/Нм³	<20
2	Өндірістің құрғақ тәсілінің технологиялық желілері үшін: - қапшық сүзгіні немесе жаңа, жетілдірілген электрсүзгілерін пайдалану кезінде электрсүзгілерін пайдалану кезінде; - өндірістің дымқыл тәсілінің технологиялық желілері үшін		<20 <20
3	дымқылды өндіріс әдісінің технологиялық желілері үшін.		<20^**

1) температура мен қысымның, құрғақ газдың және оттегінің 10 % стандартты жағдайларында өлшеулер (кезеңдік өлшеулер үшін) және орташа тәуліктік (үздіксіз өлшеулер үшін) жүргізу кезіндегі орташа арифметикалық ретінде);

2) өлшеулер өндірістік экологиялық бақылау кестесіне сәйкес нормативтік құжаттарда белгіленген нормалар негізінде жүзеге асырылады;

** егер бұл көрсеткішке қол жеткізу қиын болған жағдайда, әрбір жеке кәсіпорын уәкілетті органмен тозаңның осы деңгейіне қол жеткізе отырып, экологиялық тиімділікті арттыру бағдарламасын келіседі [1].

6.2.5.4. Салқындату және ұнтақтау процестеріндегі тозаң шығарындылары

ЕҚТ 17. Салқындату және ұнтақтау процестерінде сүзгілерді қолдану

Бағалау өлшемшарттары: "құбырдың соңында" технологиясы.

Сипаты: салқындату және ұнтақтау процестерінде түтін газдарынан шығатын тозаң шығарындыларын азайту үшін ЕҚТ түтін газдарын сүзгі арқылы құрғақ әдіспен тазалауды ұсынады

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Электрсүзгілер	Клинкер тоңазытқыштары мен цемент диірмендері үшін жиі қолданылады
2	Қапшық сүзгі	Клинкер тоңазытқыштары мен диірмендері үшін жиі қолданылады
3	Гибридті сүзгілер	Клинкер тоңазытқыштары мен цемент диірмендеріне қолданылады

Экологиялық әсер: Шығарындылардың технологиялық көрсеткіштері ЕҚТ сәйкес.

Салқындату және ұнтақтау процестерінде түтін газдарымен бірге шыққан тозаң шығарындылары үшін ЕҚТ орташа тәуліктік немесе сынама алу кезеңінің орташа мәні (кем дегенде жарты сағатты нүктелік өлшеу) 30 – 50 мг/Нм³ кем болуы керек. Қапшық сүзгілер, жаңа немесе жетілдірілген электрсүзгілері қолданған жағдайда мәндердің барынша төменгі деңгейіне қол жеткізіледі.

6.2.6. Газ тәрізді шығарындылар

6.2.6.1. NO_x шығарындылары

ЕҚТ 18. NO_x шығарындыларын азайту әдістері

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

Сипаты: NO_X пештерден шығатын газдармен/жылу алмастырғыштармен/ декорбанизаторлармен бірге шығатын шығарындыларын төмендету үшін ЕҚТ мынадай техникалардың біреуін немесе бірнешеуін қолдануды ұсынады:

Р/с №	Техника ^*	Қолданылуы
1	2	3
	Негізгі техника
1	1. Жану аймағын суыту	Цемент өндірісінде қолданылатын пештердің барлық түрлерінде қолданылады. Қолдану дәрежесі өнімнің сапа деңгейіне қойылатын талаптармен және процестің тұрақтылығына әсер етумен шектелуі мүмкін.
	2. Азот оксидінің төмен шығысы бар оттықтар	Ол барлық айналмалы пештерде, негізгі пеште, сондай-ақ декарбонизаторда қолданылады.
	3. Пеш ішіндегі жану	Ұзақ айналмалы пештер үшін жиі қолданылады
	4. Шикізат қоспасының пісірілуін жақсарту үшін минерализаторларды қосу (минералданған клинкер).	Айналмалы пештер үшін түпкілікті өнімнің сапа талаптарына сәйкес келетін жағдайда қолдануға болады .
	5. Процесті оңтайландыру	Ұзақ айналмалы пештер үшін жиі қолданылады
2	Сатылы жану (дәстүрлі отын немесе жанғыш қалдықтар), сонымен қатар декарбонизациямен және оңтайландырылған отын қоспасын қолданумен бірге.	Әдетте, оны тек декарбонизатормен жабдықталған пештерде қолдануға болады Декарбонизаторсыз циклондық жылу алмастырғыш жүйелері үшін айтарлықтай өзгерістер қажет. Декарбонизаторсыз пештерде бөлшек отынды жағу NOx деңгейін төмендету тұрғысынан оң әсер етуі мүмкін, бұл реттелетін отын жасау қабілетіне байланысты атмосфералық қысымның төмендеуі және пайда болған СО шығарындыларын бақылау
3	Селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру (SNCR).	Бүрку аймақтары пештегі процестің түріне байланысты әртүрлі болуы мүмкін. ЕҚТ 19 - Дымқыл және құрғақ әдіспен жұмыс істейтін ұзын пештерде пеште материалды өңдеудің қажетті температурасы мен уақытына жету қиын болуы мүмкін.
4	Селективті каталитикалық қалпына келтіру (SCR).	Қолдану цемент өнеркәсібіне қатысты қажетті каталитикалық және технологиялық жетілдіруге байланысты.
* техниканың сипаты 4.1.5-тарауда берілген.

Экологиялық әсер: Шығарындылардың технологиялық көрсеткіштері ЕҚТ-ға сәйкес – 6.3-кестені қараңыз.

6.3-кесте. Цемент өндіру кезінде пеш газдарымен/ жылу алмастырғышпен/ декарбонизатормен бірге шығатын NО_Х шығарындыларының технологиялық көрсеткіштері ЕҚТ-ға сәйкес

Р/с №	Пештің түрі	Өлшем бірлігі мен шарттары*	Тиісті ЕҚТ шығарындылардың орташа тәуліктік шамасы
1	2	3	4
1	Жобаланған технологиялық желілер үшін	NO_х мг/м³стандартты жағдайда шығатын газдар^*	<400
2	Циклонды жылу алмастырғыштары бар пештер		< 400
3	Ұзақ айналмалы ылғал өндірістік пештер		< 800

* температура 273 K, қысым 101,3 кПа, құрғақ газдың болуы және анықтамалық оттегінің мөлшері 10 %. NOx NO₂ баламасында көрсетілген.

ЕҚТ 19. NH₃шығарындыларын азайту техникасы

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

Сипаты: NH_3. SNCR технологиясы NO_X шығарындыларын айтарлықтай төмендетеді, сонымен бірге аммиактың сырғып өтуін мүмкіндігінше төмен деңгейде сақтайды және келесі техникалық шешімдерді қамтамасыз етеді:

Р/с №	Атауы
1	2
1	Тұрақты процесті сақтай отырып, NОx тиімді азаюы
2	NОx неғұрлым тиімді төмендетуге және аммиактың сырғып өтуін азайтуға қол жеткізу үшін аммиакты жақсы стехиометриялық бөлу NH₃
3	NH₃шығарындылары мен оның сырғып өтуін (әрекеттеспеген аммиакқа байланысты) аммиакшығарындыларын азайту тиімділігі мен аммиактың сырғып өтуі арасындағы корреляцияны ескере отырып, мүмкін болатын ең төменгі деңгейде ұстап тұру. Кері жағдайда мерзімді (жылына бір рет) мониторинг жүргізу қажет.

Қолданылуы: SNCR техникасы әдетте айналмалы пештер үшін қолданылады. Инжекция аймақтары процестің түріне байланысты өзгеруі мүмкін. Дымқылды және құрғақ тәсілдермен жұмыс істейтін ұзын пештерде материалды өңдеудің қажетті температурасы мен уақытына жету қиындық туғызуы мүмкін. Сондай-ақ, 18 ЕҚТ-ны қараңыз.

Экологиялық әсер: ЕҚТ сәйкес шығарындылардың технологиялық көрсеткіштері – 6.4-кестені қараңыз.

6.4-кесте. Селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру (SNCR) технологиясын пайдалану кезінде пештен/ жылу алмастырғыштан/ декарбонизатордан шығатын газдардан ЕҚТ-ға сәйкес келетін NН₃ жылыстауының технологиялық көрсеткіштері

Р/с №	Параметр	Өлшем бірлігі	Тиісті ЕҚТ, SNCR пайдалану кезіндегі шығарындылардың орташа тәуліктік шамасы
1	2	3	4
1	Аммиактың (NH₃)сырғып кетуі	Стандартты жағдайда NH₃ мг/Нм³және 10 % O₂	<30 - 50 ^*
* аммиактың жылыстауы NОx бастапқы технологиялық көрсеткішіне және азот оксидін төмендету тиімділігіне байланысты. Сондай-ақ, NН₃шығарындыларының деңгейі пештердің барлық түрлеріне байланысты және SNCR технологиясын қолданбаған жағдайда NН₃ шығарындыларының "базалық" шығарындыларына байланысты болады (шикізаттан NH₃үлесі).

6.2.6.2. SO₂шығарындылары

ЕҚТ 20. Абсорбент пен ылғалды скрубберді қолдану

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

SO₂шығарындыларын пеш газдарымен/жылу алмастырғышпен/ декарбонизатормен бірге барынша төмендету үшін ЕҚТ келесі техникалық шешімдердің бірін қолдануды қарастырады:

Р/с №	Техника	Қолдану
1	2	3
1	Абсорбент қоспасы	Абсорбент қоспасы негізінен барлық пеш жүйелерінде қолданылады, дегенмен ол көбінесе пісіру циклон жылу алмастырғышында қолданылады. Әк қоспасы шикізат түйіршіктерінің сапасын төмендетеді және Леполь пештеріндегі ағынның өтуіне қиындық тудырады. Жылу алмастырғышы бар пештер үшін сөндірілген әкті кететін газға тікелей енгізу сөндірілген әкті пешке берілетін материалға араластырудан гөрі тиімді емес екені анықталды.
2	Ылғал скрубберді қолдану	Ол гипс өндіру үшін тиісті (жеткілікті) CO₂ деңгейі бар цемент пештерінің барлық түрлерінде қолданылады.
Техникалардың сипаттамасы 4.1.4-бөлімде берілген.

Сипаты: шикізат материалдары пен отын сапасына байланысты SO_хтехнологиялық көрсеткіштерінің деңгейі төмен болуы мүмкін және төмендеуді қажет етпейді.

Қажет болса, абсорбент қосу немесе ылғал скруббердегі газдарды тазарту сияқты SO_х технологиялық көрсеткіштерін азайтудың негізгі әдістерін қолдануға болады.

Зауыттарда ылғалды скруббер SO_х технологиялық көрсеткіштерінің бастапқы деңгейі 800 - 1000 мг/Нм³жоғары болғанда қолданылады.

Экологиялық әсер: ЕҚТ сәйкес келетін шығарындылардың технологиялық көрсеткіштері – 6.5-кестені қараңыз.

6.5-кесте. Цемент өндірісі кезінде шығатын пеш газдарымен/ жылу алмастырғыштармен/декарбонизатормен бірге шығатын ЕҚТ-ға сәйкес келетін SO_хшығарындыларының деңгейі

Р/с №	Параметр	Өлшем бірлігі	Тиісті ЕҚТ^* шығарындылардың орташа тәуліктік шамасы
1	2	3	4
1	SO₂	мг SO₂/Нм³стандартты жағдайларда (273 K температурада, 101,3 кПа қысымда және құрғақ газ болған кезде) және эталондық оттегі құрамында 10 %	<400

1) диапазон шикізат материалдарындағы күкірттің төмен және орташа деңгейін ескере отырып қабылданады;

2) ақ цемент пен арнайы цемент клинкерін өндіру үшін клинкердің отын күкіртін ұстап тұру қабілеті әлдеқайда төмен болуы мүмкін, бұл SО_Х шығарындыларының жоғарылауына әкелуі мүмкін.

ЕҚТ 20-да көрсетілген SO₂шығарындыларын азайтудың екінші шараларына және сульфид мөлшері жоғары шикізатты пайдаланудан бас тартуға байланысты негізгі шараларға қосымша, шикізатты ұнтақтау процесін оңтайландыру SO₂шығарындыларын төмендетуі мүмкін.

Техника шикізат диірменінің жұмысы пештегі SO₂мөлшерін төмендетуді қамтамасыз ететін етіп шикізатты ұнтақтау процесін оңтайландыруды білдіреді. Бұған келесі іс-шаралар арқылы қол жеткізуге болады:

шикізат материалын ылғалдандыру;

диірмендегі температура;

материалдың диірменде болу уақыты;

ұсақ ұнтақтау.

Егер құрғақ ұнтақтау процесі жалпы процестің бөлігі ретінде қолданылса.

Дегенмен де, өнеркәсіптік операцияларда көптеген параметрлерді (ылғалдылық, температура, сақтау уақыты және т.б.) реттеу және SO₂шығарындыларын төмен деңгейде ұстап тұру үшін шикізат диірмені мүмкіндігінше аралас режимде жұмыс істеуі керек. Тікелей режимде CO₂шығарындылары әдетте күрт артады. Шикізат диірменінің тоқтап қалу уақыты, басқа параметрлермен қатар, техникалық қызмет көрсетуге қажетті уақытқа, ұнның сақтау сыйымдылығына және шикізат диірменінің өнімділігімен салыстырғанда пештің жұмыс деңгейіне байланысты.

6.2.6.3. СО шығарындылары мен СО өтіп кетуі

6.2.6.3.1. СО өтіп кетуін төмендету

ЕҚТ 21. СО өтіп кетуін төмендету

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

СО өтіп кетуі жиілігін барынша азайту және олардың жалпы ұзақтығының деңгейін жылына 30 минут уақыттан кем ұстап тұру үшін электр сүзгілерін немесе гибридті сүзгілерді пайдалану кезінде ЕҚТ кестеде көрсетілген мынадай техникаларды қолдануды көздейді:

Р/с №	Техника
1	2
1	Электрсүзгілердің тоқтап тұру уақытын азайту үшін СО өтіп кетуінің алдын алу
2	СО бөлінетін көздерге жақын орналасқан, қысқа көрініс уақыты бар мониторинг қондырғысын пайдалану арқылы үздіксіз автоматты өлшеу

Сипаты: қауіпсіздік мақсатында және жарылу қаупін болғызбау үшін шығарылатын газдар құрамындағы СО деңгейі көтерілген кезде электрсүзгілерін өшіру керек. СО өтіп кетуін жоққа шығару үшін және қысқарту үшін төменде көрсетілген техникалар қолданылады, осылайша өшіру уақыты белгіленеді:

жану процесін реттеу;

шикізат материалдарына органикалық заттар бойынша жүктемені реттеу;

отын сапасын және отын беру жүйесін реттеу.

Ақаулар негізінен пешті тұтату кезінде пайда болады. Қауіпсіздік үшін электр сүзгілерінің газ талдағыштары үнемі қосылып тұруы тиіс және қолда бар қосалқы мониторинг жүйесін пайдалану есебінен жауап беру уақыты қысқартылуы тиіс.

СО тұрақты бақылау жүйесі жауап беру уақытын ескере отырып оңтайландырылуы керек және көміртегі оксидінің көзіне жақын болуы керек, мысалы, дымқыл әдіспен жұмыс істейтін пеш қолданылса, жылу алмастырғыштың шығатын жерінде немесе пештің тиеу саңылауында.

Егер гибридті сүзгілер қолданылса, онда тіреуіш торды ұялы диск көмегімен жерге қосу ұсынылады.

6.2.6.3.2. Органикалық көмірсутектердің (ЖОК/ҰОҚ) шығарындылары

ЕҚТ 22. Ұшпа органикалық қосылыстары аз шикізатты пайдалану

Бағалау өлшемшарты: шикізатты таңдау

Сипаты: жалпы органикалық көміртегі (ЖОК) шығарындыларын пеш газдарының төменгі деңгейдегі шығарындыларымен бірге төмендету үшін пешке құрамында жоғары ұшпа органикалық қосылыстары (ҰОҚ) бар шикізатты салуға болмайды.

6.2.6.4. Полихлорланған дибензодиоксиндердің және дибензофурандардың (ПХДД және ПХДФ) шығарындылары

ЕҚТ 23. Құрамында ұшпа органикалық қосылыстары, хлор және мыс қосылыстары аз шикізатты пайдалану

Бағалау өлшемшарты: шикізатты таңдау.

Сипаты: полихлорланған дибензодиоксиндер мен дибензофурандар шығарындыларының алдын алу немесе шығарылатын пеш газдарының шығарындыларын төмен деңгейде ұстау үшін келесі техникаларды жеке немесе бірлесіп қолдану керек:

Р/с №	Техникалар	Қолданылуы
1	2	3
1	Пешке (шикізатқа) берілетін материалдарды мұқият таңдау және оның құрамындағы хлор, мыс және ұшпа органикалық қосылыстарды бақылау	Жалпы қолданылады
2	Клинкерді жағуға арналған отынды мұқият таңдау және оның құрамындағы хлор мен мысты бақылау	Жалпы қолданылады
3	Құрамында хлоры бар органикалық материалдар бар қалдықтарды пайдалануды шектеу/пайдаланудан бас тарту	Жалпы қолданылады
4	Екінші реттік жағу кезінде жоғары галогенді отынды (мысалы, хлор) беруді тоқтату	Жалпы қолданылады
5	Пештің түтін газдарын 200 ºC төмен температураға дейін жылдам салқындату және түтін газдарының температурасы 300-ден 450 °C-қа дейінгі аймақта болу уақытын және оттегі мөлшерін азайту	Ұзын ылғал пештерге және циклонды жылу алмастырғыштарсыз ұзын құрғақ пештерге қолданылады. Циклонды жылу алмастырғыштары мен декарбонизаторы бар заманауи пештерде бұл функция қазірдің өзінде бар
6	Пешті жағу және салқындату (іске қосу және тоқтату) кезінде қалдықтарды жағуды тоқтату	Жалпы қолданылады

Экологиялық нәтижесі: Жоғарыда көрсетілген ЕҚТ-ны қолданған жағдайда ПХДД және ПХДФ шығарындыларының <0,05 - 0,1 нг I-TEQ/Нм³технологиялық көрсеткіштеріне қол жеткізуге болады (уыттылықтың халықаралық баламасы, сынама алу кезеңіндегі орташа көрсеткіш 6 – 8 сағат).

6.2.6.5. Металл шығарындылары

ЕҚТ 24. Құрамында металл аз шикізатты пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: шикізатты таңдау, "құбырдың соңында" технологиясы.

Сипаты: шығарылатын пеш газдарының құрамындағы металл шығарындыларын азайту үшін келесі әдістердің біреуін немесе бірнешеуін қолдану қажет:

Р/с №	Техникалар
1	2
1	Тиісті металдары аз материалдарды таңдау және материалдардағы тиісті металдардың, әсіресе сынаптың құрамын шектеу.
2	Пайдаланылатын қалдықтардың қажетті сипаттамаларына кепілдік беретін сапаны қамтамасыз ету жүйесін пайдалану
3	Тозаңды ұстаудың тиімді әдістерін қолдану (пеш жүйесінен)

Экологиялық нәтижесі: ЕҚТ-ға сәйкес келетін технологиялық шығарындылардың көрсеткіштері – 6.6-кестені қараңыз.

6.6-кесте. ЕҚТ-ны пайдалану кезінде цемент өнеркәсібіндегі пештерден шығатын металл шығарындыларының технологиялық көрсеткіштері

Р/с №	Металл	Өлшемділік	ЕҚТ-мен байланысты шығарындылардың технологиялық көрсеткіштері (сынама алу кезеңіндегі орташа көрсеткіштер (нүктелік өлшеулер, кем дегенде бір сағат ішінде)
1	2	3	4
1	Hg	Стандартты жағдайдағы мг металл/Нм³ пайдаланылған газ (273 K температураға, 1013 гПа қысымға және құрғақ газға қатысты) және эталондық оттек 10 %	<0,05
2	S (Cd, Tl)		<0,05
3	S (As, Sb, Pb, Cr, Co, Cu, Mg, Ni, V)		<0,5

6.2.6.6. Газ тәрізді хлоридтер (HCl) мен фторидтердің (HF) шығарындыларын азайту

ЕҚТ 25. Газ тәрізді хлоридтер мен фторидтердің шығарындыларын азайту

Бағалау өлшемшарттары: шикізатты таңдау, "құбырдың соңында" технологиясы.

Сипаты: цемент пештерінен хлоридтер (HCl) мен фторидтердің (HF) шығарындыларын азайту

немесе болғызбау үшін төменде көрсетілген техникалардың бірін немесе бірнешеуін қолдану керек:

Р/с №	Техника/ қондырғы	Қолданылуы
1	2	3
1	Құрамында хлор мен фтор аз шикізат пен отынды пайдалану	Барлық кәсіпорындар үшін
2	Пеште шикізат немесе отын ретінде пайдаланылатын кез келген қалдықтардағы хлор мен фторды шектеу	Барлық кәсіпорындар үшін
3	Пеш газдарын айналып өту жүйелерін пайдалану	Құрғақ тәсілмен өндіретін зауыттар үшін
4	Пеш газдарының айналма жүйесінде тозаңды ұстаудың тиімді техникалық шешімдерін қолдану	Құрғақ тәсілмен өндіретін зауыттар үшін

Экологиялық нәтижелері: ЕҚТ-ға сәйкес шығарындылардың технологиялық көрсеткіштері – 6.7-кестені қараңыз.

6.7-кесте. ЕҚТ-ға сәйкес келетін HCl мен HF шығарындыларының технологиялық көрсеткіштері

Р/с №	Шығарындылардың технологиялық көрсеткіштері	Өлшем бірлігі	Мәні (диапазон)^*
1	2	3	4
1	HCl HF	Стандартты жағдайдағы мг/Нм³ пайдаланылған газ (273 K температураға, 1013 гПа қысымға және құрғақ газға қатысты) және эталондық оттек 10 %	10 1,0
* 1) жылына бір рет 30 минуттан кем емес жиіліктегі өлшеулер бойынша бүкіл бақылау кезеңі үшін орташа мән; 2) техникалар отын және/немесе шикізат ретінде қалдықтар пайдаланылған жағдайда ғана қолданылуы тиіс.

6.2.7. Технологиялық шығындар/қалдықтар

ЕҚТ 26. Қалдықтарды екінші рет пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

Сипаты: цемент өндірісінде тозаң түріндегі өндірістік шығындарды азайту үшін шикізатты үнемдеумен қатар келесі техникалар қолданылады:

Р/с №	Техникалар	Қолданылуы
1	2	3
1	Қажет болған жағдайда тұтып алынған тозаңды жою	Жалпы қолданылатын, бірақ химиялық құрамына байланысты
2	Басқа өндірістік процестерде тұтып алынған тозаңды кәдеге жарату	Басқа кәсіпорындарда да жүзеге асырылуы мүмкін

Сипаты: қажет болса, ұсталған тозаңды технологиялық процеске қайтаруға болады. Мұндай өңдеу тікелей пештің өзінде немесе тиеу кезінде (бұл жағдайда сілтілік металдардың концентрациясы шектеу факторы болып табылады) немесе цементпен араласқан кезде жүзеге асырылуы мүмкін. Егер жиналған тозаң тәрізді заттар технологиялық процеске қайта оралса, сапаны бақылау процедурасы қажет болуы мүмкін. Балама әдістерді процеске қайтаруға болмайтын материалдар үшін қолдануға болады (мысалы, жану зауыттарындағы қалдық газдарды күкіртсіздендіруге арналған қосымша).

Экологиялық әсер: қалдықтарды орналастыру көлемін азайту.

6.3. Әк өндірісіне арналған ЕҚТ бойынша қорытындылар

Осы бөлімде ұсынылған ЕҚТ бойынша қорытындылар басқа тәсілдер болмаған жағдайда әк өндіру жөніндегі барлық қондырғыларға қолданылуы мүмкін.

6.3.1. Негізгі техникалық шешімдер

ЕҚТ 27. Өндіріс процестерін оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

Сипаты: пештен шығатын барлық шығарындыларды азайту және энергия тиімділігін арттыру үшін пештегі біркелкі және тұрақты процеске қол жеткізуге бағытталған техникаларды қолдану керек, төменде көрсетілген технологияларды қолдану нәтижесінде қабылданған параметрлерге мүмкіндігінше жақын параметрлерді қолдану қажет:

Р/с №	Техникалық шешім
1	2
1	Компьютерлік автоматты басқаруды қоса алғанда, өндірістік процесті басқаруды оңтайландыру
2	Қатты отын берудің қазіргі заманғы таразылық жүйесін және/немесе газ шығынын есептеу аспаптарын пайдалану

Қолданылуы: өндірістік процесті басқаруды оңтайландыру барлық әк зауыттарында әртүрлі дәрежеде қолданылады. Процесті толық автоматтандыру, әдетте, әктас құрамының өзгеруіне байланысты мүмкін емес.

ЕҚТ 28. Пайдаланылатын шикізатты бақылау

Бағалау өлшемшарттары: пешке беру үшін пайдаланылатын шикізатты таңдау, өндірістік процесін басқару және бақылау.

Шығарындылардың алдын алу және / немесе азайту үшін пешке түсетін шикізатты мұқият іріктеу және бақылау қажет.

Сипаты: пешке түсетін шикізат материалдары құрамында қоспалардың бар болуына байланысты ауаға түсетін шығарындыларға айтарлықтай әсер етеді; сондықтан шикізатты мұқият таңдау осы шығарындыларды азайтуға септігін тигізеді. Мысалы, әктас/доломит құрамындағы күкірт пен хлор мөлшерінің өзгеруі түтін газдарындағы SO₂ және HCl концентрацияларына әсер етеді, ал органикалық заттардың болуы ЖОК және CO шығарындыларына әсер етеді.

Қолданылуы: құрамында қоспалары аз (жергілікті) шикізат материалдарының болуына байланысты. Соңғы өнімнің түрі және қолданылатын пештің түрі қосымша шектеулер болуы мүмкін.

6.3.2. Мониторинг

ЕҚТ 29. Технологиялық процестерді және қоршаған ортаға түсетін шығарындыларды мониторингтеу және өлшеу

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

ЕҚТ-ға сәйкес шығарындылар мониторингі және технологиялық процесс параметрлері мен шығарындыларды бақылау, сондай-ақ ҚР қолданыстағы ұлттық стандарттарына сәйкес шығарындыларды бақылау үнемі жүзеге асырылуы тиіс; егер ҚР стандарттарын қолдану мүмкін болмаса, онда ISO, ұлттық және халықаралық стандарттар қолданылады, олар деректердің ғылыми негізделген өлшемшарттарға сәйкестігіне кепілдік береді, соның ішінде:

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Температура, оттегінің мөлшері, қысым, ағынның жылдамдығы және СО шығарындылары сияқты процестің тұрақтылығын көрсететін процесс параметрлерін үнемі өлшеу	Күйдіру процестері үшін қолданылады
2	Процестің негізгі параметрлерін бақылау және тұрақтандыру, мысалы, отын беру, дозаның тұрақты деңгейі, артық оттегі	Күйдіру процестері үшін қолданылады
3	Тозаң шығарындыларын үздіксіз немесе мерзімді өлшеу, NOx, SO_X, CО, сондай-ақ NH₃, егер SNCR қолданылса	Күйдіру процестері үшін қолданылады
4	Қалдықтарды ілеспе жағу жағдайында НСl және HF шығарындыларын үздіксіз немесе кезеңдік өлшеу	Күйдіру процестері үшін қолданылады
5	ЖБҚ шығарындыларын кезеңдік өлшеу немесе қалдықтарды ілеспе жағу жағдайындағы үздіксіз өлшеу	Күйдіру процестері үшін қолданылады
6	ПХДД/ПХДФ және металдар шығарындыларын мерзімді өлшеу	Күйдіру процестері үшін қолданылады
7	Тозаң шығарындыларын үздіксіз немесе мерзімді өлшеу	Ол пештегі күйдірумен байланысты емес процестер үшін қолданылады. Шағын көздер үшін (<10 мың м³/сағ) өлшеу жиілігі Техникалық регламенттің талаптарына негізделуі тиіс

Сипаты: тозаң шығарындыларын және азот, күкірт, көміртегі оксидтерін бақылау үшін, үздіксіз "онлайн" режимінде (I санаттағы объектілер үшін, стационарлық көздер, жалпы шығарындылары жылына 500 тонна және одан да көп) қалыпты жұмыс кезінде тозаң шығарындыларын, азот, күкірт, көміртегі оксидтерін шығарындыларын өлшеу ұсынылады.

ПХДД және ПХДФ, ООУ, НС1, HF шығарындыларын және металдарды бақылау үшін өлшеу мерзімі өндірістік процесте пайдаланылатын шикізат материалдары мен отынды ескере отырып айқындалады. Өлшеудің ұсынылатын мерзімділігі-жылына 1 рет.

Қолданылуы: 4, 5 және 6 техникалары қалдықтардың тиісті түрлері пайдаланылған кезде және Қазақстан Республикасының рұқсат беретін құжаттары болған жағдайда пайдалануға болады.

6.3.3. Энергияны тұтыну

ЕҚТ 30. Жылу энергиясын тұтыну бөлігінде процестерді оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: технологиялық шешімдер, шикізатты таңдау.

ЕҚТ жылу энергиясын тұтынуды азайту үшін бір немесе бірнеше төменде көрсетілген техникаларды қолдану қарастырылған:

Р/с №	Техника	Сипаттамасы		Қолдануы
1	2		3	4
1	Пешті басқарудың жетілдірілген және оңтайландырылған жүйелерін, тегіс және тұрақты күйдіру процесін қолдану, келесі шаралар арқылы нормативтік параметрлерге жақын параметрлерді сақтау: 1. процесті басқаруды оңтайландыру 2. шығарылған газдардың жылуын қалпына келтіру (мысалы, басқа процестерде қолданылатын әктасты кептіру үшін айналмалы пештерден артық жылуды пайдалану, мысалы, әктасты ұнтақтау) 3. қатты отын берудің заманауи салмақ жүйелері 4. қондырғыға қызмет көрсету(мысалы, герметикалығы, отқа төзімді материалдардың эрозиясы) 5. оңтайлы тегістеу мөлшерін пайдалану		Оңтайлы мәндерге жақын техникалық күйдіру процесін басқару параметрлерін сақтау барлық шығындар көрсеткіштерінің төмендеуіне тең, соның ішінде аялдамалар мен сәтсіздіктер санының азаюына байланысты. Шикізат қол жетімді болған жағдайда ұнтақтаудың оңтайлы мөлшерін пайдалану	1 II техника ұзын айналмалы пештерге ғана қолданылады
2	Жылу энергиясын тұтынуға оң әсер етуі мүмкін отынның осындай түрлерін пайдалану		Отынның сипаттамалары, мысалы, жоғары жану жылуы және төмен ылғалдылық жылу энергиясын тұтынуға оң әсер етуі мүмкін	Қолдану жүктеудің техникалық мүмкіндігіне байланысты нақты отын пеш және қолайлы отынның қол жетімділігінен (мысалы, жоғары жану жылуы және төмен ылғалдылық)
3	Артық ауаны шектеу		Төмендеуі ауаның үшін пайдаланылатын жану тікелей әсер етеді отын шығыны, өйткені жоғары ауа беру талап үлкен саны жылу энергиясын қыздыруға арналған қосымша көлемін. Тек ұзын айналмалы пештерде (LRC) және айналмалы жылу алмастырғыштарда (PRK) артық ауаны шектеу жылу энергиясын тұтынуға әсер етеді. Бұл техникалық шешім ООУ және СО шығарындыларын арттыруы мүмкін	LRK мен PRK -ға пештің кейбір аймақтарының ықтимал қызып кетуі аясында отқа төзімді заттардың қызмет ету мерзімін кейіннен төмендету арқылы қолданылады

ЕҚТ-ға сәйкес келетін жылу энергиясын тұтыну деңгейлері – 6.8-кестені қараңыз.

6.8-кесте. ЕҚТ-ға сәйкес келетін әк және доломит әк өндірісіндегі жылу энергиясын тұтыну деңгейлері

Р/с №	Пеш түрі	Жылу энергиясын тұтыну^* ГДж/т өнім
1	2	3
1	Ұзын айналмалы пештер (LRK)	6,0 - 9,2
2	Жылу алмастырғышы бар айналмалы пештер (PRK)	5,1 - 7,8
3	Тікелей ағынды регенеративті күйдіру пештері	3,2 - 4,2
4	Айналмалы шахта пештері (ASK)	3,3 - 4,9
5	Құйма күйдіру пештері (MFSK)	3,4 - 4,7
6	Басқа пештер (ОК)	3,5 - 7,0

* энергияны тұтыну өнімнің түріне, өнімнің сапасына, технологиялық жағдайларға және шикізатқа байланысты.

ЕҚТ 31. Энергия тұтыну бөлігінде процестерді оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: технологиялық шешімдер.

Электр қуатын тұтынуды азайту үшін ЕҚТ келесі техникалардың біреуін немесе бірнешеуін қолдануды қарастырады:

Р/с №	Техника
1	2
1	Энергиямен жабдықтауды басқару жүйесін пайдалану
2	Әктастың оңтайлы гранулометриялық құрамын пайдалану
3	Жоғары энергия тиімділігін қамтамасыз ететін электр жетегі бар ұнтақтау және басқа да қондырғыны пайдалану

Сипаты: техникалық шешім (2)

Тік пештер әдетте ірі түйірлі әктасты күйдіру үшін қолданылады. Алайда көп энергия тұтынатын айналмалы пештерде ұсақ фракцияларды пайдалануға, ал жаңа тік пештерде 10 мм ұсақ түйіршіктерді пайдалануға болады. Одан ірілеу түйіршіктер айналмалы пештерден гөрі тік пештерде жиірек қолданылады.

6.3.4. Әктас шығыны

ЕҚТ 32. Әктас шығынын азайту

Бағалау өлшемшарттары: технологиялық шешімдер, шикізатты таңдау.

Әктас шығынын азайту үшін ЕҚТ келесі техникалардың біреуін немесе бірнешеуін қолдануды қарастырады:

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Әктастың гранулометриясы мен сапасын ескере отырып, оны алу және ұсақтау үшін арнайы жүйе	Әк өндірісінде жиі қолданылады; дегенмен, технология әктастың сапасына байланысты
2	Гранулометрияның кең ауқымы бар әктасты пайдалануды қамтамасыз ететін пештерді таңдау өндірілген әктасты неғұрлым толық пайдалануға мүмкіндік береді	Ол жаңа зауыттарда және ірі модернизацияланған пештерде қолданылады.

6.3.5. Отынды таңдау

ЕҚТ 33. Пешке түсетін отынды мұқият іріктеу және бақылау

Бағалау өлшемшарттары: технологиялық шешімдер, шикізатты таңдау.

Шығарындылардың алдын алу/азайту үшін ЕҚТ-ға сай пешке кіретін отынды мұқият таңдау және бақылау қажет.

Сипаты: пешке кіретін отынның құрамында қоспалардың болуына байланысты атмосфераға түсетін шығарындыларға отынның айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Күкірт (атап айтқанда, ұзын айналмалы пештер үшін), азот және хлор мөлшері шығарылатын газдардағы SO_X, NO_X және НС1 деңгейіне әсер етеді. Отынның химиялық құрамына және пештің түріне байланысты тиісті отынды немесе отын қоспасын таңдау шығарындылардың төмендеуіне әкелуі мүмкін.

Қолданылуы: күйдіру шахта пештерін қайта құюды қоспағанда, пештердің барлық түрлері нақты отынның болуына байланысты отынның кез келген түрінде және отын қоспаларында жұмыс істей алады. Отынды таңдау сонымен қатар түпкілікті өнімнің қажетті сапасына, отынды белгілі бір пешке тиеудің техникалық мүмкіндіктеріне және экономикалық себептерге байланысты болады.

6.3.5.1. Отын қалдықтарын пайдалану

6.3.5.1.1. Қалдықтардың сапасын бақылау

ЕҚТ 34. Қайталама ресурстарды пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: интеграцияланған технологиялар.

Сипаты: әк өндірісінде отын ретінде пайдаланылатын қалдықтардың қажетті сипаттамаларын қамтамасыз ету үшін, ЕҚТ сәйкес келесі техниканы пайдалану керек:

Р/с №	Техника
1	2
1	Әк пешінде отын ретінде пайдалануға болатын қалдықтардың сипаттамалары мен талдауын қамтамасыз ету үшін сапа кепілдігі жүйесін қолдану: 1. Тұрақты сапа 2. Физикалық өлшемдер, мысалы, эмиссия қабілеті, бөлшектердің мөлшері, реактивтілік, жану және калория мөлшері 3. Химиялық өлшемшарттар – жалпы хлордың, күкірттің, сілтінің, фосфордың, металдардың (мысалы, жалпы хром, қорғасын, кадмий, сынап, таллийдің)құрамы
2	Галогендердің, металдардың (Cd, Hg және Tl,: As, Sb, Pb, Mn, Cr, Cu, Ni және V) және күкірттің құрамы сияқты әк пешінде отын ретінде пайдаланылатын кез келген қалдықтар үшін қажетті параметрлердің жеткілікті мөлшерін бақылау

Қолданылуы: ҚР рұқсат беретін нормативтік құжаттамасы болған жағдайда әк өндірісінде қолдануға болады.

6.3.5.1.2. Қалдықтарды пешке салу

ЕҚТ 35. Қалдықтарды отын ретінде пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: интеграцияланған технологиялар.

Сипаты: пеште жанғыш қалдықтарды кәдеге жарату кезінде пайда болатын шығарындыларды болғызбау/азайту үшін, ЕҚТ сәйкес келесі техникаларды пайдалану керек:

Р/с №	Техника
1	2
1	Пештерде қалдықтарды жағу үшін тиісті жанарғылар мен күйдіру режимдерін пайдалану
2	Жұмыс істеу қалдықтарды жағу кезінде пайда болған газ біркелкі бақыланатын жағдайларда, тіпті ең қолайсыз жағдайда да 850 °C температурада кемінде 2 сек болатындай етіп жүзеге асырылуы тиіс
3	Егер өртелетін қауіпті қалдықтардың құрамында 1 %-дан астам хлор органикалық қосылыстары болса, температураның 1100°С-тан жоғары жоғарылауы
4	Қалдықтар үздіксіз және тұрақты тиелуі тиіс
5	Пешті іске қосу және тоқтату кезеңінде, қажетті режимді ұстап тұру мүмкін болмаған кезде, қалдықтарды жағуды тоқтату, бұл туралы жоғарыда п. п. (2) және (3)айтылған

Қолданылуы: ҚР рұқсат беретін нормативтік құжаттамасы болған жағдайда әк өндірісінде қолдануға болады.

6.3.5.2. Қауіпті қалдықтарды кәдеге жарату кезіндегі қауіпсіздік техникасы

ЕҚТ 36. Қалдықтармен қауіпсіз жұмыс істеу

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық іс-шаралар.

Төтенше шығарындыларды болғызбау үшін, ЕҚТ сәйкес, қауіпті қалдықтарды сақтау, өңдеу және пешке тиеу үшін әзірленген қауіпсіздік жүйесін пайдалану керек.

Сипаты: қауіпті қалдықтарды сақтау, өңдеу және пешке тиеу үшін әзірленген қауіпсіздікті басқару жүйесін пайдалану қалдықтардың түрі мен көзіне байланысты тәуекелдерді есепке алуға бағытталған тәсіл болып табылады, оның мәні қалдықтардың қажетті түрін таңбалау, бақылау, іріктеу және тестілеу болып табылады.

6.3.6. Тозаң шығарындылары

6.3.6.1. Тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындылары

ЕҚТ 37. Өндіріс процестерін оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

Сипаты: тозаңға қарсы операциялар кезінде ұйымдастырылмаған шығарындыларды азайту/болғызбау үшін ЕҚТ-ға сай бір немесе бірнеше техниканы қолдану керек:

Р/с №	Техника
1	2
1	Ұнтақтау, себу және араластыру сияқты тозаңды қалыптастыру операцияларын оқшаулау/тығыздау
2	Егер тозаңды материалдан тозаң шығару мүмкіндігі болса, жабық жүйе ретінде құрастырылған жабық транспортерлер мен жүк көтергіштерді пайдалану
3	Бункерлерді тиісті сыйымдылықты сақтау үшін пайдалану тиеу операциялары кезінде тозаңның ауаға шығарылуын болғызбау үшін ажыратқыштары мен сүзгілері бар деңгей индикаторларымен жабдықталған
4	Жабық пневмокөлік жүйелерін пайдалану
5	Жабық жүйелердегі тиеп-түсіру жұмыстары атмосфераға шығарар алдында сорылатын ауаны қапшық сүзгімен сирету және тозаңнан арылту
6	Ауа ағуын және материалдардың ұнтақтарын азайту, қондырғының толық жиынтығы
7	Қондырғыларға тиісті және толық қызмет көрсету
8	Автоматты құрылғылар мен басқару жүйелерін пайдалану
9	Үздіксіз апатсыз операцияларды қолдану
10	Автокөліктен әктасты тиеу үшін икемді, тозаң ұстау жүйесімен жабдықталған тиеу құбырларын пайдалану

Қолданылуы: ұнтақтау және елеу сияқты шикізатты дайындау кезеңінде, әдетте, шикізаттың ылғалдылығына байланысты тозаңды ұстау қажет емес.

Қолданылуы: цемент өндірісінде жалпы қолданылады.

Экологиялық әсер: ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту және/немесе алдын алу.

ЕҚТ 38. Сақтау алаңдарының өндірістік процестерін оңтайландыру

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

Сипаты: үйінді сақтау алаңдарынан ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту/болғызбау үшін келесі техникалардың біреуін немесе бірнешеуін қолдану керек:

Р/с №	Техника
1	2
1	Әртүрлі типтегі сақтау орындарын тосқауылдармен, тік көгалдандырумен қоршау (желден жасанды немесе табиғи қорғау)
2	Шикізат материалдары үшін бункерлер мен жабық толық автоматтандырылған қоймаларды пайдалану. Қоймалардың бұл түрлері тиеу-түсіру жұмыстары кезінде тозаңданудың алдын алу үшін бір немесе бірнеше қап сүзгілерімен жабдықталған
3	Тиеу және түсіру орындарын мол ылғалдандыру арқылы сақтау аймақтарында тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындыларын азайту және биіктігі реттелетін транспортер таспасын пайдалану. Ылғалданған немесе шашыраған кезде топырақ жабылып, артық су бөлініп, қажет болған жағдайда өңделіп, жабық циклдарда қолданылуы керек
4	Егер үйіп тиеу-түсіру операциялары кезінде тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындыларын болғызбау мүмкін болмаса, онда түсіру механизмінің биіктігін түсірілген материалдың биіктігіне сәйкес мүмкіндігінше автоматты түрде немесе түсіру жылдамдығын төмендету арқылы реттеу керек
5	Түсіру орындарын, әсіресе құрғақ жерлерді бүріккіштерді пайдалана отырып үнемі ылғалдандыру және тазалау машиналарымен жинау
6	Тазалау кезінде тозаң сору жүйелерін пайдалану. Жаңа орындар стационарлық тозаңсорғыш жүйелерімен оңай жабдықталуы мүмкін, ал қолданыстағы бөлмелер мобильді жүйелермен және икемді қосылыстармен жақсы жабдықталған
7	Автокөлік қозғалысы бағыты бойынша тозаңның ұйымдастырылмаған шығарындыларын мүмкіндігінше қатты жабынды пайдалану және оны барынша таза күйінде ұстау арқылы азайту. Жолдарды ылғалдандыру, әсіресе құрғақ ауа-райында, тозаң шығарындыларын азайтады. Жақсы құрылған әкімшілік жұмыс ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайтуға көмектеседі

Қолданылуы: цемент өндірісінде жалпы қолданылады.

Экологиялық әсер: ұйымдастырылмаған тозаң шығарындыларын азайту және/немесе алдын алу.

6.3.6.2. Пеште күйдіру процестерінен басқа, тозаң түзетін операциялар кезінде ұйымдастырылған шығарындылар

ЕҚТ 39. Салқындату және ұнтақтау процестерінде сүзгілерді қолдану

Бағалау өлшемшарттары: шығарындылардың әлеуетті тәуекелін төмендету.

Сипаты: пештің жану процестерінен басқа, тозаңның пайда болу операцияларында ұйымдастырылған шығарындыларды азайту үшін ЕҚТ сәйкес бір немесе бірнеше техниканы, сондай-ақ сүзгілердің жұмысын арнайы қарастыратын техникалық қызмет көрсетуді басқару жүйесін пайдалану ұсынылады:

Р/с №	Техника^*	Қолдануы
1	2	3
1	Қапшық сүзгі	Ұнтақтау және ұсақтау, сондай-ақ әк өндірісіндегі қосалқы процестер жүзеге асырылатын зауыттарда жалпыға бірдей қолданылады; материалдарды тасымалдау, сақтау және тиеу. Әк сөндіргіш қондырғылардағы қап сүзгілерін қолдану мүмкіндігі жоғары ылғалдылық пен түтін газдарының төмен температурасымен шектелуі мүмкін.
2	Ылғалды скруббер	Ол негізінен әк сөндіру қондырғыларында қолданылады

1) техникалық шешімдердің сипаттамасы 4.1.2-бөлімде берілген;

2) қажет болған жағдайда шығатын газдарды алдын ала өңдеу үшін ортадан тепкіш сепараторлар/циклондар пайдаланылуы мүмкін.

Ескертетін жағдай, шағын көздер үшін (10 мың м³/сағ-тан аз) сүзгілердің жұмысын тұрақты бақылауға бағытталған тәсіл басым болуы керек (ЕҚТ 27-ні қараңыз).

6.3.6.3. Пеште күйдіру процестері кезіндегі тозаң шығарындылары

ЕҚТ 40. Күйдіру кезінде сүзгілерді қолдану

Бағалау өлшемшарттары: "құбырдың соңында" технологиясы.

Сипаты: Пештің күйдіру процестерінде тозаң шығарындыларын азайту үшін ЕҚТ-ға сәйкес сүзгі арқылы шығарылатын газдарды тазарту керек. Келесі техникалардың біреуі немесе бірнешеуі қолданылуы мүмкін:

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Электр сүзгілер	Барлық пеш жүйелеріне қолданылады
2	Қапшық сүзгі	Барлық пеш жүйелеріне қолданылады
3	Ылғалды тозаң сепараторы	Барлық пеш жүйелеріне қолданылады
4	Орталықтан тепкіш сепаратор / циклон	Орталықтан тепкіш сепараторлар зиянды заттарды тек алдын-ала бөліп алуға жарамды және оларды барлық пеш жүйелерінен шығатын газдарды алдын-ала тазарту үшін пайдалануға болады

Техникалардың сипаттамасы 4.1.2-бөлімде берілген

Экологиялық әсер: ЕҚТ-ға сәйкес келетін шығарындылардың технологиялық көрсеткіш деңгейі – 6.9-кестені қараңыз.

6.9-кесте. ЕҚТ-ға сәйкес пеште күйдіру процестері кезінде шығатын газдардан тозаң шығарындылардың технологиялық көрсеткіш деңгейі

Р/с №	Техника	Өлшем бірлігі	ЕҚТ (сынамаларды іріктеу кезеңіндегі орташа тәуліктік шама немесе орташа мән, әр 30 минут сайын нүктелік өлшеулер)
1	2	3	4
1	Қапшық сүзгі	мг/м³	<20
2	Электрсүзгі немесе басқа сүзгілер	мг/м³	<20^*

* ерекше жағдайларда, тозаңның меншікті кедергісі жоғары болғанда ЕҚТ сәйкес орташа тәуліктік шамасы 50 мг/м3 дейін жоғары болуы мүмкін.

6.3.7. Газ тәрізді қосылыстар

6.3.7.1. Газ тәрізді қосылыстардың шығарындыларын азайтудың негізгі техникалық шешімдері

ЕҚТ 41. Газ тәрізді қосылыстардың шығарындыларын төмендету

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау, "құбырдың соңында" технологиясы.

Сипаты: газ тәрізді қосылыстардың шығарындыларын азайту үшін (мысалы, NO_X, SO₂, NSC, ЕҚТ сәйкес бір немесе бірнеше техникалар қолданылады:

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Пешке түсетін заттарды мұқият іріктеу және бақылау	Жалпы қолданылады
2	Бастапқы деңгейдің төмендеуі отындағы және, мүмкін болса, шикізат материалдарындағы ластағыш заттар: І. мүмкіндігінше күкірт мөлшері аз отынды (атап айтқанда, ұзын айналмалы пеш үшін), азот пен хлорды таңдау; ІІ. Мүмкіндігінше органикалық заттардың төмен құрамымен шикізатты таңдау; Технологиялық процеске және қыздырғыштың түріне сәйкес келетін отын қалдықтарын таңдау	Әк өндірісінде жергілікті шикізат пен отынның болуына, қолданылатын пештің түріне, өнімнің қажетті сапасына, осы пешке отынды тиеудің техникалық мүмкіндігіне байланысты қолданылады.
3	Күкірт диоксидін тиімді ұстап қалуды қамтамасыз ету үшін технологиялық процесті оңтайландыру әдістерін пайдалану (мысалы, пеш газдары мен сөндірілмеген әк арасындағы тиімді байланыс)	Барлық әк өндіру зауыттарында қолдануға арналған. Әктастың сапасы сияқты кейбір бақыланбайтын факторларға байланысты процесті толық автоматтандыру мүмкін емес.

6.3.7.2. NO_xшығарындылары

ЕҚТ 42. NO_xшығарындыларын азайту техникалары

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

Сипаты: NO_xшығарындыларын азайту үшін ЕҚT сәйкес бір немесе бірнеше техниканы қолдану керек:

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Негізгі техникалық шешімдер
	1. Құрамындағы азоттың шектелуін ескере отырып, отынды дұрыс таңдау	Отынның осы түрінің қол жетімділігі, сондай-ақ отынның осы түрін пешке пайдаланудың техникалық мүмкіндігі болған жағдайда әк өндіру кезінде жалпыға бірдей қолданылады
	2. Жану аймағын реттеу мен температуралық профильді қоса алғанда, үдерісті оңтайландыру	Технологиялық процесті оңтайландыру және процесті басқару әк өндірісінде қолданылуы мүмкін, бірақ түпкілікті өнімнің сапасына байланысты
	3. Оттықтың құрылымы (NОx аз түзілетін оттық)	NОx аз түзілетін оттық айналмалы және сақиналы шахта пештерінде қолданылады, бұл бастапқы ауаның жоғары деңгейін қамтамасыз етеді. Тура нүктелі регенеративті күйдіру пештері (PFRK) және басқа да шахта пешінің жұмыс істейді типі бойынша жалынсыз жану, бұл қолдану оттықтарды төмен бөліп, NOx үшін мүмкін емес осы түріне пештер
	4. Ауаның сатылы берілуі^*	Шахта пештерінде қолданылмайды. Ол тек жылу алмастырғышы бар айналмалы пештерде қолданылады, бірақ қатты күйдірілген әк өндірісі болған кезде емес. Қолдану пештің кейбір аймақтарында ықтимал қызып кетуіне және нәтижесінде отқа төзімді төсемнің тозуына байланысты соңғы өнімнің түрімен шектелуі мүмкін.
2	Селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру (SNCR)	Леполь айналмалы пештерінде қолданылады. Сондай-ақ, ЕҚT 41-ді қараңыз

* техникалық шешімдердің сипаттамасы 4.1.5-бөлімде берілген.

Экологиялық әсер: ЕҚТ-ға сәйкес келетін шығарындылардың технологиялық көрсеткіш деңгейі – 6.10-кестені қараңыз.

6.10-кесте. ЕҚТ-ға сәйкес әк өндіру кезінде пеште күйдіру процестері кезінде бөлінетін газдардың NОx шығарындыларының деңгейі

Р/с №	Пеш түрі	Өлшем бірлігі	ЕҚТ NO₂ретінде көрсетілген сынамаларды іріктеу кезеңіндегі орташа тәуліктік шама немесе орташа мән (әр 30 мин сайын нүктелі өлшеу)
1	2	3	4
1	Тікелей ағынды регенеративті күйдіру пеші (PFRK), сақиналы шахта пеші (ASK), Қайта себетін күйдіру пеші (MFSK), басқа шахта пештері (OSK)	мг/м³	100 - 350 ^,**
2	Ұзын айналмалы пеш (LRК), жылу алмастырғышы бар айналмалы пеш (PRK)	мг/м³	<200 - 500 ^,*

* жоғары шамалар доломитті әк пен қатты күйдірілген әк өндірумен байланысты. Жоғарғы шекті мәндерден жоғары деңгейлер күйежентектелген доломит әгімен байланысты болуы мүмкін;

** шахталарда қатты күйдірілген әк өндіретін LRК және PRК үшін жоғарғы деңгей 800 мг/м³ жетеді;

*** ЕҚТ 45(1) құрамындағы негізгі техникалық шешімдер осы деңгейге жету үшін жеткіліксіз және екінші техникалық шешімдерді NOx шығарындыларын 350 мг/Нм³ дейін төмендету үшін қолдану мүмкін болмаған жағдайда, жоғарғы шекті шама 500 мг/Нм³құрайды, әсіресе қатты күйдірілген әк үшін және биомассаны отын ретінде пайдалану үшін.

ЕҚТ 43. NH₃шығарындыларын азайту техникалары

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

Сипаты: селективті бейкаталитикалық қалпына келтіру үдерісін (SCR) қолданылған кезде, ЕҚТ келесі техникаларды қолдана отырып, аммиактың өтіп кетуін ең төменгі деңгейде ұстап, NO_x тиімді төмендеуіне қол жеткізуге көмектеседі:

Р/с №	Техника
1	2
1	Тұрақты өндірістік процесті сақтаумен бір мезгілде шығарындыларды төмендету үшін тиісті және жеткілікті техникалық шешімді қолдану
2	NO_x-тің тиімді төмендетуге және аммиактың сырғып өтіп кетуін азайтуға қол жеткізу үшін аммиактың тиісті стехиометриялық қатынасы мен таралуын қолдану
3	NOx тиімділігінің төмендеуі мен аммиактың сырғып өтіп кетуінің арасындағы арақатынасты ескере отырып, шығатын газдардан аммиактың сырғып өтіп кетуінің (реакцияға түспеген аммиак нәтижесінде) барынша төмен деңгейде сақталуы

Қолданылуы: ол тек 850 – 1020 ° C ерекше температура диапазонын орнатуға болатын Леполь айналмалы пештерінде ғана қолданылады.

Сондай-ақ ЕҚТ 40-ты қараңыз, технологиялық шешім (2).

6.3.7.3. SO_x шығарындылары

ЕҚТ 44. Абсорбент пен ылғалды скрубберді қолдану

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

Пештігі күйдіру процесі кезінде шығарылатын газдардан шығатын SO_x шығарындыларын азайту үшін бір немесе бірнеше техника қолданылады, ЕҚТ-ға сәйкес:

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Күкірт диоксидін тиімді ұстап қалуды қамтамасыз ету үшін процесті оңтайландыру (мысалы, пеш газдары мен сөндірілмеген әк арасындағы тиімді өзара іс-қимыл)	Процесті басқаруды оңтайландыру барлық әк зауыттарында қолданылады
2	Құрамында күкірті аз отынды таңдау	Жанармай болған жағдайда, әсіресе SO_x шығарындыларының жоғары деңгейіне байланысты ұзақ айналмалы пештерге (LRК) қатысты қолданылады
3	Адсорбенттерді қосу әдісін қолданғанда (мысалы, адсорбент қосу, сүзгі арқылы құрғақ шығатын газды тазарту, ылғал скруббер немесе белсендірілген көмір қосу)	Адсорбенттерді қосу әдісі, негізінен, әк өндірісінде қолданылады. Атап айтқанда, оны айналмалы пештерде қолдану мүмкіндігін бағалау үшін қосымша зерттеулер қажет

Техникалық шешімнің сипаттамасы 4.1.4-бөлімде берілген

Экологиялық әсер: ЕҚТ-ға сәйкес келетін технологиялық шығарындылардың көрсеткіштері – 6.11-кестені қараңыз.

6.11-кесте. ЕҚТ-ға сәйкес әк өндірісіндегі пештерді күйдіру процестерінен шығатын түтін газдарының құрамындағы SОx шығарындыларының технологиялық көрсеткіштері

Р/с №	Пеш түрі	Өлшем бірлігі	ЕҚТ (сынамаларды іріктеу кезеңіндегі орташа тәуліктік шама немесе орташа мән, SO₂ретінде көрсетілген әр 30 мин сайын нүктелі өлшеулер) ^,*
1	2	3	4
1	Тікелей ағынды регенеративті күйдіру пеші (PFRK), сақиналы шахта пеші (ASK) , Қайта себетін күйдіру пеші (MFSK), басқа шахта пештері (OSK), жылу алмастырғышы бар айналмалы пеш (PRK)	мг/м³	<50 - 200
2	Ұзын айналмалы пеш (LRK)	мг/м³	<50 - 400

* деңгей шығарылатын газдардағы күкірт оксидінің (SO_X) бастапқы деңгейіне және қолданылатын технологияға байланысты;

** күйдірілген доломитті әкті "екі өту үдерісі" арқылы өндіру кезінде күкірт оксидінің (SO_X) шығарындылары шекті мәннен жоғары болуы мүмкін.

6.3.7.4. СО шығарындылары, СО өтіп кетуі

6.3.7.4.1. СО шығарындылары

ЕҚТ 45. СО шығарындыларын азайту

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

Пеште күйдіру процесі кезінде шығарылатын газдардан СО шығарындыларын азайту үшін ЕҚТ-ға сәйкес бір немесе бірнеше техника қолданылады:

Р/с №	Техника	Қолданылуы
1	2	3
1	Құрамында органикалық заттары төмен шикізат материалдарын таңдау	Әк өндірісінде жергілікті шикізаттың қол жетімділігі мен құрамы, қолданылатын пештің түрі және түпкілікті өнімнің сапасы аясында қолданылады
2	Тұрақты және толық жануға қол жеткізу үшін процесті оңтайландыру	Әк өндіретін барлық зауыттарда қолданылады. Бақыланбайтын қоспаларға, яғни әктастың сапасына байланысты процесті толық автоматтандыру мүмкін емес.

Бұл тұрғыда ЕҚТ 25, ЕҚТ 26 және ЕҚТ 27-ні қараңыз.

Экологиялық әсер: ЕҚТ-ға сәйкес келетін шығарындылардың технологиялық көрсеткіш деңгейі – 6.12-кестені қараңыз.

6.12-кесте. Әк өндірісіндегі пеште күйдіру процестері кезіндегі түтін газдарынан бөлінетін СО шығарындыларының ЕҚТ сәйкес технологиялық көрсеткіштері

Р/с №	Пеш түрі	Өлшем бірлігі	ЕҚТ^* (сынамаларды іріктеу кезеңіндегі орташа тәуліктік шама немесе орташа мән, әр 30 мин сайын нүктелі өлшеулер)
1	2	3	4
1	Тікелей ағынды регенеративті күйдіру пеші (PFRK), , басқа шахта пештері (OSK), ұзын айналмалы пеш (LRK), жылу алмастырғышы бар айналмалы пеш (PRK)	мг/м³	<500

1) шығарындылар деңгейі шикізат түрлеріне және/немесе алынған әк түріне, мысалы, гидравликалық әкке байланысты жоғары болуы мүмкін;

2) тиісті ЕҚТ талаптары MFSK және ASK үшін қолданылмайды.

6.3.7.4.2. СО өтіп кетуін төмендету

ЕҚТ 46. СО өтіп кетуін төмендету

Бағалау өлшемшарттары: ілеспе ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралар.

Электрсүзгілерді пайдаланған кезде СО өтіп кетуінің жиілігін барынша азайту үшін ЕҚТ-ға сәйкес келесі техникалар қолданылады:

Р/с №	Техника
1	2
1	Электрсүзгілердің тоқтау уақытын қысқарту мақсатында СО өтіп кетуі процесін басқару
2	СО бөлініп шығу көзіне жақын орналасқан қысқа көрініс уақыты бар бақылау қондырғысы арқылы СО деңгейін үздіксіз автоматты түрде өлшеу

Сипаты: қауіпсіздік мақсатында және жарылыс қаупін болғызбау үшін электр сүзгілері бөлініп шығатын газдардағы СО деңгейінің жоғарылауы кезінде өшірілуі тиіс. Келесі техникалық шешімдер СО өтіп кетуіне жол бермейді және сол арқылы электр сүзгілерінің тоқтап қалу уақытын азайтады:

жану процесін бақылау;

органикалық шикізат материалдарының тиелуін бақылау;

отын сапасын және отын беру жүйесін бақылау.

Операцияның үзілуі негізінен пешті тұтату сатысында болады. Қауіпсіздік мақсатында электрсүзгілерін қорғауға арналған газ анализаторлары процестің барлық сатылары бойы жұмыс істеуі тиіс және электр сүзгілерінің бос тұрып қалу уақыты бүкіл процесс бойы жұмыс күйінде сақталатын мониторингтің қосалқы жүйесін пайдалану арқылы төмендетілуі мүмкін.

Үздіксіз СО бақылау жүйесі жауап беру уақытын ескере отырып оңтайландырылуы керек және СО көзіне жақын болуы керек, яғни жылу алмастырғыштың шығысында немесе ылғал пеш қолданылған жағдайда пештің тиеу саңылауының жанында.

Қолданылуы: электрсүзгілермен жабдықталған айналмалы пештерде жиі қолданылады.

6.3.7.5. Органикалық көмірсутектердің шығарындылары

ЕҚТ 47. Құрамында төмен ұшпа органикалық қосылыстары бар шикізатты пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: шикізатты таңдау.

Сипаты: күйдіру процесі кезінде түтін газдарының құрамындағы жалпы органикалық көміртегі (ЖОК) шығарындыларын азайту үшін ЕҚТ-ға сәйкес бір немесе бірнеше техникалар қолданылады:

Р/с №	Техника
1	2
1	Негізгі техникалар мен бақылауды қолдану (сондай-ақ ЕҚТ 25, ЕҚТ 26 және ЕҚТ 27 қараңыз)
2	Пешке жоғары ұшпа органикалық қосылыстар бар шикізатты тиеуден аулақ болу (гидравликалық әк өндіруді қоспағанда)

Қолданылуы: техникалық шешім (2) жергілікті шикізат материалдарының болуына және/немесе өндірілетін әк түріне байланысты әк өндірісінде жалпыға бірдей қолданылады.

6.3.7.6 Полихлорланған дибензодиоксиндер мен дибензофурандардың шығарындылары (ПХДД және ПХДФ)

ЕҚТ 48. Құрамында ұшпа органикалық қосылыстар, хлор және мыс қосылыстары аз шикізатты пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: шикізатты таңдау.

Сипаты: полихлорланған дибензодиоксиндер мен дибензофурандардың шығарындыларын болғызбау үшін немесе пештен тыс газдардағы бұл шығарындыларды төмен деңгейде ұстау үшін келесі техникаларды жеке немесе біріктіріп қолдану керек:

Р/с №	Техникалар	Қолданылуы
1	2	3
1	Төмен хлорлы отынды таңдау	Жалпы қолданылады
2	Отынға мыстың түсуін шектеу	Жалпы қолданылады
3	Құрамында хлор бар органикалық материалдар бар қалдықтарды пайдалануды шектеу / одан бас тарту	Жалпы қолданылады
4	Температурасы 300-ден 450 °C-қа дейінгі аймақтарда түтін газдарының болу уақытын және оттегінің болуын шектеу	Жалпы қолданылады

Жоғарыда көрсетілген ЕҚТ қолдану жағдайында ПХДД және ПХДФ шығарындыларының < 0,05 – 0,1 нг I-TEQ/Нм³деңгейіне қол жеткізуге болады (уыттылықтың халықаралық баламасы, сынамаларды іріктеу кезеңіндегі орташа көрсеткіш 6 – 8 сағат).

6.3.7.7 Металл шығарындылары

ЕҚТ 49. Құрамында металы төмен шикізатты пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: шикізатты таңдау, "құбырдың соңында" технологиясы.

Сипаты: шығатын пеш газдарынан металл шығарындыларын азайту үшін келесі бір немесе бірнеше техникаларды қолдану қажет:

Р/с №	Техникалар
1	2
1	Құрамында металы аз отынды таңдау
2	Пайдаланылатын қалдықтардың талап етілетін сипаттамаларына кепілдік беретін сапаны қамтамасыз ету жүйесін пайдалану
3	Белгілі бір металдардың, әсіресе сынаптың құрамын шектеу
4	Тозаңды аулаудың тиімді әдістерін қолдану(пеш жүйесінен)

Экологиялық әсер: ЕҚТ-ға сәйкес келетін шығарындылардың технологиялық көрсеткіш деңгейі – 6.13-кестені қараңыз.

6.13-кесте. Әк өндірісінде ЕҚТ пайдалану кезінде пештерден шығатын металдар шығарындыларының технологиялық көрсеткіштері

Р/с №	Металл	Өлшем	ЕҚТ-мен байланысты шығарындылардың деңгейлері (сынамаларды іріктеу кезеңіндегі орташа (нүктелік өлшеулер, кем дегенде 30 минут ішінде)
1	2	3	4
1	Hg	стандартты жағдайларда (273 к температураға, 1013 гПа қысымға және құрғақ газға қатысты) және 10 эталондық оттегіге мг металл/Нм³ пайдаланылған газ	<0,05
2	S (Cd, Tl)		<0,05
3	S (As, Sb, Pb, Cr, Co, Cu, Mg, Ni, V)		<0,5

6.3.7.8 Газ тәрізді хлоридтер (HCІ) мен фторидтердің (HF) шығарындыларын азайту

ЕҚТ 50. Газ тәрізді хлоридтер мен фторидтер шығарындыларын азайту

Бағалау өлшемшарттары: шикізатты таңдау, "құбырдың соңында" технологиясы.

Сипаты: цемент пештерінен HCL және HF шығарындыларын азайту немесе болғызбау үшін ЕҚТ-ға сәйкес, келесі техникалардың біреуін немесе бірнешеуін қолдану керек:

Р/с №	Техника / жабдық	Қолданылуы
1	2	3
1	Құрамында хлор мен фтор аз отынды пайдалану^*	Барлық кәсіпорындар үшін
2	Әк пештері үшін отын ретінде пайдаланылатын кез келген қалдықтардағы хлор мен фтордың мөлшерін шектеу ^*	Барлық кәсіпорындар үшін

* техника отын және / немесе шикізат ретінде қалдықтар пайдаланылған жағдайда ғана қолданылуы тиіс.

Экологиялық әсер: ЕҚТ пайдалану кезінде орташа тәуліктік көрсеткіш 1 сағат немесе 30 минут арқылы сынамаларды кезеңдік іріктеу кезіндегі HCІ шығарындыларының көрсеткіш деңгейі 10 мг/Нм³кем.

ЕҚТ-ны пайдалану кезінде орташа тәуліктік көрсеткіш немесе 1 сағат немесе 30 минут арқылы сынамаларды кезеңдік іріктеу кезіндегі HF шығарындыларының көрсеткіш деңгейі 1 мг/Нм³кем.

6.3.8. Өндірістік шығындар/қалдықтар

ЕҚТ 51. Қалдықтарды екінші рет пайдалану

Бағалау өлшемшарттары: өндірістік процесті басқару және бақылау.

Сипаты: әк өндірісінде қатты қалдықтардың көлемін азайту үшін және шикізат материалдарын үнемдеу үшін, ЕҚТ-ға сәйкес келесі техникалар қолданылады:

Р/с №	Техникалар	Қолданылуы
1	2	3
1	Технологиялық процесте тұтып алынған тозаңды немесе басқа да қалқыма бөлшектерді (мысалы, құм, қиыршық тас) қайта пайдалану	Әдетте қажет болған жағдайда қолданылады
2	Жекелеген нарық өнімдерінде тозаңды, кондициялық сөндірілмеген әкті және кондициялық емес гидравликалық әкті пайдалану	Қажет болса, әдетте кейбір нарықтық өнімдердің әртүрлі түрлерінде қолданылады

Экологиялық әсер: қалдықтарды орналастыру көлемін азайту.

7. Перспективалы техникалар

Жұмыстың бұл бөлімінде цемент пен әк өндірудің жалпы және жеке технологиялық кезеңдері үшін перспективалы техникалар ұсынылған, оларды іске асыру осы материалдарды өндіру кезінде қоршаған ортаға зиянның азаюына әкелуі мүмкін.

7.1. Цемент өндірудің перспективалы техникасы

Қайнау қабатынан цемент алу техникасы

Портландцемент клинкерін қайнаған қабатта жағу техникасы Жапонияда Сыртқы сауда және өнеркәсіп министрлігінің қолдауымен 1986 жылдан бері іске асып келеді. Тәулігіне 20 тонна клинкер шығаратын тәжірибелік зауыт 1989 - 1995 жылдар аралығында Жопонияның Тошиги, Сумитомо Осака цемент зауыттарында алты жыл жұмыс істеді. 1995 жылдың аяғында қуаттылығы тәулігіне 200 тонна тәжірибелік зауыт салынды.

Өнімділігі тәулігіне 20 т қайнаған қабаты бар цемент пешінің принципиалды сұлбасы 7.1-суретте көрсетілген.

Жүйе күйдірілген циклонды жылу алмастырғыштан (SP), ауа фонтанды түйіршіктеу пешінен (SBK), құйылған төсемді пештен (FBK, құйылған төсемді сөндіруден (FBK және тығыз клинкер салқындатқыштан тұрады.

Пісіру жылу алмастырғышы азық қоспасын қыздыратын және декарбонизациялайтын әдеттегі төрт сатылы циклонды жылу алмастырғыштан тұрады. Түйіршіктеу пеші 1300°С температурада көлемі 1,5 – 2,5 мм түйіршіктер түрінде шикізат қоспасын түйіршіктейді. Пеште түйіршіктеу және клинкерді күйдіру 1400°С температурада аяқталады. Сөндіргіш қондырғыда клинкер 1400-ден 1000 °С-қа дейін салқындатылады. Клинкерді 100 °C дейін соңғы салқындату тығыз қабат салқындатқышта жүзеге асырылады.

Сұйық қабаттағы пеште өндірілетін клинкер кәдімгі пеште өндірілетін клинкермен бірдей немесе жақсырақ. Ауыр мұнайды отын ретінде пайдаланғанда NO_x шығарындылары 115 – 190 мг/Нм³және ұнтақ көмірді пайдаланғанда 440 – 515 мг/Нм³құрайды. Жүргізілген зерттеулерге сәйкес тәулігіне 3000 тонна клинкер өндіретін зауыт үшін жылуды тұтынуды пісірілген жылу алмастырғыш пен торлы салқындатқышы бар айналмалы пешпен салыстырғанда 10 – 12 % азайтуға болады, демек, CO₂шығарындыларды 10 – 12 %-ға азайтуға болады.

Сұйық қабат технологиясын дамытудың түпкілікті мақсаты (тәулігіне 20 т клинкер өнімділігі бар тәжірибелік пештің сынақ нәтижелері бойынша өнімділігі 3000 т/тәулік пештің алдын ала бағалауы бойынша) болып табылады:

1) күйдіруге жұмсалатын жылу шығынын 10 – 12 %-ға азайту;

2) СО₂шығарындыларын 10 – 12-ге % төмендету;

3) NOx шығарындыларының деңгейін 380 мг/Нм³дейін және одан төмен төмендету;

4). SOx шығарындыларының ағымдағы деңгейін сақтау;

5) құрылыс құнын 30 %-ға % төмендету;

6) құрылыс алаңының 30 %-ға төмендеуі.

7.2. Әк өнеркәсібіндегі перспективалы техникалар

7.2.1. Қайнау қабатында күйдіру

Көптеген жылдар бойы жұқа ұсақталған әктасты қайнаған қабатқа жағу салыстырмалы түрде аз мөлшерде жүзеге асырылады. Бұл технологияның бірнеше әлеуетті артықшылықтары бар:

құрамында күкірт бар әктасты қолдану;

NO_x төмен шығарындылары;

SO₂төмен шығарындылары.

Сонымен қатар осы технологияны қолдану кезінде күйдіруге арналған жылу шығыны аз болады, ұсақталған өнімдер көптеген мақсаттарға жарамайды, ал кальций карбонатының мөлшері салыстырмалы түрде жоғары. Бұл технологияны күнделікті өнімділігі 150 тоннадан асатын пештерде қолдануға байланысты алғашқы проблемалар шешілген сияқты.

7.2-суретте қайнау қабатты пештің схемасы көрсетілген. Жұқа ұсақталған әктас шығатын пеш газдарының жылуын қолдана отырып, жылытқышқа беріледі. Содан кейін қыздырылған әктас контейнерге түседі, онда қайнаған қабаттың бірінші сатысы жасалады, әктастың температурасы көтеріліп, ол күйе бастайды.

Әктас жанған сайын, жеңіл, тез емес әк бөлгіш қабырға арқылы қайнаған қабаттың екінші сатысындағы кеңістікке ағып кетеді, онда атыс аяқталады. Содан кейін сөндірілмеген әк тоңазытқыш арқылы өтеді, онда ол сыртқы ауамен салқындатылады.

Қайнау қабаты технологиясын жүзеге асыру кезінде басқа пештерді қолданумен салыстырғанда ластану аз болатынына қарамастан, қайнаған қабатта жұқа дисперсті жоғары белсенді әк алу мүмкіндігі туралы нақты дәлелдер жоқ.

7.2.2. Қалқымалық күйде күйдіру/қалқымалық күйде қыздыру

Әк өнеркәсібінде ұсақ ұнтақталған әктастарды қалқымалық күйдегі қыздырғышқа – декорбанизаторға беру технологиясы әзірленді. Дегенмен, бұл технология белгілі бір сападағы әктас үшін ғана жарамды және сондықтан қондырғылардың өте аз санында қолданылады. Бұл технология Аустралиядағы екі пеште жүзеге асырылды. Олардың бірінде декорбанизатордан алынған өнім CaCO₃құрамын реттеу және тұтынушының талаптарына қызметтің сәйкестігін бақылау үшін пайдаланылатын қысқа айналмалы пештен өтеді.

Бұл технология әсіресе "құмды" әктас үшін қолайлы, өйткені аспалы күйдіру 0 – 2 мм өлшемді материалды беруді қамтиды. Қарастырылып отырған технологияны енгізу үшін жоғары күрделі қаржылық салымдар қажет, бұл олардың салыстырмалы түрде жоғары (мысалы, шамамен тәулігіне 500 тонна) өнімділігін шектейді.

7.2.3. Түтін газдарының шахталық айналмалы пештерде толық жануы

Шахталық айналмалы пештердің түтін газдарын өңдеу үшін тазалаудың екі нұсқасы қарастырылады.

Рекуперативті термиялық тотықтырғыш. Қарастырылып отырған технологияның негізгі қасиеті 30 мг/Нм³дейін тозаңның шоғырлануына салыстырмалы түрде әлсіз сезімталдық болып табылады. Бұдан басқа, тотықтырғышта жоғары температураның болуына байланысты құрал-жабдықтарды коррозияға ұшырататын аммоний тұздары тұтыла алмайды ¬ ластана алмайды. Алайда ең қолайлы режимдерде бұл технология қосымша (0,85 ГДж/т өнім) жылу шығындарын талап етеді.

Регенеративті термиялық тотықтырғыш. Шағын регенеративті тотықтырғыштың тәжірибелік сынақтары бірнеше зауыттарда жүргізілді. Тотықтырғышты қапшық сүзгі мен құбырдың арасына құйып, түтін газдарының (7.3-суретте көрсетілгендей) бір бөлігін (1500 Нм³/сағ дейін) түтін газдарының негізгі ағынынан бөліп алған.

Тотықтырғыштың кіруіндегі және шығуындағы түтін газдарының құрамы бірнеше сағат бойы мұқият бақылауға алынды (7.1-кесте).

7.1-кесте. Мониторинг нәтижелері бойынша бірнеше сағат ішінде алынған түтінді газдардың құрамы [73]

Өлшеулер	Заттар	Орташа шоғырлану, мг/Нм³
Өлшеулер	Заттар	кіре берісте	шыға берісте
1	2	3	4
1	СО	4900	35
	ЖОК	32	0,1
	H₂S	<0,8	<0,7
2	СО	14650	95
	ЖОК	1220	0,4
	H₂S	2	<0,8
3	СО	6270	51
	ЖОК	338	1,3
	H₂S	1,4	<1,2
4	СО	10810	95
	ЖОК	37	0,2
	H₂S	-	-
5	СО	14230	128
	ЖОК	34	0,3
	H₂S	20	<0,9
6	СО	14450	115
	ЖОК	53	0,5
	H₂S	33	<0,5

Ұсынылған мәліметтерден жақсы жобаланған тотықтырғыш өңдеуге дейін түтін газдарындағы СО концентрациясы 1,5 – 2 % асқан жағдайда автотермиялық (қосымша энергиямен қамтамасыз етусіз) режимде жұмыс істей алады деп қорытынды жасауға болады. Бұл жағдайда көміртегі тотығын, жалпы органикалық көміртегі мен күкіртті сутекті жою тиімділігі 98 % жетеді. Тазалаудан кейін түтін газдарындағы CO концентрациясы әрқашан 100 мг/Нм³аспайды. Дегенмен, рекуперативті жүйеден айырмашылығы, бұл жабдық түтін газдарында өте аз тозаңды (5 мг/Нм³артық емес) қажет етеді. Егер шығыс температурасы тым төмен болса (200 °C төмен), аммоний тұздары пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайда құбырлардың коррозиясы және/немесе бақылаусыз тозаңның бөлінуі байқалады. Бұл сынақтар сонымен қатар СО 2 – 3 % асқан жағдайда ластағыш заттардың тотығуы кезінде тотықтырғышта тым көп жылу пайда болатынын көрсетті. Бұл жабдықтың елеулі ақауларына әкелуі мүмкін.

Қандай технологияны таңдау керектігі туралы қорытынды өлшемшарттардың келесі (толық емес) тізіміне негізделуі керек:

түтін газының сипаттамалары – ағынның жылдамдығы, оттегі, СО, TOC және температура;

уақыт бойынша бұл параметрлердің өзгеруі;

тозаңнан арылту жүйесінің сипаттамалары.

Сонымен қатар ең тиімді шешімді жергілікті жағдайларға сәйкес қабылдауға болады [73].

8. Қосымша түсініктемелер мен ұсынымдар

Анықтамалық Экология кодексінің 113-бабына сәйкес 044 "Технологиялар мен ең үздік практикаларды ілгерілету, бизнес пен инвестицияларды дамыту арқылы Қазақстанның жасыл экономикаға жылдам көшуіне жәрдемдесу" бюджеттік бағдарламасы бойынша мемлекеттік тапсырма шеңберінде дайындалған.

Құқықтық негіз "Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша анықтамалықтарды әзірлеу, қолдану, мониторингтеу және қайта қарау қағидаларын бекіту туралы" Қазақстан Республикасы Үкіметінің 2021 жылғы 28 қазандағы № 775 қаулысымен қаланған.

ЕҚТ бойынша анықтамалықты технологтардан, экологтардан, энергия тиімділігі жөніндегі мамандардан және қаржылық модельдеу жөніндегі сарапшыдан құралған тәуелсіз сарапшылар тобы жүргізді. Тәуелсіз сарапшылар тобының құрамын Орталық Басқармасы Төрағасының бұйрығымен құрылған ең үздік қолжетімді техникалар бойынша анықтамалықтар жобаларының бөлімдерін әзірлеу үшін сарапшыларды және (немесе) ғылыми-зерттеу институттарын және (немесе) жоғары оқу орындарын іріктеу жөніндегі жұмыс тобы қалыптастырды.

ЕҚТ анықтамалығы "Ауаның ластануы және климаттың өзгеруі жөніндегі техникалық анықтама орталығы" (CITEPA) Француз агенттігінің халықаралық консультанттарын тарта отырып, Германияның қоршаған ортаны қорғау министрлігінің "Орталық және Шығыс Еуропа, Кавказ және Орталық Азия елдерінде және Еуропалық Одақпен шектесетін басқа елдерде қоршаған ортаны қорғау саласындағы консультативтік көмек" бағдарламасы шеңберінде Неміс қоршаған ортаны қорғау агенттігінің (UBA) консультациялық және әдіснамалық қолдауымен, сондай-ақ Еуропа Одағының "Еуропа Одағы - Орталық Азия: су ресурстары, қоршаған орта және климаттың өзгеруі саласындағы ынтымақтастық" (WECOOP) жобасының қолдауымен әзірленді.

Осы анықтамалықты дайындау Орталық Басқарма Төрағасының 2021 жылғы 25 ақпандағы № 20-21П, 2021 жылғы 10 маусымдағы № 70-21П бұйрығымен құрылған техникалық жұмыс тобы мүшелері (TЖТ) қатысуымен жүзеге асырылды. TЖТ құрамына цемент өнеркәсібінің, өнеркәсіптік қауіпсіздік және халықтың санитарлық-эпидемиологиялық салауаттылығы саласындағы мемлекеттік органдардың, ғылыми және жобалау ұйымдарының, табиғатты қорғау және салалық бірлестіктердің өкілдері кірді.

Анықтамалықты әзірлеудің бірінші кезеңінде КТА – өндірісті басқарудың тиімділігін, қолданылатын автоматтандыру құралдарын, технологиялық мүмкіндіктерді талдауды және кәсіпорындардың қоршаған ортаға әсер ету дәрежесін анықтауға мүмкіндік берген цемент пен әк өндіретін кәсіпорындардың ағымдағы жағдайын сараптамалық бағалау жүргізілді.

Цемент және әк өндіретін кәсіпорындарда іске асырылған технологиялардың ең үздік қолжетімді техника (ЕҚТ) қағидаттарына сәйкестігін бағалау ұйымдардың технологиялық процестеріне ең үздік қолжетімді техникалар қағидаттарына сәйкестігіне сараптамалық бағалау жүргізу әдістемесіне сәйкес орындалды. Сараптамалық бағалаудың мақсаты цемент пен әк өндіру жөніндегі кәсіпорындардың осы технологиялық жай-күйін айқындау және оларды ЕҚТ параметрлеріне сәйкес бағалау болып табылады.

ЕҚТ өлшемдеріне сәйкестікті бағалау Экология кодексінің 113-бабына, Еуропалық парламенттің және ЕО Кеңесінің "Өнеркәсіптік шығарындылар және/немесе тастаулар туралы (ластанудың кешенді алдын алу және бақылау туралы) директивасына", сондай-ақ осы Анықтамалықтың 2-бөлімінде көрсетілген ЕҚТ-ға жатқызу әдіснамасына сәйкес белгіленді.

Тұтастай цемент және әк өнеркәсібінде, өнеркәсіпте қолданылатын технологиялар, қондырғылар, ластағыш заттардың шығарындылары, өндірістік қалдықтардың түзілуі, қоршаған ортаға әсер етудің басқа да факторлары, энергия және ресурс туралы ақпаратты талдау және жүйелеу, әдебиет деректерін пайдалана отырып тұтыну, нормативтік құжаттарды және қоршаған орта есептерін зерделеу жүргізілді.

ЕҚТ сауалнамасы үлгілері негізінде цемент және әк өндіретін кәсіпорындарға сауалнама жүргізілді. Кәсіпорындардан алынған сауалнамаларды талдау нәтижелері технологияларды қолданудың әртүрлі аспектілері, оның ішінде технологиялық көрсеткіштер бойынша ақпараттың анық жетіспеушілігін анықтады. Цемент және әк өндірісі бойынша салалық есептерде келтірілген ластағыш заттардың шығарындыларының (ластағыш заттардың) көрсеткіштері стандартты жағдайларға (273 К температурадағы құрғақ газ шығыны және 101,3 кПа қысым) төмендетілмейді. Шығарылған газдағы оттегінің құрамын түзетуді ескере отырып, ластағыш заттардың нақты (өлшенген) нормаланған мәндері қамтамасыз етілмеді. Осы себепті, осы кезеңде цемент және әк зауыттары ұсынған қолда бар нәтижелер пайдаланылды.

"Цемент және әк өндірісі" анықтамалығын дайындау кезінде ЕҚТ енгізудің еуропалық тәсілі зерттелді. "Цемент, әк және магний оксиді өндірісі" еуропалық анықтамалығы негіз етіп алынды (Best Available Techniques Reference Document for the Production of Cement, Lime and Magnesium Oxide), 2013 ж.

"Цемент және әк өндірісі" ЕҚТ анықтамалығының құрылымы ЕҚТ нәтижелері бойынша және Қазақстан Республикасының цемент-әктас өнеркәсібінің құрылымдық ерекшеліктерін талдау, сондай-ақ үздік әлемдік тәжірибеге назар аудара отырып әзірленді.

Перспективалы технологияларға тек отандық әзірлемелер ғана емес, сонымен қатар шетелде тәжірибеде қолданылатын, бірақ Қазақстан Республикасында әлі енгізілмеген озық технологиялар да жатады.

"Цемент және әк өндірісі" анықтамалығын дайындау нәтижелері бойынша осы анықтамалық бойынша әрі қарай жұмыс істеуге және ЕҚТ енгізуге қатысты мынадай ұсыныстар тұжырымдалды:

Кәсіпорындарға ластағыш заттар эмиссияларының, әсіресе маркерлік эмиссиялардың қоршаған ортаға технологиялық көрсеткіштері, шикізат пен энергия ресурстарын тұтыну, сондай-ақ негізгі және табиғатты қорғау жабдықтарын жаңғыртуды жүргізу, ЕҚТ енгізудің экономикалық аспектілері туралы мәліметтерді жинауды, жүйелеуді және сақтауды жүзеге асыру ұсынылады.

Библиография

1. 2021 жылғы 2 қаңтардағы Қазақстан Республикасының Экология кодексі.

2. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Production of Cement, Lime and Magnesium Oxide. – 2013 https://eippcb.jrc.ec.europa.eu/sites/default/files/2019-11/CLM_Published_def_0.pdf.

3. Б.T. Таймасов. Специальная технология вяжущих материалов: оқулық. – Шымкент: Түрі. Алем, 2020. – 368-б.

4. А.Т. Керембаев. "Производство строительных материалов и прочей не металлической минеральной продукции. Производство цемента, извести и строительного гипса". Астана, 2020.

5. Statista.com, 2020. https://www.statista.com/.

6. Қазақстанда цемент өнімдерінің бағасын төмендету көзделіп отыр /https://kursiv.kz/news/otraslevye-temy/2021-07/v-kazakhstane-khotyat-snizit-ceny-na-cementnuyu-produkciyu.

7. Б.Т.Таймасов, В.К.Классен. Химическая технология вяжущих материалов: оқулық / - 2-ші басылым, қосымша - Белгород: БГТУ баспасы, 2017. – 448-б.

8. Б.Т. Таймасов. Химическая технология вяжущих материалов: Оқулық / - Шымкент: М.Әуезов атынд. ОҚМУ, 2014. – 444-б.

9. Ең үздік қолжетімді технологиялар бойынша ақпараттық-техникалық анықтамалық. АҚА цемент өндірісі 6-2015. - Мәскеу, 2015.

10. Қазақстан Республикасының энциклопедиясы. "Қазақстан". Ұлттық энциклопедия: 1-том; 2-том; 3-том; 4-том; 5-том.

11. Б.С. Сейітжанов. ЖШС "Стандарт Цемент"// Цемент и его применение. №1. 2020 . – 86-б.

12. Т.Дюмортье. Шолу // Цемент и его применение. 2020. № 1. – 83-б.

13. М.Ж. Ескендіров. Шолу. ЖШС ПО "Көкше-Цемент" // Цемент и его применение. №1 2020. – 83-84-б.

14. М.Ж. Ескендіров. Шолу. ЖШС ПО "Көкше-Цемент" // Цемент и его применение. №5 2020. – 12-13-б.

15. МемСТ 31108 Жалпы құрылыс цементтері. Техникалық шарттар.

16. МемСТ 30515 Цементтер. Жалпы техникалық шарттар.

17. МемСТ 22266 Сульфатқа төзімді цементтер. Техникалық шарттар.

18. МемСТ 1581 Тампонаждық цементтер. Техникалық шарттар.

19. МемСТ 33174 Жалпыға ортақ пайдаланылатын автомобиль жолдары. Цементтер. Техникалық талаптар. - М., Стандарттық ақпарат. 2015. – 12-б.

20. Э.Б.Лившиц, В. С.Кашников. Инструкция по определению основных технологических параметров, применяемых при проведении наладочных работ на цементных предприятиях Чимкентского отделения ОРГПРОЕКТЦЕМЕНТА. – Шымкент қаласы. 1990. – 687-б.

21. А. А. Пащенко, Вяжущие материалы. 2-ші басылым: оқулық / А.А. Пащенко, В. П. Сербин, Е. А. Старчевская. – Киев: Вища мектебі, 1985. – 440-б.

22. В.К. Классен. Технология и оптимизация производства цемента: дәрістердің қысқаша курсы: оқу. құралы/В.К.Классен. - Белгород: БТГУ баспасы, 2012. – 308-б.

23. VDI 2094 Germany, 2003.

24. "Цемент зауыттарындағы қалдықтарды жою бойынша ұсыныстар". 2005 жылғы қазан, Швейцарияның қоршаған орта, орман және ландшафт агенттігі, SAEFL.

25. И. Г. Лугинин. Химия и химическая технология неорганических вяжущих материалов.- Белгород: Г. Шухов атынд. БГТУ баспасы, 2004. – 1-Б. – 240-б.

26. В.К.Бишимбаев, Б.О.Есимов, Т.А.Адырбаева, В.В.Руснак, Ю. В. Егоров. Минерально-сырьевая и технологическая база Южно-Казахстанского кластера строительных и силикатных материалов. Монография. – Алматы, 2009. – 266-б.

27. МемСТ 3476 Цемент өндіруге арналған доменді және электротермофосфорлы түйіршіктелген қождар.

28. 2019 жылғы өндіріс және тұтыну қалдықтарының Мемлекеттік кадастрын жүргізу нәтижелері бойынша ақпараттық шолу.

29. "Тұтыну қалдықтарын қайталама шикізатқа жатқызу өлшемшарттарын бекіту туралы" Қазақстан Республикасы Энергетика министрінің м.а. 2016 жылғы 19 шілдедегі № 332 бұйрығы.

30. С.В. Терехович Технологические процессы производства, гидратация и свойства цементов, полученных на основе фосфошлаков: техн. ғылым. докт. Дисс. – Шымкент, 1985.

31. Н. Н. Жанықұлов. Создание энерго- и ресурсосберегающих технологий портландцементов и стеновой керамики с использованием отходов угледобычи и техногенного сырья. PhD доктор Дисс. - Шымкент. 2020.

32. Б.Т.Таймасов, Т.М.Худякова, Н.Н.Жанықұлов. Комплексное использование природного и техногенного сырья в производстве малоэнергоемких цементов: Монография: - Шымкент: Типография "Алем", 2017. – 200-б.

33. И.А.Морозова, В.К.Классен. Использование металлургических шлаков для производства высококачественных цементов // Цемент Информ. - 2014. - №2 (47). – 65-67-б.

34. Б.Таймасов. Малоэнергоемкая ресурсосберегающая технология производства портландцемента на техногенных и природных материалах. Тех. ғылым. докт, Дисс. – Шымкент, 2002.

35. Б.Т.Таймасов, Б.О. Есімов, С.В.Терехович, Р.К. Құралова. Цементы на основе техногенных отходов и магматических пород. – Шымкент: NORIS баспасы, 2002. – 163-б.

36. Патент №2012. ҚР Ұлт. патент ведомствосы. Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера // Б.Т.Таймасов, С. В.Терехович, Ноғаев және т. б. 15.06.98. Бюл. № 5.

37. Цементы из базальтов // Ред. А.А.Пащенко. - Киев, Наукова Думка, 1983. – 192-б.

38. В.М.Копелиович, А.И.Здоров, А.Б.Златковский. Утилизация промышленных отходов в производстве цемента // Цемент және оны қолдану. 1998. № 3. – 35-39-б.

39. Е.Н.Потапова, М.А. Волосатова. Производство цемента / Технологиялар энциклопедиясы. Өнеркәсіптік технологиялардың ресурстық тиімділігінің эволюциясы және салыстырмалы талдауы / [бас. ред. Д.О. Скобелев]: ФГАУ "НИИ "ЦЭПП". – М.; СПб.: "Реноме", 2019. – 455-514-б.

40. Еуразиялық экономикалық одақ елдерінің цемент саласына шолу 2015-2016. Ernst&Young аналитикалық зерттеулері.

41. Союзцемент. Еуразиялық экономикалық одақтың цемент саласына шолу. Электрондық ресурс – https://soyuzcem.ru/analitika.

42. Қазақстан Республикасы Ұлттық экономика министрлігінің Статистика комитеті, 2020 жыл https://bala.stat.gov.kz/.

43. "Бизнестің жол картасы – 2025" бизнесті қолдау мен дамытудың мемлекеттік бағдарламасы шеңберінде маркетингтік зерттеу, 2020 жыл. https://egov.kz/cms/ru/articles/road_business_map.

44. Technology Roadmap-Low-Carbon Transitioninthe CementIndustry 2014 [Электрондық ресурс]. URL: https: //webstore lea org/technology-roadmap-low-carbon-transition-in-the-cement-industry (өтініш берілген күн – 23.03.2020).

45. Ф.Лейтан. Взгляд вперед: каким будет цементный завод в ближайшем будущем // Цемент және оның қолданылуы. 2020. № 1. – 124-128-б.

46. A blueprint for a climate friendly cement industry. https://wwfeu.awsassets.panda.org/downloads/englishsummary__lr_pdf.pdf.

47. Concrete is more than a material. It’s about life/ Global Cement and Concrete Association (GCCA) of 03.05.2021

48. Экологическое нормирование предприятий: наилучшие доступные технологии, повышение энергоэффективности и выбросы парниковых газов. Международный опыт и российские подходы. - М.: Инфотропик Медиа, 2017. – 104-б.

49. Цемент саласын ең үздік қолжетімді техникалар қағидаттарына сәйкестігіне сараптамалық бағалау туралы есеп. Нұр-Сұлтан. 2021.

50. Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency, 2009 г. https://eippcb.jrc.ec.europa.eu/sites/default/files/2019 - 11/ENE_Adopted_02 - 2009.pdf.

51. Проектирование цементных заводов (ред. Зозули П.В., Никифоров Ю.В.). - СПб: Баспа үйі. "Синтез". 1995. – 445-б.

52. Environmental emission monitoring of SO₂, NO_x, VOC and other contaminants from cement Kilns. Training module 1, RD E&GC, UNACEM, Ecuador, November 2020.

53. Workshop to Promote the Ratification of Protocols of the UNECE Air Convention with Focus on Countries in the EECCA Region. 14 - 16 May 2019, Berlin, Germany. https://www.unece.org/index.php?id=51388.

54. Cembureau emission report 2018 for the year 2016 NO_x abatement systems installed in EU 28.

55. "Эмиссиялары экологиялық нормалануға жататын ластағыш заттардың тізбесін бекіту туралы" Қазақстан Республикасы Экология, геология және табиғи ресурстар министрінің 2021 жылғы 25 маусымдағы № 212 бұйрығы.

56. "Тіршілік ету ортасы мен адам денсаулығына әсер ету объектілері болып табылатын объектілердің санитариялық-қорғау аймақтарына қойылатын санитариялық-эпидемиологиялық талаптар" санитариялық қағидаларын бекіту туралы" Қазақстан Республикасы Денсаулық сақтау министрінің м. а. 2022 жылғы 11 қаңтардағы № ҚР ДСМ-2 бұйрығы.

57. Жаңа технологиялар зертханасы – URL: http://www.energy-lab.ru / (өтініш берілген күн – 23.04.2021).

58. П. А.Федотов. ЖШҚ "Данфос". "ИСУП", 2017. № 6(72). URL: https://isup.ru / (өтініш берілген күн – 18.05.2021).

59. "ЭРАСИБ" Разработка и производство систем управления электроприводом – URL: https://erasib.ru/ (өтініш берген күні 21.04.2021)

60. Ең үздік қолжетімді АТА технологияларына ақпараттық-техникалық нұсқаулық 7-2015. Әк өндірісі, - 125-б.

61. Ресурс үнемдеу. Цемент өнеркәсібінде қалдықтармен жұмыс істеудің ең қолжетімді технологиялары, 2013.

62. И. Н. Борисов, О. С. Мандрикова. Применение топливосодержащих отходов в производстве цемента //ЦементАқпарат. 2014. № 1. Б. 9-11.

63. Cembureau-The Европейская цементная ассоциация, Брюссель, 2019 жылғы қызмет туралы есеп.

64. GCCA Sustainability Guidelines for co-processing fuels and raw materials in cement manufacturing June 2019, GCCA- Global Cement and Concrete Association, London, UK https://gccassociation.org/wp-content/uploads/2019/10/ GCCA_Guidelines_FuelsRawMaterials_v04_AMEND.pdf.

65. Использование альтернативных видов топлива и сырья в цементной промышленности Турции //Цемент және оны қолдану. 2020. – 5-б.

66. Гипроцемент-Ғылым ҒЗО ЖАҚ. [Электрондық ресурс] - Қол жеткізу режимі: http://www.giprocement.ru.

67. ҚР СТ 2187-2012 "Қалдықтар. Автокөлік шиналары. Жұмыс істеу кезіндегі қауіпсіздік талаптары".

68. Т.М.Худякова, М.Ж. Айтөреев. Характеристика топлив и топливосжигающих устройств в промышленности строительных материалов: оқу құралы. - Шымкент: "Алем" баспаханасы, 2014. – 174-б.

69. "Қалдықтар жіктеуішін бекіту туралы" Қазақстан Республикасы Экология, геология және табиғи ресурстар министрінің м.а. 2021 жылғы 6 тамыздағы № 314 бұйрығы https://adilet.zan.kz/rus/docs/V2100023903.

70. Өндіріс және тұтыну қалдықтарының мемлекеттік кадастры. [Электрондық ресурс] - Қол жеткізу режимі: http://oos.energo.gov.kz.

71. 1-жоба және Perlmooser AG ақпараты бойынша біріктірілген және сұрыпталған негізгі түсініктеме кестесі. Қалдықтарды енгізу өлшемшарттарына үлес, 2007.

72. Castle Cement UK (2006). "Presentations and contributions from British cement plants during site visits".

73. "Metals database EuLA". EuLA. 2006.

74. П.В. Журавлев, В.К.Классен. Синтез низкоосновного малоэнергоемкого клинкера с использованием шлаков и получение высококачественного смешанного цемента //Жоғары оқу орындарына жаңалықтары. Құрылыс. 2000. № 10. – 40-44.

75. В. М.Коновалов, В. В.Ткачев. Химическая конверсия топлива в технологии портландцемента // Цемент және оны қолдану. 2012. № 4. – 106-108-б.

76. В.К. Классен. Энергосбережение и повышение прочности цемента при использовании сталеплавильных шлаков в качестве сырьевого компонента /В. К. Классен, И. А. Морозов, И. Н. Борисов, О. С. Мандрикова//Middle-East Journal of Scientifental Жүйелер. Талаптар: URL:http://idosi.org/mejsr/mejsr18 (11) 13/11.pdf]. 2013. № 18 (11). 1597-1601-б.

Ең үздік қолжетімді техникалар
бойынша "Цемент және әк
өндірісі" анықтамалығына
1-қосымша

"Көмір өндіру қалдықтарын, қорғасын қожын және тефритобазальтін пайдалана отырып, клинкер өндірудің энергия үнемдейтін технологиясы" мысалында 10 "Қосымша ресурстарды пайдалану" ЕҚТ-ның қолданылуын экономикалық бағалау

Портландцемент клинкерін алу үшін қалдық көмірді, қорғасын қожын және базальт тефритін пайдаланған кезде келесі экономикалық пайда алынды:

1) пештің орташа сағаттық өнімділігі 30 т/сағ-тан 34,5 т/сағ дейін өсті, бұл - 4,5 немесе + 15 %;

2) табиғи отынды (көмірді) тұтыну 380 кг/т-дан 307,8 кг/т дейін төмендеді, бұл – 72,2 кг/т немесе – 19 %.

Бұл ретте пештің жұмысының жақсарғаны белгіленді, клинкердің сапасы жақсы, СаО бос мөлшері 0,5 – 1,5 %, агломерация аймағындағы жабын тұрақты болды, күйдіру температурасы 100 – 110 °C-ге төмендеді.

Тәжірибелік сульфатқа төзімді цементтердің беріктігі иілуде 28 тәуліктен кейін 6,7 МПа, ал сығымдауда 45,4 МПа. 4х4х16 см бумен пісірілген үлгілердің беріктігі иілу кезінде 4,6 МПа және қысу кезінде 30,3 МПа болды.

Төменде көмір өндіру қалдықтарын, тефрит-базальт пен қорғасын қожын пайдалана отырып, энергия және ресурс үнемдейтін цемент өндірудің технологиялық схемасы келтірілген.

Б1-кестеде ЕҚТ 10 бойынша экономикалық әсердің есебі көрсетілген. "Қосымша ресурстарды пайдалану" көмір өндіру қалдықтарын, қорғасын қожын және тефрит-базальтты өндіру бойынша кәсіпорын үшін портландцемент клинкерін өндіруде пайдалану мысалында орташа өлшемді цемент.

Б1-кесте. А кәсіпорнында портландцемент клинкерін өндіру үшін көмір өндіру қалдықтарын, қорғасын қожын және тефрит-базальтты пайдаланудың экономикалық әсері (ЕҚТ 10 қолдану мысалы)

Енгізу параметрлері	Өлш. бірлігі	Мәні	Пікірлер
ЕҚТ енгізілгенге дейін жыл сайынғы цемент өндіру	тонна жылына	400,000	Орташа өлшемді цемент зауыты үшін мысал ретінде алынған көлем.
Цементтің жылдық өндірісінің өсу пайызы	%	15,0 %	Дереккөз: ЕҚТ сипаты.
Цемент сату бағасы	тоннасына теңге	25 000	Дереккөз: ашық дереккөздер, 2021 жылға арналған деректер.
Цементтің материал құрамындағы клинкердің пайызы	%	95,0 %	Цемент өндірісі бойынша орта есеппен алынған деректер.
Табиғи отынның (көмірдің) бір тонна клинкерге қажетті көлемі коэффициент ретінде	тонна/тонна клинкер	0,38	Технологияға сәйкес есептік көрсеткіштер
ЕҚТ енгізілгеннен кейін табиғи отынды (көмірді) тұтынуды азайту пайызы	%	19,0 %	Дереккөз: ЕҚТ сипаты.
Табиғи отынның құны (көмір)	тонна жылына	10,000	Дереккөз: ашық дереккөздер, 2021 жылға арналған деректер.
Салық төлегенге дейінгі табыстылық нормасы	%	10,0 %	Цемент өндіретін кәсіпорындар бойынша бағалау деректері.
Корпоративтік табыс салығының мөлшерлемесі	%	20,0 %	Дереккөз: ҚР Салық кодексі бойынша мөлшерлеме

Экономика есеп-қисабы	Өлш. бірлігі	Мәні	Түсініктеме
ЕҚТ енгізілгенге дейін жыл сайынғы цемент өндіру	тонна жылына	400,000
ЕҚТ енгізілгеннен кейін жыл сайынғы цемент өндіру	тонна жылына	460,000
Табыстың жалпы өсуі	теңге	1,500,000
Қосымша сатылған цемент есебінен зауыттың пайдасы 10 % рентабельділікпен	теңге	150,000,000
ЕҚТ енгізуге дейін табиғи отынның қажетті көлемі	тонна жылына	166,060
ЕҚТ енгізілгеннен кейін табиғи отынның қажетті көлемі	тонна жылына	134,509	Бұл ретте табиғи отынға шығыс коэффициенті клинкер тоннасына 0,380-нен 0,3078 тоннаға дейін азаяды.
Табиғи отынды (көмірді) тұтынудан жалпы үнемдеу	теңге	315,514,000
НТҚ енгізуден кейінгі жалпы қосымша таза пайда	теңге	372,411,200	Қосымша пайда

ЕҚТ 10 үшін ұсынылып отырған мысал "қолжетімді" болып саналады – ол инвестицияны қажет етпейді, бұл ретте кірістер артып, өндіріс шығындары (клинкер/цемент) төмендейді, осылайша ЕҚТ мысалын енгізуден түсетін пайда жылына 372,4 миллион теңгені құрайды. 2021 жылға арналған баға деңгейі үшін.

	Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша "Цемент және әк өндірісі" анықтамалығына
	2-қосымша

Цемент өндірісінде түрлі әдістерді қолдану мысалдары В1 Жоғары белсенді аралас екі клинкерлі портландцемент алу техникасы

Белсенділігі жоғары аралас екі клинкерлі цементті алу технологиясы жоғары және төмен қанығу коэффициенттерімен белгілі бір қатынаста араласқан клинкерлерді ұсақ ұнтақтауға негізделген [74].

KН = 0,76 клинкер қосындылары бар KН = 0,91 клинкер негізіндегі аралас екі клинкерлі цементтің (АЕКЦ) беріктік қасиеттері B1 суретте көрсетілген.

В1-сурет. Аралас екі клинкерлі цементтің сығылуға беріктігі.

АЕКЦ алуға болады:

клинкерлерді KН = 0,91 және KН = 0,76 араластыру арқылы; әртүрлі сипаттамалары бар шламды бөлек дайындауды талап етеді;

кәдімгі шикі шламға 30 % қожды енгізу, кейіннен мұндай шламды пештердің бірінде күйдіру.

Шламның бір құрамындағы қожды қолдана отырып, АЕКЦ алу нұсқасы B2-суретте берілген.

Осы схема бойынша бірқатар цемент зауыттарында цементтің тәжірибелік партиясы шығарылды, бұл әдістің тиімділігін дәлелдеді.

Бұл технологияны қолданудың экологиялық әсері төмен негізді клинкерді күйдіру кезінде энергия шығынын азайту, СО₂шығарындыларын азайту,

В2 Цемент өндіру кезінде жылуды химиялық регенерациялау әдісін қолдану техникасы

Пештен шығатын клинкердің (ХЖР) химиялық жылуды регенерациялаудың мәні бастапқы отынды алдын ала эндотермиялық өңдеу үшін оның жылу құрамын пайдалану болып табылады, бұл ретте жоғары мөлшерде химиялық жинақталған жылу алады, сондай-ақ физикалық жылытылады [75].

В3 суретте құрғақ процесте айналмалы пештен шығатын клинкердің жылуын пайдалану үшін ХЖР әдісін қолданудың схемалық диаграммасы көрсетілген.

В3-сурет. Клинкердің жылуын химиялық регенерациялау келтіру әдісін жүзеге асыру схемасы

Цемент клинкерін өндіруге арналған шикізатты ретімен жылу алмастырғышта (ЖА), декарбонизаторда (Д) термиялық өңдеуден өткізеді, содан кейін айналмалы пеште (П) күйдіреді. Күйдірілген өнім - клинкер айналмалы пештен 1300 – 1400 °С температурада шығады және тоңазытқыш-реакторға (ТР) салқындатудың бірінші сатысына түседі, оған сондай-ақ табиғи газ және тотықтырғыш (су буы, көмірқышқыл газы немесе олардың шығатын пеш газдарынан қоспасы) беріледі. Температурасы 1000 °С синтезделген отын пештің және декарбонизатордың форсункаларына (Ф) түседі, осы форсункаларға жануға қажетті ауа мөлшері желдеткіштермен (Ж) беріледі. Циклон (Ц) ауаны клинкерлік тозаңнан бөлуге арналған. ТР үшін орнатылатын қоректендіргіш (Қ) клинкердің берілген қабатын ұстап тұру және ТР ауа соруды болғызбау үшін қызмет етеді. Берілген температураға дейін салқындатылған клинкер ТР-тен қоректендіргішке және одан әрі соңғы салқындату жүргізілетін дәстүрлі тоңазытқышқа (Т) түседі.

Отын мен ауаны жануға беру ерекшеліктеріне байланысты ХРТ әдісін қолдану тоңазытқыштың пеші мен шахтасының шығу бөлігіне өзгерістер енгізуді болжайды (В4-сурет).

Пештің 1 ыстық ұшы максималды қысқартылған диаметрмен жасалған, ал тоңазытқыш білігі ағызу құбырымен ауыстырылады. Барлық жану ауасы 2 форсунка арқылы беріледі.

Осыған байланысты пеште салқындату аймағы іс жүзінде жоқ, ал клинкерді салқындату тоңазытқыш- реакторда (ТР) 3 басталады.

ХРТ технологиясын қолдану отынның табиғи шығынын азайтуды қамтамасыз етеді, атмосфераға үш атомды газдардың (атап айтқанда, СО₂) шығарындыларын азайту мәселесін шешеді және отынның жану тиімділігін арттырады.

B3 Цемент өндірісінің дымқылды процесінде тиімді жылуды қалпына келтіру және қалдық газды тазарту техникасы

Айналмалы пештен шығатын газдарды тозаңнан арылту үшін арнайы скрубберді қолдану ұсынылады [76] (В5-сурет).

Бұл құрылғыны пайдалану ылғалдылығы жоғары болғандықтан, пештегі газдарды дымқылды өндіру әдісімен тазарту үшін тиімді. Бұл ретте жылуды тиімді пайдалануға, оның ішінде буланудың жасырын жылуына қол жеткізіледі және қатты бөлшектер су буының конденсация орталығына айналғандықтан, бұл аппаратта тозаң жинау тиімділігі 99,99 % жетеді, бұл өнеркәсіптік сынақтармен расталады.

Шығарылған газдардың жылуын өндірістік және тұрғын үй-жайларды жылыту үшін салқындатқыш ретінде қолданылатын таза суды жылыту үшін пайдалануға болады. Суды жеңіл қайнататын жылу тасымалдағышқа (пентан) ауыстырған кезде турбиналарда электр энергиясының қосымша мөлшерін өндіруге болады.

Аппаратта пайда болатын суспензия шламды дайындауға жіберіледі, бұл су ресурстарын, отынды үнемдеуді және қыста шламның қатып қалуын болғызбауды қамтамасыз етеді.

Ұсынылған технологияны қолданудың экологиялық әсері клинкерді күйдіруге энергия шығынын азайту және пештен тозаң шығарындыларын азайту болып табылады.

В4 Цемент өндіру үшін үйінді электрометаллургиялық қождарды пайдалану техникасы

Балқытылған қож бен бордың үйінді шұңқырында қабат-қабат шихтовкасын жасау ұсынылады, бұл қатардағы шикізат шламының КН-не жақын қоспаның қанығу коэффициентін алады [76].

Қожды қолданудың бұл әдісі бордың ішінара декарбонизациясын, клинкерді жағуға жылу шығынын азайтуды қамтамасыз етеді және жоғары КН бар қосымша шламды дайындауды болдырмайды. Болашақта алынған қож-бор-әк қоспасын цемент клинкерін алу үшін пештің суық бөлігінен қарапайым шикізат шламымен бірге беру керек.

Бұл әдісті іске асыру үшін В6-суретте көрсетілген технологиялық схема ұсынылады, оған сәйкес балқытылған қождың жылуын қолдана отырып, қож-бор шихтасын дайындау қож үйінділерінде де қамтамасыз етіледі.

Ол үшін балқытылған қож табиғи ылғалдылығы бар алдын ала ұсақталған бордың астындағы қабатына құйылуы керек. Бұл шихтаның қажетті химиялық құрамын қамтамасыз етеді, қожды салқындату кезінде борды кептіру және ішінара декарбонизациялауды қамтамасыз етеді. Алынған партия одан әрі магниттік барабанда темірді алып тастауға, айналмалы экранда фракциялауға және араластырғышта орташалауға ұшырайды, содан кейін цемент зауытына тасымалданады. Пешке жіберер алдында қож-бор-әк құрамдас бөлігі шламмен араластырғыш-ұнтақтағышта араластырылады.

Жоғары сапалы клинкер алу үшін қожды, әкті және шикі шламды біріктіріп пайдаланудың балама нұсқалары:

білікті ұсатқышта алдын ала ұсақталған әкті пештің суық бөлігінен қожбен және шламмен бірге беру (В7 сурет);

білікті ұсатқышта алдын ала ұсақталған әкті тізбекті перде үшін электр сүзгіштердің тозаңымен бірге беру қажет (В8 сурет);

білікті ұсатқышта алдын ала ұсақталған әкті тізбекті перде үшін қожбен бірге беру қажет (В9-сурет).

Бұл ретте әкті қатты күйдіру (1200 °С-тан жоғары, ұсталуы 1 сағаттан артық) және "күйдіру" немесе "әлсіз" күйдіру мүмкіндігін болдырмай, клинкердің күйежентектенуінің орташа дәрежесін қамтамасыз ету қажет.

Бұл технологияны қолданудың экологиялық әсері клинкерді күйдіруге энергия шығынын азайту, СО₂шығарындыларын азайту болып табылады.

В5 Цемент өндіру үшін карбидті әк, домна және фосфор қождарын пайдалану техникасы

Қазақстан Республикасында Теміртау қаласындағы зауыттарда портландцемент клинкерін және цементті тарту кезінде белсенді минералдық қоспаны алу үшін шикізат ретінде пайдалану үшін қызығушылық тудыратын өнеркәсіптің көп тонналы қалдықтарының бірнеше түрі түзіледі. Бұл домна пешінің қожы, карбидті әк, күл-қож қалдықтары және т. б.

Карбидті үлпек әк – карбид-ацетилен өндірісінің жанама өнімі болып табылады және Теміртау қаласындағы Қарағанды синтетикалық каучук зауытында түзіледі.

Al₂O₃, Fe₂O₃, SiO₂қоспалары бар Ca (OH)₂массасында болатын карбидті әктің ылғалдылығы ~ 8 % жоғары. Бір жарым оксидтер (Al₂O₃+ Fe₂O₃) 1,5 – 3 %, ферросиликаттар түріндегі темірдің қосылуы - 0,5 % құрайды.

Зерттеу барысында карбидті әктің, түйіршікті домна пешінің және фосфор қождарының шикізаты жақсы сіңірілетін қасиетке ие екендігі анықталды. KN = 0,67 кезінде клинкер түзілу процестері 1200 °C аяқталады. Неғұрлым жоғары негізді шикізат қоспалары KN = 0,90 - 0,95 1300 – 1350 °C температурада жағу үшін жеткілікті, бұл қосылған қоспалар мен фосфор қождарының компоненттерінің тиімді минералдандырғыш әрекетіне байланысты.

Құрамында 45 – 67 % СаО бар карбидті әк пен түйіршікті фосфордан немесе домна қождарынан цемент алудың әзірленген техникасы әксіз шикізат қоспаларын алуға мүмкіндік береді. Әктастарды алу, ұсақтау және сақтау, саз компонентін алу және жұмсарту қажеттілігі жойылады [38].

Шикізат қоспасында кальций карбонатының толық болмауы жылуды көп тұтынумен жүретін СаСО₃диссоциациясының эндотермиялық процесінің қажеттілігін жояды. Дымқылды өндіріс процесінде сазды пластмассасыз қожбен және карбидті әкпен ауыстыру шикі тұнбаның ылғалдылығының 5 – 10 %-ға төмендеуіне әкеледі, бұл атмосфераға шығарылатын түтін газдарының көлемін азайтады, оларды тазалауды жеңілдетеді, атмосфераны жақсартуға және шламды кептіру үшін отын шығынын азайтуға әсер етеді. Сонымен қатар фосфор қождары және қосылған минерализатор клинкер түзілу процестерін күшейтеді, клинкердің синтезденуін жылдамдатады, отын шығынын азайтады, клинкерді күйдіру температурасы 1250 – 1300 °C құрайды.

В6 Цемент өндіру үшін әктас пен фосфор қождарын ұсақтау қалдықтарын пайдалану техникасы

Әктас ұсақталғаннан және байытылғаннан кейін пайда болған қалдық 0 – 15 мм дисперсиямен сипатталады, бұл оны ұнтақтау сатысын қоспағанда, шикізат диірмендеріне ұнтақтауға бағыттауға мүмкіндік береді.

Әктас қалдықтарын қолдана отырып, технологиялық схемалардың екі нұсқасы жасалды:

I нұсқа – ресурсты үнемдейтін технология. "Әктас қалдықтары + лесс + өртенділер" шикізат қоспасы дымқыл ұнтақтауға ұшырайды. Ылғалдылығы 37 % шлам т – 1450 °C кезінде пеште күйдіріледі (В10-сурет).

II нұсқа – Энергия және ресурс үнемдеуші технология. Ылғал ұнтақтауға үйіндіден келетін әктас қалдықтары және өртенді жатады. Шлам 32 % ылғалдылықпен дайындалады. Барлық фосфоқож (18,5 %) пештің суық бөлігінен беріледі. Бұл ретте күйдірілетін массаның жалпы ылғалдылығы 26 % құрайды. Әктас-фосфор-қож (ӘФҚ) қоспаларында клинкер түзу процестерінің аяқталуы 1300 – 1350 °C. Әктасты өндіру және ұсақтау сатылары екі технологиялық схемада да жоқ (В11-сурет).

Өндірістің ұсынылып отырған энергия және ресурс үнемдеуші технологиялары құрғақ тәсілдің көптеген кемшіліктерінен айырылған және клинкер өндірудің екі дәстүрлі тәсілінің де бірқатар артықшылықтары бар.

1. Айналмалы пешке 20 – 30 % балқымалы емес фосфор қожын енгізу қатты минералдану әсерін тигізеді, ылғалды тәсілмен салыстырғанда жылу мен отын шығынын 30 - 40 %-ға төмендетеді, пештің өнімділігін 20 – 30 % -ға арттырады. Клинкердің пісу температурасы 1300 °C дейін төмендейді. Бұл ретте ұсынылған тәсіл бойынша жылу шығыны 3300 - 3700 кДж/кг клинкерді құрайды, шартты отынның үлестік шығыны 115 - 125 кг/т клинкерді құрайды (құрғақ тәсілге ұқсас).

2. Сазды дайындау бөлімін пайдалану қажеттілігі жойылды. Саз шұңқырын әзірлеу, құрғақ әдіспен сазды тасымалдау, кептіру және ұнтақтау, ал сазды плиталарды дымқылды әдіспен өңдеу қажеттілігі жойылады, саз шөгінділерін сақтауға және гомогенизациялауға арналған резервуарларды және барлық тиісті қосалқы және мөлшерлегіш жабдықтарды салу қажеттілігі жойылды. жойылды.

3. Фосфор қожын пешке ұнтақталмаған күйде түйіршіктелген қож немесе ұсақ қиыршық тас түрінде береді. Нәтижесінде шикізат цехының қуаттылығы тек әктас шикізаты шламын ұсақ ұнтақтауға есептелген. Бұл шикі шихтаны ұнтақтау, оны бассейндер мен пештерге тасымалдау, шламды гомогенизациялау үшін күрделі шығындарды, жабдық шығындарын және энергия шығынын 20 – 30 %-ға азайтады.

4. Ұсынылған энергия үнемдеу әдісінде түтін газдарының көлемі азаяды, өйткені отын шығыны дымқылды әдіспен салыстырғанда 30 – 40 %-ға азаяды. Фосфо-қож шикізат қоспасына СаСО₃карбонаттарын емес, СаО түріндегі кальций оксидтерінің 8 – 20 %-ын енгізеді.

Бұл түтін газының жалпы көлемін және ондағы СО₂мөлшерін азайтады.

5. Әктас шламын дайындауға арналған су шығыны дымқыл әдіске қарағанда 1,5 - 2 есе төмен болады, бұл әктастың ылғал қажеттілігінің төмендеуіне, шлам сұйылтқыштарын қолдануға және шикізат цехына фосфор қожының 20 %-ын айналып өтіп, пешке жіберуге байланысты.

В соответствии с пунктом 6 статьи 113 Экологического кодекса Республики Казахстан Правительство Республики Казахстан ПОСТАНОВЛЯЕТ:

Утвердить прилагаемый справочник по наилучшим доступным техникам "Производство цемента и извести".

2. Настоящее постановление вводится в действие со дня его подписания.

Премьер-Министр
Республики Казахстан

А. Смаилов

Утвержден
постановлением Правительства
Республики Казахстан
от 24 октября 2023 года № 941

Справочник
по наилучшим доступным техникам
"Производство цемента и извести"

4.1.6. Оптимизация работы печи и параметров, влияющих на образование и выбросы NOx, SO2 и CO, в зависимости от процессов в печи (мокрый, длинные сухие печи, сухой с циклонными теплообменниками/ декарбонизатором)

4.1.7. Техники предотвращения и/или уменьшения выбросов металлов

4.1.8. Техники предотвращения и/или сокращения выбросов СО и несгоревших углеводородов в цементных печах - предотвращение выбросов CO

4.1.8.1. Выбросы СО

4.1.8.2. Выбросы ООУ (ЛОС)

4.1.8.3. Проскок СО

4.1.9. Методы предотвращения и / или сокращения выбросов CO и несгоревших углеводородов (ООУ) в печи для обжига извести

4.1.9.1. Выбросы СО

4.1.9.2. Выбросы ООУ

4.1.9.3. Отключение электрофильтров

4.1.10. Выбросы CO2 от печей для обжига клинкера и извести

4.1.10.1. Клинкерные печи

4.1.10.2. Печи для обжига извести

4.2. Работы, связанные с пылью: техники хранения и складирования опасных и сыпучих материалов

4.3. Потребление воды и методы сокращения сбросов в наземные и водные объекты/ потоки

4.3.1. Водопотребление при производстве цемента

4.3.2. Водопотребление при производстве извести

4.4. Техники контроля загрязнения земли/почвы и управления отходами

4.4.1. Методы управления отходами на объектах цементной промышленности

4.4.2. Техники контроля загрязнения почвенного покрова

4.5. Техники управления и снижения уровня шумового воздействия

4.5.1. Снижение уровня шумового воздействия при производстве цемента

4.5.2. Снижение уровня шумового воздействия при производстве извести

4.6. Техники снижения уровня запаха

4.7. Система экологического менеджмента

4.7.1. Контроль качества сырья и топлива, параметры контроля для разных типов топлива

4.7.2. Производственный экологический контроль

4.7.2.1. Производственный контроль в области охраны атмосферного воздуха

4.7.2.2. Производственный контроль в области охраны и использования водных ресурсов

4.7.2.3. Производственный контроль в области обращения с отходами

4.7.2.4. Непрерывный производственный контроль

4.8. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность)

4.8.1. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность) при производстве цемента

4.8.1.1. Снижение потребления тепловой энергии

4.8.1.2. Снижение потребления электрической энергии

4.8.2. Снижение потребления энергии при производстве извести

4.8.2.1. Снижение потребления тепловой энергии

4.8.2.2. Снижение потребления электрической энергии

4.9. Использование отходов

4.9.1. Общие аспекты

4.9.2. Использование отходов в качестве сырьевых материалов

4.9.3. Использование отходов в качестве топлива

4.9.3.1. Виды отходов, которые могут быть использованы в качестве топлива

4.9.3.2. Твердые отходы, которые могут быть использованы в качестве топлива

4.9.3.3. Жидкие отходы, которые могут быть использованы в качестве топлива

4.9.3.4. Требования по качеству отходов и входной контроль

4.9.3.5. Концентрация металлов в отходах

4.9.3.6. Складирование и транспортировка отходов

5. Техники, которые рассматриваются при выборе наилучших доступных техник

5.1. Техники, которые рассматриваются при выборе НДТ, производстве цемента

5.1.1. Потребление электроэнергии путем применения отдельно или совместно следующих технических решений:

5.1.2. Снижение/минимизация расхода тепла путем применения объединенных технических решений

5.1.3. Использование отходов в качестве альтернативного топлива и / или в качестве альтернативного сырья при производстве цемента

5.1.4. Экологический менеджмент

5.1.5. Мониторинг

5.1.6. Шум

5.1.7. Оптимизация управления производственным процессом

5.1.8. Технические решения по операциям, связанным с пылевыделением (неорганизованные источники выбросов пыли)

5.1.9. Электрофильтры

5.1.10. Рукавные фильтры

5.1.11. Гибридные фильтры

5.1.12. Охлаждение зоны горения (пламени) для снижения выбросов NOx

5.1.13. Горелки с низким образованием NO_x

5.1.14. Сжигание топлива в средней части печи для снижения выбросов NOx

5.1.15. Добавление минерализаторов для улучшения спекаемости сырьевой смеси (минерализация клинкера для снижения выбросов NOx)

5.1.16. Оптимизация процесса обжига для снижения выбросов NOx

5.1.17. Постадийное сжигание топлива

5.1.18. Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота (SNCR)

5.1.19. Селективное каталитическое восстановление оксидов азота (SCR)

5.1.20. Добавление сорбента

5.1.21. Мокрый скруббер

5.1.22. Снижение выбросов оксида углерода и проскоков СО

5.1.23. Выбросы органических углеводородов

5.1.24. Производственные потери / отходы

5.2. Техники, которые рассматриваются при выборе НДТ, производстве извести

5.2.1. Оптимизация процесса управления

5.2.2. Снижение расхода электроэнергии на обжиг при производстве извести

5.2.3. Снижение расхода тепла на обжиг при производстве извести

5.2.4. Использование отходов в качестве альтернативного топлива при производстве извести

5.2.5. Техники по операциям, связанным с пылевыделением

5.2.6. Снижение выбросов пыли при хранении сыпучих материалов и штабелей

5.2.7. Электрофильтры

5.2.8. Рукавные фильтры

5.2.9. Влажное пылеудаление

5.2.10. Центробежные сепараторы/циклоны

5.2.11. Оптимизация технологического процесса

5.2.12. Ступенчатая подача воздуха

5.2.13. Горелки с низким образованием NO_x

5.2.14. Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота (SNCR)

5.2.15. Снижение выбросов SO₂

5.2.16. Снижение выбросов СО и проскоки

6. Заключение, содержащее выводы по наилучшим доступным техникам

6.1. Общие заключения по НДТ

6.1.1. Система экологического менеджмента

6.1.2. Шум

6.2. Заключения по НДТ для цементной промышленности

6.2.1. Общие основные техники

6.2.2. Мониторинг

6.2.3. Потребление энергии и выбор техники

6.2.3.1. Выбор техники

6.2.3.2. Тепловая энергия

6.2.4. Использование отходов

6.2.4.1. Контроль качества отходов

6.2.4.2. Загрузка отходов в обжиговую печь

6.2.4.3. Меры безопасности при использовании опасных отходов

6.2.5. Выбросы пыли

6.2.5.1. Неорганизованные выбросы пыли

6.2.5.2. Организованные выбросы при операциях с образованием пыли

6.2.5.3. Выбросы пыли при обжиге

6.2.5.4. Выбросы пыли в процессах охлаждения и помола

6.2.6. Газообразные выбросы

6.2.6.1. Выбросы NO_x

6.2.6.2. Выбросы SO₂

6.2.6.3. Выбросы СО и проскоки СО

6.2.6.3.1. Снижение проскоков СО

6.2.6.3.2. Выбросы органических углеводородов (ООУ/ЛОС)

6.2.6.4. Выбросы полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов (ПХДД и ПХДФ)

6.2.6.5. Выбросы металлов

6.2.6.6. Снижение выбросов газообразных хлоридов и фторидов HCl и HF

6.2.7. Технологические потери/отходы

6.3. Заключения по НДТ для производства извести

6.3.1. Основные технические решения

6.3.2. Мониторинг

6.3.3. Потребление энергии

6.3.4. Расход известняка

6.3.5. Выбор топлива

6.3.5.1. Использование топливных отходов

6.3.5.1.1. Контроль качества отходов

6.3.5.1.2. Загрузка отходов в печь

6.3.5.2. Техника безопасности при утилизации опасных отходов

6.3.6. Выбросы пыли

6.3.6.1. Неорганизованные выбросы пыли

6.3.6.2. Организованные выбросы при операциях с образованием пыли, кроме процессов обжига в печи

6.3.6.3. Выбросы пыли при процессах обжига в печи

6.3.7. Газообразные соединения

6.3.7.1. Основные технические решения для снижения выбросов газообразных соединений

6.3.7.2. Выбросы NO_x

6.3.7.3. Выбросы SO_x

6.3.7.4. Выбросы СО, проскоки СО

6.3.7.4.1. Выбросы СО

6.3.7.4.2. Снижение проскоков СО

6.3.7.5. Выбросы органических углеводородов

6.3.8. Производственные потери/отходы

7. Перспективные техники

7.1. Перспективные техники производства цемента

7.2. Перспективные техники в известковой промышленности

7.2.1. Обжиг в кипящем слое

7.2.2. Обжиг во взвешенном состоянии/ подогреватель во взвешенном состоянии

7.2.3. Дожигание дымовых газов шахтных пересыпных печей

8. Дополнительные комментарии и рекомендации

Библиография

Список схем/рисунков

Рисунок 1.1	Экспорт – импорт цемента в Казахстан за 8 месяцев 2020 г.
Рисунок 1.2	Карта расположения цементных заводов Республики Казахстан
Рисунок 1.3	Структура измельченного гранулированного доменного шлака (а) и золы уноса каменного угля (б)
Рисунок 1.4	Схема производства цемента по энерго- и ресурсосберегающей технологии с использованием отходов угледобычи, тефритобазальта и свинцового шлака
Рисунок 1.5	Список стран по производству цемента
Рисунок 1.6	Структура мощностей на мировом цементном рынке в 2016 г., млн. т по данным аналитиков Ernst&Young
Рисунок 1.7	Потребление цемента в странах ЕАЭС
Рисунок 1.8	Экспорт цемента по странам ЕАЭС
Рисунок 1.9	Импорт цемента по странам ЕАЭС
Рисунок 1.10	Производство цементного клинкера и цемента в Республике Казахстан
Рисунок 1.11	График удельных показателей потребления тепла при обжиге клинкера
Рисунок 1.12	График удельных показателей потребления тепла
Рисунок 2.1	Этапы оценки экономической эффективности внедрения и эксплуатации техники
Рисунок 3.1	Технологическая схема мокрого способа
Рисунок 3.2	Печь сухого способа производства с циклонными теплообменниками и декарбонизатором
Рисунок 3.3	Затраты материала и выброс отходящих газов в окружающую среду при мокром и сухом способах производств на тонну клинкера
Рисунок 3.4	Материальный баланс печи сухого способа
Рисунок 3.5	Добыча известняка на карьере
Рисунок 3.6	Бурение скважин на карьере известняка ТОО "Жамбыл Цемент"
Рисунок 3.7	Ленточный транспортер длиной 2800 м для доставки известняка и глинистого сланца с карьера в ТОО "Жамбыл Цемент"
Рисунок 3.8	Погрузка известняка ковшевым погрузчиком и экскаватором
Рисунок 3.9	Схемы дробилок различного типа
Рисунок 3.10	Щековая дробилка СМД – 60А
Рисунок 3.11	Молотковая однороторная дробилка СМД- 98А
Рисунок 3.12	Первичное усреднение компонентов
Рисунок 3.13	Круглый усреднительный склад, установленный в АО "Шымкент цемент"
Рисунок 3.14	Тарельчато-валковая мельница
Рисунок 3.15	Мельница Loesche для тонкого помола сырья
Рисунок 3.16	Мощность привода и производительность сырьевых мельниц Loesche
Рисунок 3.17	Система измельчения фирмы Полизиус
Рисунок 3.18	Двухроторная ударно-отражательная дробилка-сушилка фирмы "Хацемаг"
Рисунок 3.19	Схема трубной мельницы с проходным сепаратором
Рисунок 3.20	Болтушки для размучивания мягких пород
Рисунок 3.21	Схема управления процессом помола шлама в шаровой мельнице
Рисунок 3.22	Общий вид вертикального шламбассейна
Рисунок 3.23	Порционный способ корректирования шлама
Рисунок 3.24	Общий вид горизонтального шламбассейна
Рисунок 3.25	Степень усреднения сырья на различных технологических переделах
Рисунок 3.26	Силос сырьевой муки
Рисунок 3.27	Принцип усреднения сырьевой муки в силосе
Рисунок 3.28	Принцип работы газовой горелки Pyro-Jet фирмы KHD
Рисунок 3.29	Горелка Руrо-Jet для сжигания смеси угля и мазута
Рисунок 3.30	Вращающаяся печь мокрого способа производства
Рисунок 3.31	Схема печи мокрого способа производства
Рисунок 3.32	Печь с циклонным теплообменником
Рисунок 3.33	Параметры газового и материального потока в печной системе с циклонными теплообменниками
Рисунок 3.34	Современная печь с декарбонизатором
Рисунок 3.35	Схема печного агрегата с циклонным теплообменником и декарбонизатором типа PYROCLON-R
Рисунок 3.36	Схема колосникового двухступенчатого переталкивающего холодильника типа "Волга"
Рисунок 3.37	Принципиальная схема холодильника PYROFLOOR
Рисунок 3.38	SF холодильник с поперечиной
Рисунок 3.39	Круглые, без центральной опоры клинкерные склады
Рисунок 3.40	Бетонные цилиндрические склады клинкера
Рисунок 3.41	Трубная мельница
Рисунок 3.42	Расход электроэнергии по отдельным агрегатам при замкнутой схеме помола цемента
Рисунок 3.43	Принцип работы пресс-валкового измельчителя
Рисунок 3.44	Автоцементовоз и вагон-хоппер для транспортировки цемента
Рисунок 3.45	Технологическая схема производства строительной извести
Рисунок 3.46	Завод по производству строительной извести
Рисунок 3.47	Технологическая схема производства крупнокусковой, мелкокусковой строительной извести и известняковой муки
Рисунок 3.48	Разделение шахтной печи на зоны (а) и изменение температурного режима (б)
Рисунок 3.49	Шахтные известеобжигательные печи
Рисунок 3.50	Подогреватель известняка фирмы "Полигон" (Германия)
Рисунок 3.51	Выбросы пыли на цементных заводах РК: предприятия мокрого (а) и сухого (б) способов производства
Рисунок 3.52	Выбросы оксидов азота NOx на цементных заводах РК: предприятия мокрого (а) и сухого (б) способов производства
Рисунок 3.53	Выбросы оксида серы SO2 на цементных заводах РК: предприятия мокрого (а) и сухого (б) способов производства
Рисунок 4.1	Влияние температуры на улетучивание / улавливание серы по [52]
Рисунок 4.2	Циркуляция сульфатов в печной системе по [52]
Рисунок 4.3	Снижение выбросов SO2 – преимущества и недостатки методов мокрого скруббера и добавление абсорбента по [52]
Рисунок 4.4	Образование NOx при высокой температуре (зона горения с температурой >1200 °C) с атмосферным N2, O и OH по [52]
Рисунок 4.5	Образование топливных NOx и термических NOx в печах сухого способа производства с циклонным теплообменником и декарбонизатором по [52]
Рисунок 4.6	Применение различных технических решений по снижению выбросов оксидов азота [53]
Рисунок 4.7	Принцип селективного некаталитического восстановления (SNCR) по [2]
Рисунок 4.8	Эффективность снижения при использовании мочевины и аммиака
Рисунок 4.9	Оптимизация расхода мочевины/аммиака при использовании SNCR
Рисунок 4.10	Методы SCR с низким (а) и высоким (б) содержанием пыли
Рисунок 4.11	Оптимизация работы печи и параметров, влияющих на образование и выбросы NOx, SO2 и CO
Рисунок 4.12	Основные потоки воды на цементно-известковом заводах
Рисунок 4.13	Схема выработки электрической энергии
Рисунок 4.14	Структура потребления энергии на цементном предприятии
Рисунок 4.15	График экономии энергии при использовании системы управления мощностью вентилятора
Рисунок 4.16	Рациональные схемы применения минеральных отходов при различных способах производства клинкера
Рисунок 4.17	Технологическая линия получения портландцементного клинкера со специальным реактором для сжигания различных отходов
Рисунок 4.18	Альтернативные материалы, применяемые на заводе комбинированного способа в Lägerdorf (Германия)
Рисунок 4.19	Рациональный способ подачи отходов при сухом и мокром способах производства
Рисунок 4.20	Эффективность применения минеральных и горючих техногенных материалов
Рисунок 4.21	Система с вихревой камерой PYROTOP, обеспечивающая полное сгорание отходов, применяемых в качестве топлива
Рисунок 4.22	Виды отходов, которые могут быть использованы в качестве альтернативного топлива по [2]
Рисунок 7.1	Печь кипящего слоя
Рисунок 7.2	Печь кипящего слоя
Рисунок 7.3	Пример технологической схемы обработки дымовых газов

Список таблиц

Таблица 1.1	Объемы производства цемента в Республике Казахстан за 2016 – 2020 гг.
Таблица 1.2	Экспорт цемента из Казахстана в 2020 году
Таблица 1.3	Отгрузка потребителям цемента и извести, производство клинкера в 2020 г. по регионам Республики Казахстан
Таблица 1.4	Отгрузка потребителям извести в 2016 - 2020 г.
Таблица 1.5	Объемы производства извести по областям Республики Казахстан в 2020 г.
Таблица 1.6	Объекты по видам технологического процесса, сроку эксплуатации, производственным мощностям
Таблица 1.7	Объекты по производству цемента по производственным мощностям
Таблица 1.8	Объекты по производству цемента по видам выпускаемой продукции
Таблица 1.9	Ассортимент выпускаемой продукции по объектам
Таблица 1.10	Химический состав природного сырья
Таблица 1.11	Предельные значения содержания вредных и нежелательных оксидов в сырьевой шихте и клинкере
Таблица 1.12	Среднее содержание металлов в различных типах глин и известняков
Таблица 1.13	Ориентировочное содержание различных металлов в отходах
Таблица 1.14	Природные сырьевые материалы и техногенные продукты, используемые на заводах Казахстана для получения клинкера и цемента
Таблица 1.15	Объемы образованных неопасных отходов за 2017 - 2019 гг. по Республике Казахстан (тыс. т)
Таблица 1.16	Состав доменного гранулированного шлака
Таблица 1.17	Усредненный химический состав доменных, электротермофосфорных и сталеплавильных шлаков
Таблица 1.18	Выход и использование отходов в России
Таблица 1.19	Химический состав альтернативного сырья и отходов промышленности, пригодных для получения клинкера и цемента
Таблица 1.20	Требования к карбонатным породам для производства извести
Таблица 1.21	Влияние состава и концентрации примесей на наименование извести
Таблица 1.22	Данные по удельному показателю теплопотребления при производстве клинкера
Таблица 1.23	Удельное потребление электроэнергии предприятиями Казахстана
Таблица 1.24	Текущие концентрации загрязняющих веществ на предприятиях отрасли
Таблица 3.1	Показатели мокрого и сухого способов производства цемента
Таблица 3.2	Технические характеристики вращающихся печей мокрого способа Республики Казахстан
Таблица 3.3	Технические характеристики шахтных печей ТОО "Sas-Tobe Technologies"
Таблица 4.1	Обзор технических решений для контроля выбросов пыли в цементном производстве
Таблица 4.2	Обзор технических решений для контроля выбросов пыли на известковых заводах
Таблица 4.3	Технические решения для снижения выбросов NOx, применяемые при производстве цемента
Таблица 4.4	Факторы, влияющие на выбросы СО₂ из известеобжигательных печей различного типа
Таблица 4.5	Рекомендации по организации регулярного мониторинга и измерения параметров и выбросов
Таблица 4.6	Контролируемые показатели и методики выполнения измерений для промышленных выбросов и воздуха рабочей зоны
Таблица 4.7	Удельные расходы топлива и тепла на обжиг клинкера для печей различного размера и способов производства
Таблица 4.8	Методы снижения расхода тепла на обжиг клинкера при сухом способе производства
Таблица 4.9	Методы снижения расхода тепла на обжиг клинкера при мокром способе производства
Таблица 4.10	Стоимость частотного регулятора без учета проектных и монтажных работ для двигателей различной мощности
Таблица 4.11	Эффективность использования многовалковой дробилки для клинкера
Таблица 4.12	Удельный расход теплоты и условного топлива для получения извести
Таблица 4.13	Основные методы снижения потребления топливных ресурсов при производстве извести
Таблица 4.14	Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести печами разного типа (конструкции)
Таблица 4.15	Список отходов, классифицированных по их химическому составу, которые могут быть использованы в качестве сырьевых материалов в цементных печах
Таблица 4.16	Эффективность применения техногенных материалов
Таблица 4.17	Различные типы отходов, которые могут быть использованы как топливо для вращающихся печей
Таблица 4.18	Характеристики теплотворной способности и зольности видов топлива из опасных и не опасных отходов
Таблица 4.19	Примеры разрешительных критериев (максимальные значения) для веществ в отходах (альтернативные виды топлива) на цементных заводах Австрии по [72]
Таблица 4.20	Примеры критериев разрешений (средние значения и 80 -й процентиль) для веществ в отходах (альтернативные виды топлива) на цементных заводах Австрии по [71]
Таблица 5.1	Технологические показатели для НДТ
Таблица 5.2	Условия применимости основных техник
Таблица 5.3	Технологические показатели
Таблица 5.4	Условия применимости основных техник
Таблица 5.5	Удельный расход электроэнергии
Таблица 5.6	Технологические показатели
Таблица 5.7	Перечень отходов, которые могут использоваться в качестве топлива, применяемые в различных печах по
Таблица 6.1	Уровни энергопотребления для новых и реконструируемых заводов, использующих печи, работающие по сухому способу, с многоступенчатым теплообменником и декарбонизатором в соответствии с НДТ
Таблица 6.2	Технологические показатели выбросов пыли из с отходящими печными газами, соответствующие НДТ, при производстве цемента
Таблица 6.3	Технологические показатели выбросов NOх, соответствующие НДТ, с отходящими печными газами/ теплообменника/ декарбонизатора при производстве цемента
Таблица 6.4	Технологические показатели проскока NН3, соответствующие НДТ, из отходящих из печи/ теплообменника/ декарбонизатора газах при использовании селективного некаталитического восстановления (SNCR)
Таблица 6.5	Технологические показатели выбросов SOx, соответствующие НДТ, с отходящими печными газами/ теплообменника/ декарбонизатора при производстве цемента
Таблица 6.6	Технологические показатели выбросов металлов из печей в цементной промышленности при использовании НДТ
Таблица 6.7	Технологические показатели выбросов HCl и HF, соответствующие НДТ
Таблица 6.8	Уровни потребления тепловой энергии при производстве извести и доломитовой извести, соответствующие НДТ
Таблица 6.9	Технологические показатели выбросов пыли из отходящих газов при процессах обжига в печи, соответствующие НДТ
Таблица 6.10	Технологические показатели выбросов NOX отходящих газов при процессах обжига в печи при производстве извести, соответствующие НДТ
Таблица 6.11	Технологические показатели выбросов SOx отходящих газов при процессах обжига в печи при производстве извести, соответствующие НДТ
Таблица 6.12	Технологические показатели выбросов СО из отходящих газов при процессах обжига в печи при производстве извести, соответствующие НДТ
Таблица 6.13	Технологические показатели выбросов металлов из печей в известковой промышленности при использовании НДТ
Таблица 7.1	Состав дымовых газов по результатам мониторинга в течение нескольких часов

Глоссарий

Настоящий глоссарий предназначен для облегчения понимания информации, содержащейся в настоящем справочнике по наилучшим доступным техникам "Производство цемента и извести" (далее – справочник по НДТ). Определения терминов в этом глоссарии не являются юридическими определениями (даже если некоторые из них могут совпадать с определениями, приведенными в нормативных правовых актах Республики Казахстан).

Термины и их определения

В настоящем справочнике по НДТ используются следующие термины:

технологические показатели эмиссий, связанные с применением наилучших доступных техник	-	диапазон технологических показателей эмиссий (концентраций загрязняющих веществ), которые могут быть достигнуты при нормальных условиях эксплуатации объекта с применением одной или нескольких наилучших доступных техник, описанных в заключении по наилучшим доступным техникам, с учетом усреднения за определенный период времени и при определенных условиях;
справочник по наилучшим доступным техникам	-	документ, разработанный для определенных видов деятельности и включающий уровни эмиссий, объемы образования, накопления и захоронения основных производственных отходов, уровни потребления ресурсов и технологические показатели, связанные с применением наилучших доступных техник, а также заключения, содержащие выводы по наилучшим доступным техникам, и любые перспективные техники;
комплексный подход	-	подход, учитывающий более, чем одну природную среду. Преимущество данного подхода состоит в комплексной оценке воздействия предприятия на окружающую среду в целом. Это уменьшает возможность простого переноса воздействия с одной среды на другую без учета последствий для такой среды. Комплексный (межкомпонентный) подход требует серьезного взаимодействия и координации деятельности различных органов (ответственных за состояние воздуха, воды, утилизацию отходов и т.д.);
окружающая среда	-	совокупность окружающих человека условий, веществ и объектов материального мира, включающая в себя природную среду и антропогенную среду;
воздействие на окружающую среду	-	любое отрицательное или положительное изменение в окружающей среде, полностью или частично являющееся результатом экологических аспектов организации;
загрязнение окружающей среды	-	присутствие в атмосферном воздухе, поверхностных и подземных водах, почве или на земной поверхности загрязняющих веществ, тепла, шума, вибраций, электромагнитных полей, радиации в количествах (концентрации, уровни), превышающих установленные государством экологические нормативы качества окружающей среды;
основные производственные отходы	-	наиболее значимые для конкретного вида производства или технологического процесса отходы, с помощью которых возможно оценить значение основного негативного воздействия на окружающую среду;
анализ жизненного цикла	-	термин "анализ жизненного цикла" употребляется для обозначения анализа воздействия продукта или изделия на окружающую среду на протяжении его жизненного цикла. Анализ жизненного цикла предназначен для оценки суммарного воздействия продукта на окружающую среду в течение всего жизненного цикла этого продукта, то есть, включая сырье, производство, использование, возможную рециркуляцию или повторное использование, а также последующую утилизацию продукта;
технологические нормативы	-	экологические показатели, устанавливаемые в комплексном экологическом разрешении в виде: 1) предельного количества (массы) маркерных загрязняющих веществ на единицу объема эмиссий; 2) количества потребления электрической и (или) тепловой энергии, иных ресурсов в расчете на единицу времени или единицу производимой продукции (товара), выполняемой работы, оказываемой услуги;
экологическое разрешение	-	документ, удостоверяющий право индивидуальных предпринимателей и юридических лиц на осуществление негативного воздействия на окружающую среду и определяющий экологические условия осуществления деятельности;
эмиссия	-	поступление загрязняющих веществ, высвобождаемых от антропогенных объектов, в атмосферный воздух, воды, на землю или под ее поверхность.

Предисловие

Краткое описание содержания справочника по наилучшим доступным техникам: взаимосвязь с международными аналогами

Справочник по НДТ разработан в целях реализации Экологического кодекса Республики Казахстан (далее – Экологический кодекс) в рамках реализации бюджетной программы Министерства экологии и природных ресурсов Республики Казахстан 044 "Содействие ускоренному переходу Казахстана к зеленой экономике путем продвижения технологий и лучших практик, развития бизнеса и инвестиций".

При разработке справочника по НДТ учтены наилучший мировой опыт и аналогичный и сопоставимый справочный документ Европейского союза по наилучшим доступным техникам "Справочный документ по НДТ для производства цемента, извести и оксида магния" (Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Production of Cement, Lime and Magnesium Oxide), официально применяемый в государствах, являющихся членами Организации экономического сотрудничества и развития, с учетом необходимости обоснованной адаптации к климатическим, экономическим, экологическим условиям и сырьевой базе Республики Казахстан, обуславливающим техническую и экономическую доступность наилучших доступных техник в области применения.

Технологические показатели, связанные с применением одной или нескольких в совокупности наилучших доступных техник для технологического процесса, определены технической рабочей группой по разработке справочника по НДТ.

Текущее состояние эмиссий в атмосферу от промышленных предприятий отрасли составляет порядка 36 234 тонн в год. Готовность отрасли к переходу на принципы НДТ составляет порядка 50 % при несоответствии уровням эмиссий, установленным в сопоставимых справочных документах Европейского союза.

При переходе на принципы НДТ прогнозное сокращение эмиссий в окружающую среду составит 35 %, или снижение порядка 12 682 тонн в год.

Предполагаемый объем инвестиций 39,4 млрд. тенге. Внедрение НДТ предусматривает индивидуальный подход к выбору НДТ с учетом экономики конкретного предприятия и готовности предприятия к переходу на принципы НДТ, выбора страны производителя НДТ, мощностных показателей, габаритов НДТ и степени локализации НДТ.

Модернизация производственных мощностей с применением современных и эффективных техник будет способстовать ресурсосбережению и оздоровлению окружающей среды до соотвествующих уровней, отвечающих эмиссиям стран Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР).

Информация о сборе данных

Для разработки справочника информация о технологических показателях выбросов, сбросах, образовании отходов, технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве цемента и извести в Республике Казахстан, была собрана в процессе проведения комплексного технологического аудита (далее – КТА), правила проведения которого включаются в правила разработки, применения, мониторинга и пересмотра справочников по наилучшим доступным техникам. Перечень объектов для КТА утвержден технической рабочей группой по разработке справочника по НДТ.

Взаимосвязь с другими справочниками по НДТ

Справочник по НДТ является одним из серии разрабатываемых в соответствии с требованием Экологического кодекса справочников по НДТ:

1) сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии;

2) переработка нефти и газа;

3) производство неорганических химических веществ;

4) производство цемента и извести;

5) энергетическая эффективность при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности;

6) производство меди и драгоценного металла - золота;

7) производство цинка и кадмия;

8) производство свинца;

9) производство чугуна и стали;

10) производство изделий дальнейшего передела черных металлов;

11) добыча нефти и газа;

12) добыча и обогащение железных руд (включая прочие руды черных металлов);

13) добыча и обогащение руд цветных металлов (включая драгоценные);

14) утилизация и обезвреживание отходов;

15) добыча и обогащение угля;

16) мониторинг эмиссий загрязняющих веществ в атмосферный воздух и водные объекты;

17) утилизация и удаление отходов путем сжигания;

18) производство титана и магния;

19) производство алюминия;

20) производство ферросплавов;

21) очистка сточных вод централизованных систем водоотведения населенных пунктов;

22) производство продукции тонкого органического синтеза и полимеров.

Справочник по НДТ "Производство цемента и извести" имеет связь с:

Наименование справочника по НДТ	Связанные процессы
Энергетическая эффективность при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности	Энергетическая эффективность
Мониторинг эмиссий загрязняющих веществ в атмосферный воздух и водные объекты	Мониторинг эмиссий
Утилизация и удаление отходов путем сжигания	Использование отходов

Область применения

В соответствии с приложением 3 Экологического кодекса настоящий справочник по НДТ распространяется на производство цемента, извести.

Область применения настоящего справочника по НДТ, а также технологические процессы, оборудование, технические способы и методы в качестве наилучших доступных техник для области применения настоящего справочника по НДТ определены технической рабочей группой по разработке справочника по НДТ.

Область применения соответствует:

производству цементного клинкера во вращающихся печах с производственной мощностью, превышающей 500 тонн в сутки, или в других печах с производительностью, превышающей 50 тонн в сутки;

производству извести в печах с производственной мощностью, превышающей 50 тонн в сутки.

Справочник по НДТ распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий или уровень загрязнения окружающей среды:

хранение и подготовка сырья;

хранение и подготовка топлива;

использование отходов в качестве сырья и/или топлива – требования к качеству, контроль и подготовка;

производственные процессы;

методы предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов;

хранение, упаковка и отгрузка продукции.

Справочник не распространяется на:

некоторые процессы производства, такие как добыча сырья в карьере;

вопросы, касающиеся исключительно обеспечения промышленной безопасности или охраны труда.

Вопросы охраны труда рассматриваются частично и только в тех случаях, когда оказывают влияние на виды деятельности, включенные в область применения настоящего справочника по НДТ.

Аспекты управления отходами на производстве в настоящем справочнике по НДТ рассматриваются только в отношении отходов, образующихся в ходе основного технологического процесса. Система управления отходами вспомогательных технологических процессов рассматривается в соответствующих справочниках по НДТ, список которых приведен в предисловии. В настоящем справочнике по НДТ рассматриваются общие принципы управления отходами вспомогательных технологических процессов.

Принципы применения

Статус документа

Справочник по НДТ предназначен для информирования операторов объекта/объектов, уполномоченных государственных органов, и общественности о наилучших доступных техниках и любых перспективных техниках, относящихся к области применения справочника по наилучшим доступным техникам, с целью стимулирования перехода операторов объекта/объектов на принципы "зеленой" экономики и наилучших доступных техник.

При проведении производственного экологического контроля на объектах, получивших комплексное экологическое разрешение на основании внедрения наилучших доступных техник, используются условия и рекомендации, установленные в настоящем справочнике по НДТ.

Положения, обязательные к применению

Положения раздела "6. Заключение, содержащее выводы по наилучшим доступным техникам" справочника по НДТ являются обязательными к применению при разработке заключений по наилучшим доступным техникам.

Необходимость применения одного или совокупности нескольких положений заключения по наилучшим доступным техникам определяется операторами объектов самостоятельно, исходя из целей управления экологическими аспектами на предприятии при условии соблюдения технологических показателей. Количество и перечень наилучших доступных техник, приведенных в настоящем справочнике по НДТ, не являются обязательными к внедрению.

На основании заключения по наилучшим доступным техникам операторами объектов разрабатывается программа повышения экологической эффективности, направленная на достижение уровня технологических показателей, утвержденных в заключениях по наилучшим доступным техникам.

Рекомендательные положения

Рекомендательные положения имеют описательный характер и рекомендованы к анализу процесса установления технологических показателей, связанных с применением НДТ, и анализу при пересмотре справочника по НДТ:

раздел 1: представлена общая информация о производстве цемента и извести, структуре отрасли, используемых промышленных процессах и технологиях по производству цемента и извести;

раздел 2: описаны методология отнесения к НДТ, подходы идентификации НДТ;

раздел 3: описаны основные этапы производственного процесса или производства конечного продукта, представлены данные и информация об экологических характеристиках установок по производству цемента и извести и в эксплуатации на момент написания с точки зрения текущих выбросов, потребления и характера сырья, потребления воды, использования энергии и образования отходов;

раздел 4: описаны методы, применяемые при осуществлении технологических процессов для снижения их негативного воздействия на окружающую среду и не требующие реконструкции объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду, каталог методов и связанный с ними мониторинг, используемый для:

предотвращения выбросов в атмосферу или, если это практически невозможно, сокращения выбросов;

предотвращения или сокращения образования отходов;

раздел 5: представлено описание существующих техник, которые предлагаются для рассмотрения в целях определения НДТ;

раздел 7: представлена информация о новых техниках и перспективных техниках;

раздел 8: приведены заключительные положения и рекомендации для будущей работы в рамках пересмотра справочника по НДТ.

1. Общая информация

1.1. Производство цемента и извести

1.1.1. Структура и технологический уровень отраслей производства цемента и извести

В Республике Казахстан выпуск цемента осуществляется на 17 заводах полного цикла:

11 заводов современного сухого способа (товарищество с ограниченной ответственностью "Жамбылская цементная производственная компания" Vicat (далее – ТОО "Жамбылская цементная производственная компания" Vicat), акционерное общество "Карцемент" Steppe Cement (далее – АО "Карцемент" Steppe Cement), акционерное общество "Шымкентцемент" (далее – АО "Шымкентцемент"), товарищество с ограниченной ответственностью "Каспий Цемент" Heidelberg Cement (далее – ТОО "Каспий Цемент"), товарищество с ограниченной ответственностью "Компания Гежуба Шиели Цемент" (далее – ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент"), товарищество с ограниченной ответственностью "Рудненский цементный завод" (далее – ТОО "Рудненский цементный завод"), товарищество с ограниченной ответственностью "Стандарт Цемент" (далее – ТОО "Стандарт Цемент"), товарищество с ограниченной ответственностью "Производственное объединение "Кокше-Цемент" (далее – ТОО "Производственное объединение "Кокше-Цемент"), товарищество с ограниченной ответственностью "Казахцемент" (ТОО "Казахцемент"), акционерное общество "ACIG" (Хантауский цементный завод) (далее – АО "ACIG"); товарищество с ограниченной ответственностью "Alacem" (Алацем) (далее – ТОО "Alacem") (Алматинская обл.);

3 завода мокрого способа производства (товарищество с ограниченной ответственностью "ПК "Цементный завод Семей" (далее – ТОО "ПК "Цементный завод Семей"), товарищество с ограниченной ответственностью "Бухтарминская цементная компания" Heidelberg Cement (далее – ТОО "Бухтарминская цементная компания"), товарищество с ограниченной ответственностью "Sas-Tobe Technologies" (далее – ТОО "Sas- Tobe Technologies");

3 небольших завода с шахтными печами (товарищество с ограниченной ответственностью "Almaty Cement Company" (далее – ТОО "Almaty Cement Company"), товарищество с ограниченной ответственностью "Жанатасский цементный завод" (далее – ТОО "Жанатасский цементный завод"), товарищество с ограниченной ответственностью "Жамбыл Недр" (завод по производству цемента г. Каратау) (далее – ТОО "Жамбыл Недр"). Заводы с шахтными печами не работают или работают нестабильно или сезонно, долгое время простаивают, качество продукции низкое, сбыт цемента нестабильный. Поэтому в настоящем справочнике по НДТ их работа не анализируется и не описывается. Вклад этих заводов в выбросы в атмосферу совсем несущественный или даже полностью отсутствует.

Производителей цемента условно можно разделить на две группы:

отечественные заводы;

зарубежные холдинги, осуществляющие свою деятельность на территории Республики Казахстан.

Ведущие зарубежные производители представлены на казахстанском рынке компаниями:

HeidelbergCement (Германия) – ТОО "Бухтарминская цементная компания", АО "Шымкентцемент", ТОО "Каспий Цемент";

Vicat (Франция) – ТОО "Жамбылская цементная производственная компания";

Steppe Cement (Малайзия) – АО "Central Asia Cement", АО "Карцемент", ТОО "Alacem".

Цемент является основным материалом, используемым для всех сфер строительства: промышленного, жилищного, дорожного, аэродромного, гидротехнического, сельскохозяйственного и др. При этом цемент остается относительно простым, универсальным и дешевым материалом, для изготовления которого требуется распространенное и довольно доступное сырье. Объем производства цемента в Казахстане имеет тенденцию стабильного роста [3] (таблица 1.1).

Таблица 1.1. Объемы производства цемента в Республике Казахстан за 2016 – 2020 гг.

№ п/п	Объем производства цемента по годам, млн. тонн
1	1	2	3	4	5
1	2016	2017	2018	2019	2020
2	9,030	9,3977	9,9583	9,993	10,8

К 2019 г. объемы потребления цемента увеличились почти в два раза по сравнению с 2011 г., составив более 11,5 млн. тонн [4]. Проектная мощность всех цементных заводов составила более 16 млн. тонн в год, однако уровень дозагрузки (по данным ассоциации "Союз Цемент") все еще не превышает 65 %.

При потребности в цементе более 9,1 млн. тонн ежегодно в Казахстане уже сейчас производственные мощности достигают 16 млн. тонн/год, т.е. РК уже сейчас активно насыщает внутренний рынок и успешно экспортирует цемент в Узбекистан, Россию, Кыргызстан.

Объем производства цемента в Казахстане в 2020 г. вырос на 5,3 % и составил 10 млн. 808,5 тыс. тонн. По данным Министерства промышленности и строительства внутреннее потребление цемента составляет 9,1 млн. тонн.

В 2020 г. объем экспорта цементной продукции из Казахстана увеличился на 18,4 % по сравнению с 2019 г. до 1,99 млн. тонн. Стоимость экспорта выросла на 18,7 % и составила 100,4 млн. долларов США. Основными странами-импортерами цемента из Республики Казахстан стали Узбекистан, Кыргызстан и Россия (таблица 1.2).

Таблица 1.2. Экспорт цемента из Казахстана в 2020 году [5]

№ п/п	Страна импортер	Объем цемента, млн. тонн	Рост в % в сравнении с 2019 г.	Стоимость импорта, млн. долл. США	Рост в % в сравнении с 2019 г.
1	2	3	4	5	6
1	Узбекистан	1,30	22,3	67,4	26,3
2	Кыргызстан	0,42	15,4	18,5	15,7
3	Россия	0,2741	7,6	14,5	- 1,8

Объем импортируемого цемента в 2019 г. составил 401 тыс. тонн Основной импортер цемента в РК в 2020 г. – Иран. 3а восемь месяцев 2020 г. Исламская Республика поставила в Казахстан 115,2 тыс. тонн цемента. Это 99 % от всего объема импорта за этот период (115,8 тыс. тонн). Почти весь импортный цемент (112,5 тыс. тонн) ушел в Мангистау. Из Германии Казахстан получил 456 тонн цемента (получатель – Атырауская область), из Китая – 150 тонн (получатель – Алматинская область) (рисунок 1.1) [6].

Рисунок 1.1. Экспорт – импорт цемента в Казахстан за 8 месяцев 2020 г

В таблице 1.3 представлена отгрузка (производство) потребителям цемента, извести и клинкера по регионам Республики Казахстан в 2020 г.

Таблица 1.3. Отгрузка потребителям цемента и извести, производство клинкера в 2020 г. по регионам Республики Казахстан

№ п/п	Область, город	Отгрузка (производство), тыс. тонн
№ п/п	Область, город	Клинкер	Цемент	Известь
1	2	3	4	5
1	Акмолинская	658,2	741	-
2	Жамбылская	1121,9	1592	-
3	Карагандинская	1415,0	1637,6	355,717
4	Мангистауская	768,1	879,3	-
5	Туркестанская	57,0	86,8	21,864
6	Восточно-Казахстанская	1740,1	2030,1	39,811
7	г. Шымкент	2588,9	3189,4	-
8	Костанайская	-	35,0	-
9	Кызылординская	-	503,1	-
10	Актюбинкая	-	-	153,202
11	Алматинская	-	-	5,05
12	Западно-Казахстанская	-	-	26,38
13	Павлодарская	-	-	76,269
14	Республика Казахстан	8379,2	10694,3	678,293

Производство извести в Республике Казахстан в последние годы неуклонно снижалось (таблица 1.4).

Таблица 1.4. Отгрузка потребителям извести в 2016 - 2020 г.

№ п/п	Объем производства извести по годам, тыс. тонн
1	2	3	4	5	6
1	2016	2017	2018	2019	2020
2	1003,4	1 048,29	885,99	841,421	678,293

В Казахстане производство извести сосредоточено в семи областях (таблица 1.5), где расположены предприятия металлургии и заводы по выпуску силикатных изделий.

Таблица 1.5. Объемы производства извести по областям Республики Казахстан в 2020 г.

№ п/п	Область	Объем производства, тысяч тонн	Типы печей
1	2	3	4
1	Карагандинская	355,717	Шахтные, вращающиеся
2	Актюбинская	153,202	Шахтные, вращающиеся
3	Павлодарская	76,269
4	Восточно-Казахстанская	39,811	Шахтные, вращающиеся
5	Западно-Казахстанская	26,380	Шахтные, вращающиеся
6	Туркестанская	21,864	Шахтные
7	Алматинская	5,050	Шахтные

Силикатные заводы ТОО "Силикат" г. Семей, АО "Западно-Казахстанская корпорация строительных материалов" г. Уральск и др. для производства силикатного кирпича и бетона имеют собственные цеха по обжигу извести. Для изготовления этих изделий вполне пригодны 2 и 3 сорт строительной извести. Металлургические предприятия требуют известь в основном 1 сорта, многие заводы не имеют возможности производить известь такого высокого качества с активностью 91 – 94 %. Поэтому часть высококачественной извести для металлургов импортируют из сопредельных государств – России, Узбекистана.

Таким образом, в производстве цемента и извести сложилась парадоксальная ситуация, когда предприятия в среднем по году загружены на 65 %, при этом объем производства составляет 10,8 млн. тонн из 16,9 млн. тонн производственных мощностей. Таким образом, разница – это импорт, приходящий из РФ, КНР и стран ЕАЭС. Именно импорт мешает отечественным предприятиям дозагрузить свои мощности до 13 - 15 млн. тонн цемента и извести в год.

В 2021 году после выполнения программы "Государственная программа индустриально-инновационного развития Республики Казахстан на 2015 - 2019 годы" суммарная проектная мощность предприятий достигнет 16,5 млн. тонн цемента в год при ожидаемой внутренней потребности 14 млн. тонн в год [4].

Казахстан обладает достаточными сырьевыми ресурсами для обеспечения национальных потребностей и экспортным потенциалом. Цемент казахстанских производителей в основном экспортируется в соседние страны: Узбекистан, Россию, Киргизию. В то же время цемент импортируется из соседних регионов России.

Все 14 крупных предприятий по выпуску цемента Республики Казахстан по структуре являются предприятиями полного цикла, технологический уровень 11 предприятий является современным, поскольку они работают по энергосберегающему сухому способу производства клинкера.

1.1.2. Объекты по видам технологического процесса

В настоящее время на предприятиях Казахстана используется два способа производства цемента: сухой и мокрый [7, 8].

В мировой практике для получения цемента используют также полусухой (W ˂ 10 - 12 %) и полумокрый (W ˂ 15 – 18 %) способы производства с расходом тепла соответственно 3300 и 5400 кДж/кг клинкера [9], а также печи, работающие по сухому способу без циклонных теплообменников. Эти способы занимают промежуточное положение между сухим и мокрым.

Основными факторами размещения предприятий цементной отрасли являются потребительский и сырьевой. Первый обуславливает размещение предприятий вблизи потенциальных потребителей, второй обусловлен наличием доступной сырьевой или топливной базы. Как правило, цементные заводы строятся рядом с карьерами сырья. При мокром способе сырьевые материалы измельчаются в присутствии воды, приготавливается и подвергается обжигу сырьевой шлам с влажностью 36 - 45 %. При сухом способе производится сухой помол сырья с одновременным подсушиванием, далее обжигу подвергается откорректированная и усредненная сырьевая мука с влажностью не более 1 - 2 %.

Заводы мокрого способа были построены в 50 – 60 -ые гг. прошлого века, когда стоимость топливно-энергетических ресурсов в СССР была на порядок ниже. Мокрый способ является более энергоемким, малопроизводительным, потому более затратным. Поэтому в последние десятилетия строят только экономичные заводы сухого способа (таблица 1.6).

1.1.3. Объекты по сроку эксплуатации

Три завода мокрого способа производства были построены в период 1952 – 1964 гг. и находятся в эксплуатации в течение 57 – 69 лет (см. таблицу 1.6). За это время они неоднократно подвергались реконструкции и модернизации.

Таблица 1.6. Объекты по видам технологического процесса, сроку эксплуатации, по производственным мощностям

№ п/п	Заводы мокрого способа, построенные до 2010 года	Год введе-ния	Срок эксплуа-тации, лет	Проектная мощность, т/год	Заводы сухого способа, построенные в 2010 году и позднее	Год введения	Срок эксплуа-тации, лет	Проектная мощность, т/год
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1.ТОО "ПК "Цементный завод Семей"	1958	63	1 150 000	1.ТОО "Жамбылская цементная производственная компания" Vicat	2010	11	1 600 000
2	2.ТОО "Бухтарминская цементная компания" Heidelberg Cement	1964	57	1 400 000	2.ТОО "Стандарт Цемент"	2010	11	2 000 000
3	3.ТОО "Sas-Tobe Technologies"	1952	69	470 600	3. АО "Central Asia Cement" Steppe Cement	2014 (1953)	7	2 200 000
4	-				4. АО "Шымкентцемент" Heidelberg Cement	2016 (1958)	7	1 300 000
5	-				5.ТОО "Каспий Цемент" Heidelberg Cement	2013	8	800 000
6	-				5.ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент"	2018	3	1 000 000
7	-				7.ТОО "Рудненский цементный завод"	2019	2	500 000
8	-				8.ТОО "ПО "Кокше-Цемент"	2017	4	2 000 000
9	-				9.ТОО "Казахцемент"	2014	7	1 000 000
10	-				10. АО "ACIG" (Хантауский цементный завод);	2015	6	500 000
11	-				11. ТОО "Alacem" (Алацем) (Алматинская обл.).	2020	1	1 000 000
12	Мокрый способ	-	-	3 020 600	Сухой способ	-	-	13 900 000
13	Всего цемента, тонн 16 920 600

Одиннадцать заводов сухого способа являются новыми, были построены в период с 2010 по 2020 гг. [3], срок их эксплуатации на 2021 г. составляет от 1 до 11 лет.

Девять заводов сухого способа были построены с нуля:

ТОО "Жамбылская цементная производственная компания" Vicat;

ТОО "Стандарт Цемент";

ТОО "Каспий Цемент" Heidelberg Cement;

ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент";

ТОО "Рудненский цементный завод";

ТОО "Производственное объединение "Кокше-Цемент";

ТОО "Казахцемент";

АО "ACIG" (Хантауский цементный завод);

ТОО "Alacem".

На цементных заводах Республики Казахстан установлены и работают 4 типа печей для обжига клинкера:

1) длинные вращающиеся печи мокрого способа с внутрипечными теплообменниками – 10 ед.;

2) печь сухого способа с двухветьевым четырехступенчатым циклонным теплообменником (печь № 5 АО "Карцемент") – 1 ед.;

3) печь сухого способа с двухветьевым четырехступенчатым циклонным теплообменником и декарбонизатором (печь № 6 АО "Карцемент") – 1 ед.;

4) печи сухого способа с пятиступенчатыми циклонными теплообменниками и декарбонизаторами – 7 ед.

Два завода - АО "Шымкентцемент" (с 1958 г.) Heidelberg Cement и АО "Карцемент" (с 1953 г.) Steppe Cement вначале работали по мокрому способу.

Важнейшей характеристикой цементного завода является печной парк. В ТОО "ПК "Цементный завод Семей" установлены 3 вращающиеся печи мокрого способа с печами Ø4х150 м и рекуператорными холодильниками, 1 печь Ø4,5х170 м с колосниковым холодильником.

В ТОО "Бухтарминская цементная компания" Heidelberg Cement установлены 2 печи мокрого способа Ø5х185 м с колосниковыми холодильниками и 2 печи Ø4х100 м с рекуператорными холодильниками.

В 2015 - 2020 гг. на ТОО "Бухтарминская цементная компания" на 2 -х печах Ø 4х100 м осуществлялся обжиг извести. В настоящее время производство извести на этом заводе остановлено и на этих печах снова обжигают клинкер.

В ТОО "Sas-Tobe Technologies" эксплуатируются 2 печи мокрого способа производства: 1 вращающаяся печь Ø4х150 м и 1 печь Ø3,6х150 м. Для обжига извести на этом предприятии установлены 3 шахтные печи на природном газе.

В 2020 г. одна вращающаяся печь этого завода Ø3,6х150 м была реконструирована и на ней периодически обжигали известь. В 2021 г. завод перешел под управление новых инвесторов, которые после капремонта перевели вращающуюся печь на обжиг клинкера.

АО "Шымкентцемент" был построен в 1958 г. и первоначально состоял из 6 технологических линий с печами мокрого способа Ø4х150 м. В 2014 г. на месте 1 -ой и 2 -ой линии "мокрых" печей была построена линия сухого способа, включающая усреднительные склады сырья, сырьевую мельницу и печь с циклонными теплообменниками и декарбонизатором. На этом предприятии в эксплуатации от первоначального завода оставили следующие цеха и отделения:

отделение двухстадийного дробления известняка;

крытый склад клинкера;

цех помола с 8 цементными мельницами и компрессорным отделением;

цементные силосы с цехом затаривания и отгрузки цемента.

На заводе АО "Карцемент" Steppe Cement первоначально в 1953 г. были построены 4 линии мокрого способа производства с вращающимися печами Ø3,6/3,3х150 м. В начале 1970 -х гг. произошло расширение завода (условно Ново-Карагандинский цементный завод). На этом заводе построили 2 новые технологические линии сухого способа с печами Ø7,0;6,4х95 м с четырехступенчатыми двухветъевыми циклонными теплообменниками (без декарбонизаторов). В 2014 г. эти 2 печи были реконструированы, а старый завод с четырьмя технологическими линиями мокрого способа, построенными еще в 1953 г., был полностью выведен из эксплуатации.

Проектные производственные мощности предприятий отрасли составляют 16 920 600 тонн цемента в год. На предприятиях установлено 23 печи: 10 печей мокрого и 13 печей сухого способа производства. На трех предприятиях используют мокрый способ, остальные 11 работают с использованием сухого способа получения цемента. Все предприятия, ранее введенные в эксплуатацию, прошли модернизацию, планируются мероприятия по дальнейшему внедрению современных технических решений.

1.1.4. Объекты по географической принадлежности

Территория Республики Казахстан огромная, ее площадь составляет 2 724 900 км²[10]. Поэтому географическое расположение цементных заводов по территории (рисунок 1.2) существенно влияет на долю транспортных расходов в цене цемента, покупаемого строителями.

Так по данным Российского справочника НДТ [9] доля затрат на перевозки в цене цемента в Российской Федерации в 2000 г. составила 10 %, а в 2014 г. значительно выросла и составила 20 - 30 %. Изменилась также и доля вида транспорта для доставки цемента потребителю. В 2009 г. по железной дороге было доставлено примерно 28 % цемента, а в 2014 г. около 31 %, т.е. небольшой рост. В 2014 г. в России в отношении автотранспорта картина значительно изменилась – объемы доставки цемента автотранспортом возросли с 41 – 42 % (2009 г.) до 72 – 73 % (2014 г.) – рост на 30 % [9]. Аналогичная ситуация и в Республике Казахстан.

Лучше всего обеспечен цементом Южный Казахстан. Здесь находятся 6 цементных заводов общей производственной мощностью 6,370 млн. тонн.

Несмотря на это, один из крупнейших потребителей г. Алматы находится в 700 км от ТОО "Стандарт Цемент" и АО "Шымкентцемент", и в 480 км от ТОО "Жамбылская цементная производственная компания".

Областной центр город Талдыкорган находится в 950 км от ТОО "Стандарт Цемент" и АО "Шымкентцемент", и в 720 км от ТОО "Жамбылская цементная производственная компания". Это очень большие расстояния для транспортировки такого многотоннажного строительного материала как цемент. Собственный вагонный парк завода ТОО "Стандарт Цемент" насчитывает 300 хопперов-цементовозов [11].

Производство цемента в ТОО "Жамбылская цементная производственная компания" в 2018 г. составило 1,54 млн. тонн, в 2019 г. – 1,55 млн. тонн. Завод имеет 400 хопперов-цементовозов. В 2018 г. за рубеж поставлено 412 тыс. тонн цемента, в 2019 г. – 450 тыс. тонн [12].

Достаточно хорошо обеспечен цементом Восточный Казахстан, где работают три завода: ТОО "ПК "Цементный завод Семей", ТОО "Бухтарминская цементная компания" и ТОО "Казах Цемент". Ближайший к областному центру г. Усть-Каменогорску цементный завод ТОО "Бухтарминская цементная компания" расположен в пос. Октябрьский примерно в 90 км. Транспортировка цемента потребителям возможна железной дорогой, автотранспортом, водным транспортом по реке Иртыш в Павлодарскую область и по Бухтарминскому водохранилищу на восток и юг области.

В Центральном Казахстане ближайший к столице республики г. Астана цементный завод АО "Central Asia Cement" находится примерно в 160 км, а ТОО "Жамбылская цементная производственная компания" примерно в 700 км, ТОО "Производственное объединение "Кокше-Цемент" находится примерно в 330 км от г. Астана (по железной дороге).

Крупный промышленный центр г. Жезказган находится в 550 - 560 км от ближайшего завода АО "Central Asia Cement".

В Западном и Северном Казахстане работают только три завода: ТОО "Каспий Цемент", ТОО "Рудненский цементный завод", ТОО ПО "Кокше-цемент". Обеспеченность цементом в этих регионах желает лучшего. Ближайшие к областным центрам и крупным городам Уральску, Актобе, Атырау, Павлодару, Петропавловску, Аркалыку цементные заводы находятся в 600 - 1200 км. Поэтому в этом регионе часть цемента импортируют из ближайших цементных заводов Российской Федерации. Правительство Казахстана предпринимает заградительные меры, чтобы местные строительные компании использовали отечественный цемент.

      1 – ТОО "Каспий Цемент"; 2 – ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент"; 3 – АО "Шымкентцемент";
      4 – ТОО "Стандарт Цемент"; 5 – ТОО "Sas-TobeTechnologies"; 6 – АО "ACIG" (Хантауский цементный завод);
      7 – ТОО "Жамбылская цементная произв. компания"; 8 – ТОО "Alacem"(Алацем); 9 – ТОО "Бухтарминская цементная компания"; 10 – ТОО "ПК "Цементный завод Семей"; 11 – АО "Central Asia Cement"; 12 – АО "Карцемент" Steppe Cement;
      13 – ТОО "Казахцемент"; 14 – ТОО "Рудненский цементный завод"; 15 – ТОО ПО "Кокше-цемент".

Рисунок 1.2. Карта расположения цементных заводов Республики Казахстан

В Северном Казахстане работают небольшой Рудненский завод мощностью 0,5 млн. тонн и ТОО "Производственное объединение "Кокше-Цемент". При проектной мощности 2 млн. тонн в год этот завод в 2018 г. выпустил всего 435 тыс. тонн цемента, в 2019 г. – 448 тыс. тонн, т.е. производственные мощности были загружены лишь на 21,75 - 22,4 % [13]. За 9 месяцев 2020 г. предприятие выпустило 570,1 тыс. тонн клинкера и 644,3 тыс. тонн цемента [14]. Завод выпускает общестроительные цементы типов ЦЕМ I 42,5Б; ЦЕМ I 32,5Н; ЦЕМ II/А - Ш 32,5Б, а также ПЦ400 -Д20 и ПЦ400 Д0 [13]. На этом заводе установлена самая мощная в Казахстане печь с пятиступенчатыми циклонными теплообменниками и декарбонизатором размерами Ø5,25х62 м производительностью 5500 т/сут [7].

1.1.5. Объекты по производственным мощностям

Объекты по производственным мощностям (таблица 1.7) характеризуются следующим образом: 3 завода имеют производственную мощность менее 1 млн. тонн, 11 заводов – более 1 млн. тонн, в том числе 3 завода мощностью 2 млн. тонн и более. В силу различных причин за последние 10 лет ни на одном из трех указанных заводов (двухмиллионников) Казахстана объем производства цемента не достигал проектных 2 млн. тонн.

Таблица 1.7. Объекты по производству цемента по производственным мощностям

№ п/п

Заводы мощностью менее
1 млн. тонн/год

Проектная мощность, т/год

Заводы мощностью
1 млн. тонн/год и более

Проектная мощность, т/год

1	2	3	4	5
1	1. ТОО "Sas-Tobe Technologies"	470 600	1.ТОО "ПК "Цементный завод Семей"	1 150 000
2	2.ТОО "Каспий Цемент" Heidelberg Cement	800 000	2.ТОО "Бухтарминская цементная компания" Heidelberg Cement	1 400 000
3	3.ТОО "Рудненский цементный завод"	500 000	3.ТОО "Жамбылская цементная производственная компания"Vicat	1 600 000
4	Итого:	1 770 600	4.АО "Central Asia Cement" Steppe Cement	2 200 000
5	-		5.АО "Шымкентцемент" Heidelberg Cement	1 300 000
6	-		6.ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент"	1 000 000
7	-		7.ТОО "Стандарт Цемент"	2 000 000
8	-		8. ТОО ПО "Кокше-Цемент"	2 000 000
9	-		9. ТОО "Казах Цемент"	1 000 000
10	-		10.АО "ACIG" (Хантауский цементный завод);	500 000
11	-		11. ТОО "Alacem"	1 000 000
12	-		Итого:	15 650 000
13	Итого: 16 920 600 т

1.1.6. Объекты по видам выпускаемой продукции

Производство цемента осуществляется на 14 крупных заводах, клинкера – на 1 заводе, извести - на 2 заводах (в настоящее время на 1 заводе) (таблица 1.8). Предприятия по выпуску цемента имеют общую мощность 16 920 600 тонн.

Таблица 1.8. Объекты по производству цемента по видам выпускаемой продукции

№ п/п

Заводы по выпуску цемента

Мощ-ность, т/год

Заводы по выпуску клинкера

Мощ-ность, т/год

Заводы по выпуску
извести

Мощ-ность, т/год

1	2	3	4	5	6	7
1	ТОО "ПК "Цементный завод Семей"	1 150 000	1.АО "Карцемент" Steppe Cement	1 800 000	ТОО "Sas-Tobe Technologies"	175 200
2	ТОО "Бухтарминская цементная компания" Heidelberg Cement	1 400 000	-	-	ТОО "Бухтарминская цементная компания"*	20000 - 25000
3	ТОО "Sas-Tobe Technologies"	470 600	-	-	-	-
4	ТОО "Жамбылская цементная производственная компания" Vicat	1 600 000	-	-	-	-
5	АО "Central Asia Cement" Steppe Cement	2 200 000	-	-	-	-
6	АО "Шымкентцемент" Heidelberg Cement	1 300 000	-	-	-	-
7	ТОО "КаспийЦемент" Heidelberg Cement	800 000	-	-	-	-
8	ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент"	1 000 000	-	-	-	-
9	ТОО "Рудненский цементный завод"	500 000	-	-	-	-
10	ТОО "Стандарт Цемент"	2 000 000	-	-	-	-
11	ПО ТОО "Кокше Цемент"	2 000 000	-	-	-	-
12	ТОО "Казах Цемент"	1 000 000	-	-	-	-
13	АО "ACIG" (Хантауский цементный завод)	500 000	-	-	-	-
14	ТОО "Alacem"	1 000 000	-		-	-
15	Итого:	16 920 600	-	1 800 000	-	-

* ТОО "Бухтарминская цементная компания" производила известь в 2018 - 2019 годах по 20 - 25 тысяч тонн, в 2020 году выпуск извести прекратили.

Один завод – АО "Карцемент" Steppe Cement выпускает клинкер – мощность 1 800 000 тонн. Из этого клинкера АО "Central Asia Cement" Steppe Cement размалывает цемент.

Два завода – ТОО "Sas-Tobe Technologies" и ТОО "Бухтарминская цементная компания" наряду с цементом выпускают известь.

В 2020 году ТОО "Бухтарминская цементная компания" известь не производила. Печь № 2 (100 м) снова переведена на обжиг цементного клинкера.

Цементные заводы Казахстана производят общестроительные и специальные цементы: портландцементы, портландцементы с минеральными добавками, шлакопортландцементы, сульфатостойкие портландцементы, тампонажные, дорожные цементы и портландцементы для хризотилцементных изделий (таблица 1.9).

На казахстанских цементных заводах в отношении общестроительных цементов действует: ГОСТ 31108 Цементы общестроительные. Технические условия [15].

Кроме общестроительных выпускается несколько видов специальных цементов. Выпуск специальных сульфатостойких цементов осуществляется по ГОСТ 22266 [17], тампонажных цементов - по ГОСТ 1581 [18], дорожных цементов - по ГОСТ 33174 [19].

Как видно из данных таблицы 1.9 в Республике Казахстан полностью отсутствует производство пуццолановых цементов класса ЦЕМ IV и композиционных ЦЕМ V цементов, портландцементов с минеральными добавками пуццоланы, с глиежом или обожженным сланцем, с микрокремнеземом. Цементы с добавками микрокремнезема могли бы выпускать цементные заводы ТОО "ПК "Цементный завод Семей" и ТОО "Бухтарминская цементная компания" Heidelberg Cement, так как в Восточном Казахстане имеются текущий выход и запасы микрокремнезема.

Портландцемент с золой ЦЕМ II/А-К(Ш-И-З) 42,5Н выпускает только ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент", используя золошлаки Кызылординской ТЭЦ (см. таблицу 1.9). Хотя большие запасы золошлаков имеются во многих регионах Республики Казахстан.

Таким образом, в Республике Казахстан имеются значительные возможности по выпуску многокомпонентных цементов, снижению доли клинкера в цементе и уменьшению объемов выбросов в атмосферу СО₂ за счет этого. Однако цементные заводы не используют эти возможности ввода активных минеральных добавок и снижения доли клинкера в цементе.

Поскольку Республика Казахстан по объемам добычи углеводородного сырья входит в число ведущих стран мира, то разработка технологии получения и выпуск высококачественных тампонажных материалов приобретают важное значение.

Производство высококачественных тампонажных цементов, удовлетворяющих требованиям отечественных и зарубежных стандартов, налажено в ТОО "Стандарт Цемент", АО "Шымкентцемент", ТОО "Компания Гежуба Шиели цемент".

Таблица 1.9. Ассортимент выпускаемой продукции по объектам

№ п/п	Заводы по выпуску цемента	Ассортимент выпускаемой продукции
1	2	3
1	ТОО "ПК "Цементный завод Семей"	ЦЕМ II/А-Ш 32,5Н; ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н; ЦЕМ I 42,5Н; ЦЕМ I 42,5Б; ЦЕМ II/А-И 32,5Н; ЦЕМ II/А-П 32,5Н; ПЦ 500 Д0; ПЦ 400 Д0; ПЦ 400 Д20; ЦЕМ I 32,5Н СС; ЦЕМ II 42,5Н СС; ЦЕМ I 32,5Н ДП; ЦЕМ I 42,5Н ДП.
2	ТОО "Бухтарминская цементная компания" Heidelberg Cement	ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н;ЦЕМ I 42,5Н; ПЦ 500 Д0;ПЦ 500 Д0 -Н; ЦЕМ I 42,5Н СС.
3	ТОО "Sas-Tobe Technologies"	ПЦ 400 Д0; ПЦ 400 Д20; ШПЦ 400 Д30; ШПЦ 300 Д40; ЦЕМ II 42,5Н СС.
4	ТОО "Жамбылская цементная производст-венная компания" Vicat	ЦЕМ II/В-И 32,5Н; ЦЕМ I 42,5Н; ЦЕМ I52,5Н.
5	АО "Central Asia Cement" Steppe Cement	ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н; ЦЕМ I 42,5Н; ЦЕМ II/В-Ш 32,5Н; ПЦ 500 Д0 Н; ПЦ 400 Д0 -Н; ПЦ 400 Д20 -Н; ШПЦ 300 Д20 - 80.
6	АО "Шымкентцемент" Heidelberg Cement	ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н; ЦЕМ I 42,5Н; ЦЕМ II/В-Ш 32,5Н; ПЦ 500 Д0 Н; ПЦ 400 Д0 -Н; ШПЦ 300 Д20 - 80; ЦЕМ I 42,5Н СС; ПЦТ I-G-CC- 1.
7	ТОО "КаспийЦемент" Heidelberg Cement	ЦЕМ II/В-И32,5Н; ЦЕМ I 42,5Н; ЦЕМ II/А-К(Ш-Ц) 42,5Н; ЦЕМ I 42,5Н СС;
8	ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент"	ЦЕМ I 52,5Н; ЦЕМ II/А-Ш 32,5Н; ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н; ЦЕМ II/В-К(Ш-И) 32,5Б; ЦЕМ II/А-К(Ш-И-З) 42,5Н; ЦЕМ I 42,5Н СС; ПЦТ I-G-CC- 1.
9	ТОО "Рудненский цементный завод"	ПЦ 500 Д0; ПЦ 400 Д0; ПЦ 400 Д20; ЦЕМ I 42,5Н; ЦЕМ I 32,5Н;ЦЕМ II/А-Ш 32,5Н.
10	ТОО "Стандарт Цемент"	ЦЕМ I 32,5Н; ЦЕМ I 42,5Н; ЦЕМ I 52,5; ЦЕМ II/А-Ш 32,5Н; ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н; ЦЕМ II/В-Ш 32,5Н; ЦЕМ I 32,5Н СС; ЦЕМ I 42,5Н СС; ПЦТI-G-CC- 1.

По условиям твердения строительная известь подразделяется на: известь воздушную и гидравлическую.

Различают следующие виды воздушной извести:

известь негашеную комовую;

известь негашеную молотую;

известь гидратную (пушонку);

известковое тесто [3].

Известь негашеная комовая представляет собой смесь кусков различной величины. По химическому составу она полностью состоит из СаО и MgО с преимущественным содержанием СаО.

В зависимости от содержания оксида магния различают: кальциевую известь с содержанием MgO до 5 %; магнезиальную, в которой количество MgO составляет 5 - 20 %, и доломитовую с содержанием MgO 20 - 40 %.

Примесь оксида магния изменяет свойства извести: магнезиальная известь (MgO 5 - 20 %) медленно гасится, выделяя меньше тепла, и как доломитовая известь (20 - 40 % MgO) проявляет гидравлические свойства при пониженном содержании глинистых и песчаных примесей. Последнее вызвано меньшей растворимостью гидроксида магния в сравнении с Са(ОН)₂.

1.1.7. Сырьевая база Казахстана

Недра Казахстана богаты сырьем для производства цемента и извести.

Для производства портландцементного клинкера используются в основном карбонатные, глинистые породы и корректирующие компоненты (как правило, железосодержащие отходы других производств). Сырьевая смесь должна обеспечить получение заданного химико–минералогического состава клинкера [7].

По данным Чимкентского отделения ОРГПРОЕКТЦЕМЕНТА [20] и заводским данным природные сырьевые материалы имеют в основном следующий химический состав (таблица 1.10).

Таблица 1.10. Химический состав природного сырья

№ п/п	Материал	Химический состав, %
№ п/п	Материал	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	Na₂O	K₂O	С1 -	ППП
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Известняки	3,76 - 6,75	0,47 - 2,0	0,36 - 1,47	49,8 - 55,15	0,2 - 1,48	0,1 - 1,1	0 - 0,28	0 - 0,18	0,01 - 0,031	39,65 - 41,16
2	Лессы	40,02 - 56,01	8,53 - 13,47	2,81 - 4,65	9,35 - 21,62	1,78 - 3,89	0,16 - 0,61	1,05 - 1,84	2,31 - 2,80	0,011	12,07 - 19,91
3	Мел	1,5	0,5	0,3	52,4	1,0	0,4	0,06	0,1	0,04	42,8
4	Песок	75,72 - 97,4	1,1 - 6,7	0.4 - 2,03	0,1 - 1,79	0.05 - 4,89	0,05 - 0,51	0,01 - 0,88	0,05 - 2,39	0,046	0,3 - 5,5
5	Руда железная	19,71 - 21,98	2,30 - 10,4	60,68 - 66,34	1,73 - 2,48	0,9 - 1,53	0,18 - 0,35	0,44	0,17	-	2,45 - 4,8

Оптимальным для цементной промышленности является сырье, обладающее следующими свойствами:

постоянством химического состава при таком содержании главных клинкерообразующих оксидов, которое бы позволяло готовить сырьевые смеси из минимального числа компонентов;

высокой размалываемостью, реакционной способностью и обжигаемостью;

температурные области реакций диссоциации основных компонентов сырьевых компонентов должны быть максимально приближены к друг другу с целью снижения влияния рекристаллизационных процессов на ход клинкерообразования;

физические свойства сырья (природная влажность, структура и содержание кристаллических включений другого химического состава) должны обеспечивать получение качественного клинкера при минимальных энергозатратах [21].

Оценка качества сырья производится в основном по двум признакам: химическому составу и физическим свойствам. Из физических свойств наиболее важны влажность сырья, гранулометрический состав мягких пород, их способность размучиваться в воде, прочность и размалываемость твердых пород, минералогический состав и структура, наличие посторонних включений гальки в глине, желваков кремния в известняке. Для глины важна пластичность - способность образовывать достаточно прочные гранулы для уменьшения пылевыноса из печи. Сырьевые материалы должны иметь достаточно однородный химический состав по простиранию и глубине месторождения.

Оптимальным отношением SiO₂/A1₂O₃в алюмосиликатном компоненте для получения высококачественного клинкера является 3,5 - 3,8, но не выше 4. При этом обеспечивается оптимальное образование С₃А, обеспечивающее прочность в ранние сроки твердения. Очень вредным является крупнокристаллический кварц в глинистом компоненте (более 80 мкм), который трудно вступает во взаимодействие с СаО при температуре 1250 – 1450 ^оС, что связано с жесткой упорядоченностью его структуры [22].

Присутствие в сырье второстепенных оксидов МgO и SO₃(в виде гипса, сульфатов щелочных металлов или сульфидов) регламентируется, а ТiO₂, Р₂O_5,R₂O, Мn₂О₃, Сr₂O_3 –не регламентируется. Щелочи R₂O вредны даже в малых количествах, другие примеси в оптимальных концентрациях играют положительную роль, облегчая спекание клинкера (МgO, Мn₂О₃) или повышая гидравлическую активность цемента (Р₂О₅, Сr₂О₃, ТiО₂). Содержание МgО в клинкере регламентировано - до 5 %, других оксидов не регламентировано. Содержание щелочей в клинкере не должно превышать 0,75 - 1,0 %, Р₂О₅–1 - 2 %, Мn₂О₃–4 % , Сr₂O₃–1,5 %.

Предельные значения содержания вредных и нежелательных оксидов в сырьевой шихте и клинкере [7] приведены в таблице 1.11.

Карбонатные породы вносят в сырьевую шихту оксид кальция, глинистые – оксиды SiO₂, A1₂O₃, Fe₂O₃. При недостатке оксида железа вводится третий компонент – корректирующая железистая добавка – пиритные огарки (побочный продукт производства серной кислоты), колошниковая пыль (унос из доменной печи), бедная железная руда, красный шлам (отход производства алюминия). В некоторых случаях для корректировки величины силикатного модуля вводят кремнеземистые добавки – кварцевый песок, который вносят в сырьевую шихту недостающее количество SiO₂.

Таблица 1.11. Предельные значения содержания вредных и нежелательных оксидов в сырьевой шихте и клинкере

№ п/п	Показатели	Рациональные предельные значения
№ п/п	Показатели	Сырьевая шихта^*	Клинкер
1	2	3	4
1	Коэффициент насыщения	0,80 - 0,92 / 1,03 - 1,07	0,88 - 0,95
2	Силикатный модуль	1,90 - 2,60/ 2,02 - 2,60	1,90 - 3,00
3	Глиноземный модуль	0,90 - 1,60 /0,90 - 1,50	0,90 - 2,00
4		Содержание оксидов, %
5	MgO, не более	3,2 / 3,1	5,00
6	SO₃	1,00 / 0,80	1,50
7	R₂O = Na₂O + 0,658K₂О, не более	0,80 / 1,70	1,20
8	Ионы хлора Сl^-, не более	0,015 при отсутствии байпаса дымовых газов
9	ТіО₂, не более	1,30 / 1,30	2,0
10	Р₂О₅, не более	0,30 / 0,30

* беззольное топливо/топливо с золой (уголь).

К карбонатным породам относятся известняк, мел, мрамор, известняк-ракушечник, известковый туф. Примесями в них являются глинистые вещества, доломит, кварц, гипс. Примеси глины не являются вредными. Повышенное содержание доломита и гипса нежелательно, т.к. содержание МgO в клинкере не должно превышать 5 % [7]. Процентное содержание карбонатной породы в составе сырьевой смеси составляет 70 - 80 %. Известняки и мела – осадочные породы. Примесями в известняках и мелах являются алюмосиликатные минералы глин, кварц, опал, халцедон, оксиды железа, гипс, пирит (Fe₂S), фосфорит (апатит), барит (ВаSO₄), карбонат магния (доломит).

Глинистые породы – природный землистый тонкодисперсный материал, который при смешивании с водой становится пластичным. К ним относятся собственно глины, аргиллиты, сланцы, лесс, бентонит, суглинки.

Сланцы – скальная порода, продукт перекристаллизации глин. Лесс – землистая рыхлая порода, состоящая из пылевидных частиц кварца, полевого шпата, слюд, каолинита, кальцита. Пластичность его невелика. Лесс используют в основном заводы Средней Азии и Казахстана. Суглинки – глины, содержащие значительное количество кварца (до 40 %). Глинистые сланцы – твердые, плотные горные породы с ориентированным расположением слагающих минералов, тонкослоистой и хорошо выраженной сланцеватостью, способностью легко раскалываться на тонкие пластинки.

Кроме того, в зависимости от каждой геологической формации и карьера сырье, а также альтернативное сырье могут содержать второстепенные элементы, такие как металлы, органические и другие соединения (хлор, фтор, сульфиды, такие как пирит и т. д.), которые могут образовываться, если концентрации являются чрезмерными и / или условия эксплуатации печи благоприятны, выбросы в атмосферу металлов (например, ртути, свинца, хрома, меди и т. д.), общего органического углерода, хлористого и фтористого водорода, диоксида серы, диоксинов и фуранов и т. д.

В качестве примера и в информационных целях в таблице 1.12 показано среднее содержание металлов в различных типах глин и известняков.

Таблица 1.12. Среднее содержание металлов в различных типах глин и известняков по [23]

№ п/п	Элементы		Глина и аргиллит	Известняк, мергель и мел	Сырьевая мука
№ п/п	Элементы		мг/кг (по сухому веществу)
1	2	3	4	5	6
1	Сурьма	Sb	Нет данных	1 - 3	<3
2	Мышьяк	As	13 - 23	0,2 - 20	1 - 20
3	Бериллий	Be	2 - 4	0,05 - 2	0,1 - 2,5
4	Свинец	Pb	10 - 40	0,3 - 21	4 - 25
5	Кадмий	Cd	0.02 - 0.3	0,04 - 0,7	0,04 - 1
6	Хром	Cr	20 - 109	1,2 - 21	10 - 40
7	Кобальт	Co	10 - 20	0.5 - 5	3 - 10
8	Медь	Cu	Нет данных	3 - 12	6 - 60
9	Марганец	Mn	Нет данных	<250	100 - 360
10	Никель	Ni	11 - 70	1,5 - 21	10 - 35
11	Ртуть	Hg	0,02 - 0,15	<0,01 - 0,13	0,01 - 0,5
12	Селен	Se	Нет данных	1 - 10	<10
13	Теллур	Те	Нет данных	<4	<4
14	Таллий	Tl	0,7 - 1,6	0,05 - 1,6	0,11 - 3
15	Ванадий	V	98 - 170	4 - 80	20 - 102
16	Олово	Sn	Данные недоступны	<1 - 5	<10
17	Цинк	Zn	59 - 115	10 - 40	20 - 47

То же самое может произойти с альтернативным сырьем (отходами), используемыми для замены ископаемых материалов (например, отработанный формовочный песок, техническая известь, известковые шламы, колчеданный шлак, железные шлаки, медные шлаки, летучая зола, шламы от промышленной деятельности и очистки городских вод, растения и т. д.) (см. раздел 4.9).

Для альтернативных материалов (отходов) в некоторых странах мира предельные значения устанавливаются властями для отдельных разрешений или для всего цементного сектора в данной стране (например, в таблице ниже показаны предельные значения для отходов, используемых в качестве сырья [24].

Возможное содержание различных металлов в горючих и других отходах приведено в таблице 1.13.

Таблица 1.13. Ориентировочное содержание различных металлов в отходах^*

№ п/п	Элемент		Ориентировочное значение [мг/кг сухого вещества]
			Колонка A для горючих отходов (слева: в мг/МДж; справа: в мг/кг, исходя из более низкой теплотворной способности 25 МДж/кг)		Колонка B для отходов, используемых в качестве альтернативного сырья	Колонка C для отходов, используемых в качестве компонентов на стадии измельчения при производстве портландцемента
			мг/МДж	мг/кг	мг/кг	мг/кг
1	2	3	4	5	6	7
1	Мышьяк	As	0,6	15	20	30
2	Сурьма	Sb	0.2	5	5	5
3	Барий	Ba	8	200	600	1000
4	Бериллий	Be	0,2	5	3	3
5	Свинец	Pb	8	200	50	75
6	Кадмий	Cd	0,08	2	0.8	1
7	Хром	Cr	4	100	100	200
8	Кобальт	Co	0,8	20	30	100
9	Медь	Cu	4	100	100	200
10	Никель	Ni	4	100	100	200
11	Ртуть	Hg	0,02	0,5	0,5	0,5
12	Селен	Se	0,2	5	1	5
13	Серебро	Ag	0,2	5	-	-
14	Таллий	Tl	0,12	3	1	2
15	Ванадий	V	4	100	200	300
16	Цинк	Zn	16	400	400	400
17	Олово	Sn	0,4	10	50	30
* примечание к таблице 1.13: колонка А - применяется к отходам, используемым в качестве топлива, которые вводятся либо в главную горелку на выходе клинкера вращающейся печи, либо на входе во вращающуюся печь. Ориентировочные значения в столбце A [мг/МДж] основаны на более низкой теплотворной способности отходов. Для ясности приведены также ориентировочные значения в [мг/кг отходов], основанные на более низкой теплотворной способности 25 МДж/кг. Значение 25 МДж/кг соответствует теплотворной способности каменного угля. Если теплотворная способность отходов ниже или выше 25 МДж/кг, допустимое содержание тяжелых металлов изменяется пропорционально; колонка Б - относится к отходам, используемым в качестве альтернативного сырья и корректирующего сырья при производстве клинкера. Эти отходы заменяют часть обычно используемого сырья или служат для корректировки состава сырьевой муки, то есть содержания кальция, железа, кремния или алюминия; колонка C - относится к отходам, используемым в качестве компонентов на стадии измельчения при производстве портландцемента. Портландцемент состоит из 90 - 95 % молотого цементного клинкера и 5 - 10 % гипса, а также других компонентов, добавленных на стадии измельчения). ______________________________________________________________________

В связи с дефицитом пиритных огарок на некоторых цементных заводах в качестве корректирующих железосодержащих добавок используются гранулированные шлаки цветной металлургии, которые содержат железо в основном в виде FeO. По некоторым технологическим свойствам шлаки лучше, чем огарки: они не пылят, не зависают в бункерах, однако они обладают большей твердостью, плохо размалываются, содержание железа в них меньше и поэтому требуется их больший расход.

В качестве карбонатного сырья все казахстанские заводы используют известняк, только ТОО "Каспий Цемент" – мягкую карбонатную породу – мел (таблица 1.14). В качестве алюмосиликатного компонента используются глина, лесс, суглинки или глинистые сланцы.

Таблица 1.14. Природные сырьевые материалы и техногенные продукты, используемые на заводах Казахстана для получения клинкера и цемента

№ п/п	Для производства клинкера			Для производства цемента
№ п/п	Карбонатный компонент	Глинистый (алюмосиликатный) компонент	Корректирующая добавка	Минеральная добавка	Регулятор схватывания
1	2	3	4	5	6
1	Природное сырье
1.1	известняк мел	глина лесс глинистый сланец суглинки	железная руда песок	известняк мел	гипсовый камень
2	Техногенное сырье
2.1	фосфорный шлак доменный шлак	фосфорный шлак доменный шлак	огарки медеплавильные шлаки свинцовые шлаки	фосфорный шлак доменный шлак золошлаки	фосфогипс

В качестве железистой корректирующей добавки используются пиритные огарки, железная руда, медеплавильные или свинцовые шлаки. Пиритные огарки – отход сернокислотного производства после обжига колчеданов. Пиритные огарки состоят главным образом из железа (40 - 63 %) с небольшими примесями серы (1 – 2 %), меди (0,33 - 0,47 %), цинка (0,42 - 1,35 %), свинца (0,32 - 0,58 %) и других металлов [27].

Отдельные предприятия – ТОО "Стандарт Цемент", ТОО "Гежуба Шиели Цемент", ТОО "Каспий Цемент" – используют другую корректирующую добавку – кварцевый песок – для доведения величины силикатного модуля до необходимых заданных значений [26]. Доля известняка в составе сырьевой шихты составляет 70 – 80 %, алюмосиликатного или глинистого компонента – 20 - 30 %, корректирующей добавки – 3 – 5 %.

В качестве добавки при помоле цемента для регулирования сроков схватывания цементов используются природный гипсовый камень Жамбылского, Индерборского месторождения (Атырауская обл.) и частично месторождения Баганалы (Туркестанская обл.).

Наиболее далеко расположены карьеры известняка у ТОО "ПК "Цементный завод Семей" - 88 км, ТОО "Стандарт Цемент" - 45 км, АО "Шымкентцемент" - 30 км, транспортировка осуществляется по железной дороге. На других заводах карьеры известняка расположены рядом 2 – 10 км, транспортировка автосамосвалами. Расстояние доставки глинистого сырья составляет 2 - 14 км, транспортировка в основном автосамосвалами. На заводе ТОО "ПК "Цементный завод Семей" частично используется гидротранспорт глины.

Альтернативные виды сырья. Все цементные заводы в качестве активной минеральной добавки используют доменные и электротермофосфорные гранулированные шлаки по ГОСТ 3476 [27].

Несмотря на наличие значительных запасов техногенного сырья, цементные заводы не стремятся к их максимальному использованию для повышения эффективности своей работы. Это обусловлено несколькими причинами:

высокие отпускные цены на отходы;

высокие транспортные расходы на доставку техногенного сырья на завод;

нежелание или отсутствие интереса у заводчан заниматься новыми проблемами по утилизации техногенного сырья, перенастройки параметров технологического процесса и т.п.

Государственная политика Казахстана в области обращения с отходами определена в Концепции по переходу Республики Казахстан к "зеленой" экономике и направлена на внедрение раздельного сбора отходов, развитие сектора переработки отходов с получением продукции из вторсырья с привлечением инвестиций, в том числе через государственно-частное партнерство. Согласно Концепции к 2030 г. доля переработки отходов должна быть доведена до 40 %, к 2050 г. – до 50 % [28].

В 2019 г. доля переработки ТБО составила 14,9 % (по сравнению с 2018 г. (11,5 %), увеличилась на 3,4 %.

Анализ базы данных подсистемы государственного кадастра отходов производства и потребления Единой информационной системы охраны окружающей среды, сформированной на основании отчетов по инвентаризации отходов природопользователей, показал, что объем образованных опасных отходов в 2018 г. по сравнению с 2017 г. увеличился на 23 088,1 тыс. тонн (или 18 %), а в 2019 г., по сравнению с 2018 г, – еще на 30 544,35 тыс. тонн (или 20 %). Объем образованных неопасных отходов за 2019 г. увеличился на 57 302,55 тыс. тонн (или 20 %) относительно 2017 г. и на 39 996,35 тонн (или 14 %) относительно 2018 г.

Объем образованных неопасных отходов в 2019 г. увеличился на 17 % по сравнению с 2017 г. и на 12 % по сравнению с 2018 г. (таблица 1.15).

Таблица 1.15. Объемы образованных неопасных отходов за 2017 - 2019 гг. по Республике Казахстан (тыс. т)

№ п/п	Неопасные отходы	Год
№ п/п	Неопасные отходы	2017	2018	2019
1	2	3	4	5
1	Упаковочные материалы	55,4	37,1	82,6
2	Макулатура	130,4	211,3	227,7
3	Отходы пластика	5,3	13,3	68,84
4	Отходы электронного и электрического оборудования	10,3	4,0	1,32
5	Крупногабаритные отходы	0,8	3,8	73,7
6	Строительные отходы	531,3	690,0	486,1
7	Другие отходы	277 415,3	294 495,3	334 511

Основными отраслями "образователями" неопасных отходов за 2019 г. являются горнодобывающая (318 683,45 тыс. тонн) и обрабатывающая отрасли промышленности (9 963,25 тыс. тонн), а также профессиональная научная и техническая деятельность (3 148,04 тыс. тонн).

Критерии отнесения отходов потребления к вторичному сырью утверждены приказом Министра энергетики Республики Казахстан от 19 июля 2016 года № 332 [29].

В металлургической, химической и энергетической промышленности в качестве отходов накоплены значительные количества различных шлаков - продуктов кристаллизации и грануляции алюмосиликатных расплавов: доменные, мартеновские шлаки, шлаки цветной металлургии (медеплавильные, свинцовые, никелевые), электротермофосфорные шлаки, топливные шлаки (с жидким шлакоудалением).

На тепловых электростанциях (ТЭС), ТЭЦ в огромном количестве образуется зола-унос - побочный продукт, остающийся при сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии и уловленный электрофильтрами или циклонами. Топливные гранулированные шлаки являются продуктом водной грануляции расплава, удаляемым из энергетических топок с жидким шлакоудалением. Золошлаковые смеси представляют собой полидисперсные массы из отвалов тепловых электростанций.

Эти отходы являются хорошими сырьевыми материалами, поскольку они уже прошли тепловую обработку, карбонатный компонент разложен, на что затрачивается значительное количество тепла при обжиге клинкера. Шлаки находятся частично в стеклообразном состоянии, что повышает их реакционную способность (рисунок 1.3). Так в золе преобладает стекловидная фаза в виде частиц шарообразной формы размером до 100 мкм.

а)

б)

Рисунок 1.3. Структура измельченного гранулированного доменного шлака (а) и золы уноса каменного угля (б)

Часть минералов шлаков - это минералы клинкера (С₂S), что также делает их высококачественным сырьем. При использовании шлаков в качестве сырья печи работают с большей производительностью, снижается расход тепла на процессы клинкерообразования, снижаются теплозатраты на эндотермическую реакцию разложения карбоната кальция. Значительное количество шлаков используется в качестве активной минеральной добавки при помоле цементов.

Доменные шлаки (таблица 1.16) делятся на основные, модуль основности которых больше единицы, и кислые с модулем основности меньше единицы. Главная оценка качества шлаков осуществляется по коэффициенту качества К.

Таблица 1.16. Состав доменного гранулированного шлака

№ п/п	Показатель	Сорт доменного граншлака
1	2	3	4	5
1	Коэффициент качества, не менее	1,65	1,45	1,2
2	Содержание, %:	-	-	-
2.1	Al₂O₃, не менее	8	7,5	не норм.
2.2	MgO, не более	15	15	15
2.3	TiO₂, не более	4	4	4
2.4	MnО, не более	2	3	4

Доменные шлаки образуются в АО "Арселлор Миттал Темиртау" в г. Темиртау Карагандинской обл.

Состав гранулированных шлаков приведен в таблице 1.17.

Доменные шлаки состоят из ортосиликата кальция – С₂S, ранкинита – С₃S₂, волластонита – СS, геленита – С₂АS, тридимита.

Таблица 1.17. Усредненный химический состав доменных, электротермофосфорных и сталеплавильных шлаков

№ п/п	Гранулированный шлак	Химический состав, %
№ п/п	Гранулированный шлак	SiO₂	A1₂O₃	CaO	MgO	Fe₂O₃ FeО	SO₃	P₂O₅	MnO
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Доменный	33 - 44	4 - 20	30 - 49	2 - 15	0,3 - 0,8	0,5 - 2,9	–	0,3 - 3
2	Электротермо- фосфорный	40 - 43	1 - 3	42 - 49	3 - 4	0,4 - 1	2 - 3	0,9 - 3	–
3	Сталеплавильный	25 - 40	1 - 10	32 - 40	1 - 12	5 - 20	-	-	4 - 8

Шлаки электротермофосфорные являются побочным продуктом при производстве желтого фосфора методом возгонки в электропечах и быстрого охлаждения. Они содержат до 90 - 95 % стекла. Гранулированные электротермофосфорные шлаки состоят в основном из стекла и волластонита СS, отвальные – из псевдоволластонита, ранкинита, флюорита, силикофосфата.

Требования ГОСТ 3476 [27] к составу фосфорных шлаков следующие, %: SiO₂не менее 40; СаО не менее - 43; Р₂О₅не более 2,5.

По ГОСТ [27] содержание топливных (горючих) остатков в золах, применяемых как добавка к цементу, должно быть не более 5 %, SiO₂не менее 40 %, SO₃не более 2 %, щелочей не более 2 %, ППП не более 5 %, дисперсность должна быть такой, чтобы через сито № 008 проходило не менее 85 % просеиваемой пробы.

Шлаки электротермофосфорные являются побочным продуктом при производстве желтого фосфора методом возгонки в электропечах и быстрого охлаждения.

В Казахстане фосфорные шлаки образуются на Ново-Джамбульском фосфорном заводе (НДФЗ), г. Тараз. При работе Чимкентского фосфорного завода (до 1990 гг.) также образовался большой отвал граншлака, большая часть которого в настоящее время выработана.

В 1980 г. в АО "Шымкентцемент" для стабильной подачи шлака во все шесть печей Ø4х150 м была построена стационарная транспортная линия от шлакосушильного отделения до питателей на холодном конце печи. В каждую печь по течке подавали около 4 т фосфорного шлака в час. Производительность печных агрегатов увеличилась с 35 до 38 - 39 т/час или более чем на 10 %, снизился удельный расход топлива, увеличился выпуск клинкера и цемента. АО "Шымкентцемент" находился в 3 км от фосфорного завода [7].

В 1980 г. по разработкам профессора С. В. Тереховича на Сас - Тюбинском цементном заводе была внедрена энергосберегающая технология производства клинкера белого портландцемента. Шлаки Джамбулского ПО "Химпром" и Чимкентского ПО "Фосфор" использовались в качестве компонента сырьевого шлама, полностью заменяя каолин и частично известняк. Осуществлялось дополнительное питание печей фосфорным шлаком с холодного конца. В результате производительность вращающихся печей выросла на 20 - 35 %, удельный расход топлива снизился на 20 - 30 %, белизна белого клинкера повысилась на 4 - 6 % [30].

Ресурсы топливных зол, шлаков, других отходов огромны. Так по данным российского справочника НДТ [9] ежегодный выход отходов в России составляет десятки и сотни миллионов тонн, а процент использования всего от 0,5 до 30 % (таблица 1.18).

Таблица .. Выход и использование отходов в России

№ п/п	Наименование отходов	Годовой выход	Процент использования	Наличие в отвалах
1	2	3	4	5
1	Золы и шлаки ТЭС, млн. т	40	7	150
2	Шлаки доменные, млн. т	40	20	360
3	Шлаки цветной металлургии, млн. т	50	2	450
4	Шлаки ЭТФ, млн. т	20	8	130
5	Шлаки сталеплавильные, млн. т	10	0,5	70
6	Фосфогипс, млн. т	25	5	280
7	Огарки пиритные, млн. т	7	30	40
8	Отсевы известняка, млн. т	175	7	н/д

Выработка запасов качественного сырья на карьерах многих цементных заводов требует изыскания новых нетрадиционных видов сырьевых материалов для производства клинкера.

В ЮКГУ им. М. Ауезова в качестве альтернативного сырья изучены и предложены тефритобазальты, диабазы, сиениты, отходы угледобычи, золошлаки, фосфорные и свинцовые шлаки.

Химический состав альтернативного сырья, пригодного для получения клинкера и цемента в РК, приведен в таблице 1.19.

Альтернативные сырьевые материалы (промышленные отходы), представленные в таблице 1.10, могут содержать высокое содержание металлов (Pb, Cu, Zn и т. д.), что вероятно может привеcти к выбросам большого количества металлов в атмосферу. Поэтому перед использованием данных отходов в промышленных масштабах необходимо провести испытания и измерить в дымовой трубе печи все соответствующие загрязнители, в том числе 12 металлов, а также диоксины и фураны.

В Республике Казахстан накоплены большие объемы отходов угледобычи и углеобогащения в Карагандинском и Экибастузском регионах. Терриконы находятся буквально в 10 - 20 км от АО "Central Asia Cement". В Туркестанской обл. имеются терриконы отходов угледобычи ленгерских шахт, находящихся в 20 - 40 км от ТОО "Стандарт Цемент", АО "Шымкентцемент" и ТОО "Sas-Tobe Technologies".

Таблица .. Химический состав альтернативного сырья и отходов промышленности, пригодных для получения клинкера и цемента

№ п/п	Материалы и отходы	Содержание оксидов, масс.%
№ п/п	Материалы и отходы	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	R₂O	TiO₂	P₂O₅	ZnO	PbO	CuO	ппп	проч
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1	Базальт	45 - 56	14 - 22	9 - 16	4 - 13	1,6 - 12	-	2,2 - 5,6	-	-	-	-	-	-	-
2	Перлит	68 - 75	13 - 16	0,4 - 3	0,8 - 2	-	-	1 - 8	-	-	-	-	-	2 - 6	-
3	Диабаз	50,42	13,35	15,92	7,99	3,99	-	4,12	-	-	-	-	-	1,5	2,71
4	Сиенит	65,1	14,05	3,23	3,74	1,31	-	4,78	-	1,4	-	-	-	1,84	4,55
5	Отход обогащения известняка Састобе	10,75	1,47	0,74	48,25	1,0	0,3	-	---	-	-	-	-	37,49	-
6	Тефритобазальт	45,7	16,27	9,5	10,8	4,03	0,06	6,54	0,91	-	0,91	-	-	5,28	-
7	Свинцовый шлак	23,91 - 25,24	5,25 - 6,44	37,25 – 38,12	14,71 – 15,09	2,97 - 6,15	0,04 - 3,84	0,04 - 4,6	-	-	4,34	0,52	1,1	-	0,26
8	Медеплавильный шлак	32,38	6,57	45,48	6,99	1,71	2,99	0,94	-	-	-	-	-	-	3,04
9	Отходы угледобычи	56,24	10,39	3,61	1,43	0,40	2,72	-	-	-	-	-	-	24,48	0,73
10	Отходы углеобогащения (Караганда)	57,94	23,93	4,33	0,86	1,48	0,37	4,83	1,08	-	-	-	-	4,5	0,68
11	Карбидная известь-пушонка	4,15	0,97	0,96	67,64	0,88	0,56	-	-	-	-	-	-	24,35	0,49
12	Зола отхода угледобычи	73,8	13,7	4,78	2,36	0,68	0,69	3,09	0,6	-	-	-	-	0,16	0,74
13	Золошлаки	51,97 - 58,5	26,42 - 28,8	4,80 - 13,78	1,35 - 3,40	0,73 - 1,5	0,22 - 0,4	-	-	-	-	-	-	4,2 - 4,7	-

В ТОО "Sas-Tobe Technologies" на печи Ø4х150 м были проведены промышленные испытания энергосберегающей шихты, включающей известняк 74,92 %, отход угледобычи + тефритобазальт (1:1) 18,63 %, свинцовый шлак 6,45 %. Установлено улучшение работы печи, качество клинкера хорошее, содержание СаО свободной 0,5 - 1,5 %, обмазка в зоне спекания устойчивая, температура обжига снизилась на 100 - 110 ^оС, средняя часовая производительность печи увеличилась с 30 т/ч до 34,5 т/ч или на 15,1 %, расход натурального топлива снизился с 380 кг/т до 307,8 кг/т или на 19 %, расход условного топлива снизился с 271 до 219,5 кг усл. топлива на 1 т клинкера. Прочность экспериментальных сульфатостойких цементов через 28 суток при изгибе составляет 6,7 МПа, при сжатии 45,4 МПа. Прочность пропаренных образцов 4х4х16 см составила при изгибе 4,6 МПа, при сжатии 30,3 МПа [31].

Технологическая схема энерго- и ресурсосберегающего производства цементов с использованием отходов угледобычи, тефритобазальта и свинцового шлака приведена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4. Схема производства цемента по энерго- и ресурсосберегающей технологии с использованием отходов угледобычи, тефритобазальта и свинцового шлака

По вышеуказанной схеме производства (рисунок 1.4) произведены экономические расчеты (смотри приложение 1 к справочнику по наилучшим доступным техникам "Производство цемента и извести").

В ТОО "Стандарт Цемент" на печи сухого способа Ø4х60 м проведены производственные испытания энергосберегающей технологии получения тампонажных цементов при введении фосфорного шлака вместо кварцевого песка [32].

В процессе обжига установлено улучшение работы вращающейся печи, увеличилась степень декарбонизации материала, поступающего из циклонного теплообменника в печь, в среднем на 3 %, что объясняется снижением доли карбонатов кальция в составе сырьевой смеси и их заменой низкоосновными минералами фосфорного шлака волластонитом. Расход пылеугольного топлива, подаваемого в форсунки декарбонизатора и печь, снизился на 1 – 2 %, защитная обмазка в зоне спекания была более устойчивая и равномерная, производительность печи повысилась с 105 т/час до 108,2 т/час.

В Казахстане в Карагандинской области имеются значительные запасы сталеплавильных шлаков. Ближайшими к этому региону являются АО "Central Asia Cement" и ТОО "Жамбыл Цемент". В Российской федерации накоплен достаточный опыт использования таких сталеплавильных шлаков. В ЗАО "Осколцемент" при подаче в печи Ø5х185 м 12,5 и 19,2 % сталеплавильного шлака удельный расход условного топлива снизился с 212 до 190 и 169 кг/т клинкера, экономия топлива составила 22 и 44 кг/т, соответственно. Кроме того, произошло снижение выбросов СО₂в атмосферу на 9,3 и 19,5 %, соответственно.

Результаты исследований были внедрены на ЗАО "Осколцемент" для выпуска дорожного и аэродромного цемента. Клинкер получали обжигом сырьевой смеси при 1350 °С, что обеспечивает до 30 % экономии топлива и увеличивает производительность печи на 5 т/ч [33].

Карбидная известь-пушонка является побочным продуктом карбидно-ацетиленового производства и образуется в Карагандинском заводе синтетического каучука в г. Темиртау. Это порошок голубоватого цвета с запахом аммиака. Объемная масса в рыхлом состоянии – 0,49 т/м³, в уплотненном - 0,83 т/м³, удельная поверхность – 2100 см²/г.

С использованием в качестве сырья карбидной извести-пушонки, фосфорных и доменных шлаков с минерализаторами разработана безкарьерная низкотемпературная технология получения клинкера и цемента при полной замене природного сырья техногенными продуктами [34] [35] [36].

Выработка запасов качественного сырья на карьерах многих цементных заводов требуют изыскания новых нетрадиционных видов сырьевых материалов для производства клинкера.

Исследования, проведенные А. А. Пащенко, Е. А. Мясниковой в Киевском политехническом институте, показали высокую эффективность базальтов и перлитов при выпуске портландцементного клинкера. Это вулканические породы, широко распространенные в природе, отличающиеся низкой влажностью, содержащие легирующие примеси ТiО₂, VО₂, ВаО [37].

Базальт – широко распространенная эффузивная горная порода относится к числу наиболее распространенных – на ее долю приходится более 20 % магматических пород. По содержанию кремнезема и других оксидов базальты относятся к основным породам. В Казахстане месторождения и отходы дробления базальтов имеются в Восточно-Казахстанской области.

Перлит – кислое вулканическое водосодержащее стекло сравнительно постоянного химического состава.

Диабазы являются полнокристаллической магматической породой палеотипного облика, состоящей из плагиоклаза, лабрадора и авгита, обладающей диабазовой структурой. При термической обработке диабазы полностью расплавляются при 1250 – 1300 ^оС, что позволяет использовать их в качестве высоко реакционноспособного алюмосиликатного компонента сырьевой смеси.

Сиенит представляет собой глубинные среднезернистые бескварцевые породы светло-серого и розового цвета, состоящие из ортоклаза, плагиоклазов, пироксеновой группы, содержащей значительное количество твердых растворов оксидов железа. В небольших количествах присутствуют гидрослюды и биотит.

Тефритобазальт – основная эффузивная горная порода нормального ряда, самая распространенная из кайнотипных пород, переходная от тефритов к базальтам. Тефритобазальты и базальты можно использовать в качестве алюмосиликатного компонента сырьевой смеси вместо железосодержащей корректирующей добавки. Эти породы способствуют снижению температуры процессов клинкерообразования [35].

Температура начала плавления тефритобазальтов, определенная дилатометрическим методом, составила 1280 °С, температура ликвидуса 1350 °С. Балансовые запасы тефритобазальтов Даубабинского месторождения составляют около 20 млн. тонн по категориям А+В+С₁. Месторождение, которое расположено в 10 - 50 км от цементных заводов Южного Казахстана – ТОО "Стандарт Цемент", АО "Шымкентцемент" и ТОО "Sas-Tobe Technologies", может разрабатываться открытым способом с применением широкой механизации и буро-взрывных работ.

Реакционная способность и обжигаемость сырьевых смесей, содержащих магматические породы, значительно выше, чем у шихт, состоящих из традиционных материалов. Жидкая фаза в процессе обжига появляется при температуре на 150 ^оС ниже, чем при использовании традиционных известняково-глинистых сырьевых смесей. Завершение процессов минералообразования происходит при более низких температурах 1350 – 1400 ºС. С использованием базальтов в промышленных масштабах на Днепродзержинском цементном заводе и Новоздолбуновском ЦШК реализована "щебневая" технология получения клинкера. Смесь карбонатосодержащего сырья и базальтов в виде щебня с размером частиц до 30 мм подается на обжиг во вращающиеся печи без предварительного тонкого измельчения [40].

Достаточно усредненным материалом являются отходы углеобогащения каменного угля Карагандинского угольного бассейна. Химический состав отходов углеобогащения различных бассейнов колеблется в достаточно широких пределах. Отходы содержат от 2,9 до 28,8 % остаточного угля и могут заменить глинистый компонент шихты для получения клинкера. Применение углеотходов в АО "Уралцемент" показало, что каждый процент выгорающей добавки в отходах снижает удельный расход топлива на 15 кг/т клинкера [38].

Примеры использования отходов в качестве сырьевых матриалов приведены в приложении 2 к справочнику по наилучшим доступным техникам "Производство цемента и извести".

Сырьем для производства извести являются известняк и мел (таблица 1.20).

Таблица 1.20. Требования к карбонатным породам для производства извести

№ п/п	Компоненты	Классы
№ п/п	Компоненты	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	СаСО₃, %, не менее	92	86	77	72	52	47	72
2	MgCO₃%, не более	5	6	20	20	45	45	8
3	Глинистые примеси (SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃), %, не более	3	8	3	8	3	8	20

По составу и концентрации примесей в сырье определяют наименование извести (таблица 1.21).

Таблица 1.21. Влияние состава и концентрации примесей на наименование извести

№ п/п	Сырье, класс по таблице 1.20	Содержание, % по массе			Известь
№ п/п	Сырье, класс по таблице 1.20	СаСО₃, не менее	MgCO₃, не более	Глина, не более	Известь
1	2	3	4	5	6
1	Чистый известняк, А	92	5	0 - 3	Воздушная кальциевая жирная, I и II сорт
2	Обычный известняк, Б	86 - 92	6	1 - 8	Воздушная тощая, II и III сорт
3	Мергелистый известняк, В	72	8	20	Гидравлическая
4	Доломитизированный известняк, Г	77	20	3	Воздушная магнезиальная
5	Доломит, Д	52	45	3	Воздушная доломитовая
6	Доломитизированный мергелистый известняк	47	45	8	Магнезиальная гидравлическая

С увеличением концентрации глины известь приобретает гидравличность, т.е. способность твердеть под водой.

Для обжига на известь считают пригодными породы, содержащие не менее 90 % СаСО₃, до 4 % SiO₂, до 2 % в сумме полуторных оксидов (Аl₂О₃, Fe₂O₃) и до 0,4 % SO₃при влажности до 18 %; однако используют известняки и более низкого качества. Плотные и прочные известняки могут дать рыхлую, рассыпающуюся в порошок известь и поэтому окажутся непригодны для обжига в шахтных печах. В то же время мягкий мел, напротив, может дать прочную известь. Примеси по-разному действуют на плотность извести, вызывая усадку или некоторое расширение, и поэтому способствуют росту кристаллов СаО, обусловливая разрыхление; другие, наоборот, уменьшая объем, упрочняют известь.

Показатели прочности извести после обжига важны для технолога: при определении годности сырья нового месторождения и выборе типа печи для обжига исходят из физико-механических свойств исходного сырья и получения извести на основе опытных обжигов в печах разной конструкции. Важно знать прочность, истираемость, плотность, пористость, растрескиваемость кусков при обжиге, угол естественного откоса.

1.1.8. Технико-экономические характеристики

Цемент – универсальный строительный материал и считается наиболее значимым товаром в своей отрасли.

В XXI в. центры мирового производства цемента находятся в Азии. Только Китай в 2019 г. произвел более 2 200 млн. тонн или 54 % от мирового объема. Высокие показатели, а также высокие темпы роста производства демонстрируют Турция, Вьетнам и Индонезия [39].

В мире всего лишь 12 стран производят объемы, превышающие 50 млн. тонн в год (рисунок 1.5).

1 января 2015 г. был подписан договор о формировании Евразийского экономического союза (далее - ЕАЭС), который сегодня включает пять государств-членов – это Республика Армении, Республика Беларусь, Республика Казахстан, Кыргызская Республика и Российская Федерация.

Рынок цемента ЕАЭС имеет потенциал к дальнейшей консолидации. Объем основного производства и потребления цемента приходится на Россию: 81 % - в мощностях, 80 % - в производстве и 80 % - в потреблении. На долю иностранных международных цементных холдингов приходится около 20 % мощностей ЕАЭС [40 - 41].

Рисунок 1.5. Список стран по производству цемента (по данным Американской ассоциации производителей цемента)

Если посмотреть структуру мощностей на мировом цементном рынке в 2016 г., то мощности ЕАЭС составляют около 10 % (рисунок 1.6).

Потребление цемента в странах ЕАЭС меняется год от года, в то же время в Республике Казахстан остается постоянным (рисунок 1.7).

Благодаря целенаправленной политике руководства Республики Казахстан в стране были построены современные цементные заводы, способные выпускать как качественные общестроительные, так и ряд специальных цементов: сульфатостойких, дорожных, тампонажных, высокопрочных, быстротвердеющих и других.

Так, в 2020 году было произведено 10,8 млн. тонн цементов, 1 496 421 тонн сборных железобетонных конструкций, 4 634 473 тонн товарного бетона, 416 491 тонн строительных растворов. Это позволило в 2020 г. ввести более 15,3 млн. квадратных метров жилья. Казахстан также направляет часть произведенного цемента на экспорт, основные страны-импортеры цемента из Казахстана – Узбекистан, Киргизия и Россия [42].

На рисунке 1.8 приведены данные по экспорту цемента из Казахстана в другие страны за период с 2010 по 2019 гг.

Рисунок 1.6. Структура мощностей на мировом цементном рынке в 2016 г., млн. т
по данным аналитиков Ernst&Young [40]

Рисунок 1.7. Потребление цемента в странах ЕАЭС

Рисунок 1.8. Экспорт цемента по странам ЕАЭС (Источник: статистический сборник "Внешняя торговля", Комитет по статистике МНЭ РК)

В Казахстане не налажено производство белых и декоративных, расширяющихся, глиноземистых и некоторых других видов специальных цементов. Объем их потребления небольшой и поэтому эти виды цементов импортируются из других государств. Основными поставщиками цемента в Казахстан являются Россия и Иран [42]. Научно-технический потенциал казахстанских заводов позволяет при необходимости, при возникновении достаточного стабильного спроса наладить производство необходимых для республики специфических цементов.

Ниже на рисунке 1.9 приведены данные по импорту цемента в Казахстан из других стран за период с 2010 по 2019 гг.

Рисунок 1.9. Импорт цемента по странам ЕАЭС (Источник: статистический сборник "Внешняя торговля", Комитет по статистике МНЭ РК)

В цементной отрасли наблюдается рост производства, так с 2015 по 2019 гг. объем производства строительных материалов вырос с 443 млрд. тенге до 587 млрд. тенге [46] или на 33 %, где 62 % продукции приходится на цемент, известь и строительный гипс. Цементная отрасль в Казахстане подвержена сезонности, так ввиду климатических условий спрос на строительные материалы приходится на весну, лето и осень.

На рисунке 1.10 показаны объемы производства портландцемента (кроме белого) и портландцементного клинкера в Казахстане с 2010 по 2019 гг.

Рисунок 1.10. Производство цементного клинкера и цемента в Республике Казахстан
(Источник: статистический сборник "Промышленность Казахстана и его регионов", Комитет по статистике МНЭ РК)

Государство за счет реализации различных госпрограмм (ГПФИИР- 1 и 2) и запуска строительства масштабных проектов увеличило спрос на цемент.

При выпуске в 2020 г. 10,8 млн. тонн цемента при средней стоимости 26000 тенге за тонну цемента валовая стоимость продукции составит примерно 280,8 млрд. тенге или около 0,4 % ВВП страны в 2020 г.

1.1.9. Использование энергоресурсов

Производство цемента является энергоемкой промышленностью. Доля расходов на топливно-энергетические ресурсы в цементной отрасли составляет около 40 % от стоимости произведенного продукта [2].

За период с 2019 по 2020 гг. мировая цементная промышленность произвела примерно от 6 % до 7 % глобальных выбросов CO₂и от 5 до 7 % выбросов парниковых газов антропогенного происхождения [44] [45] [46] [47].

СО₂ является парниковым газом, появляется он при декарбонизации карбонатсодержащего сырья (технологические СО₂) и при сгорании топлива (энергетические СО₂) [48].

1.1.9.1. Тепловая энергия

В качестве технологического топлива все цементные заводы Казахстана используют уголь Карагандинского, Экибастузского месторождения или месторождения Кара Жыра.

Удельный расход тепла на обжиг клинкера зависит от многих факторов. Основными из них являются способ производства (мокрый, сухой, с циклонными теплообменниками – от 3 до 6 ступеней циклонов; с декарбонизатором или без него), конструкция и эксплуатация печей и другого оборудования (например, холодильник, сырьевые мельницы, работающие в прямом или комбинированном режиме и т. д.), оптимизация управления процессом, равномерные и стабильные условия эксплуатации, свойства сырья, тип производимой продукции и т. д.

Удельный расход тепловой энергии на цементных предприятиях Казахстана при производстве клинкера варьируется от 3 200 МДж/т при сухом способе и до 6 900 МДж/т при мокром способе. Основные данные по 10 предприятиям Казахстана, полученные в результате проведения КТА, представлены в таблице 1.22 и рисунке 1.11.

Таблица 1.22. Данные по удельному показателю теплопотребления при производстве клинкера

№ п/п	Источник информации/ Предприятие	Способ производства	Удельные показатели, МДж/т клинкера
1	2	3	4
1	1	мокрый	6 500
2	2	мокрый	6 900
3	3	мокрый	6 900
4	4	сухой	3 300
5	7	сухой	3 250
6	8	сухой	3 500
7	9	сухой	3 200
8	10	сухой	3 550
9	BREF CLM [2]	сухой	2 900 - 3 300
10	ИТС 6 - 2015 РФ [9]	сухой	3550 – 4120
11	ИТС 6 - 2015 РФ [9]	мокрый	5750 – 6900

Рисунок 1.11. График удельных показателей потребления тепла при обжиге клинкера

На предприятиях 8 и 10 установлены печи с одноветьевыми пятиступенчатыми циклонными теплообменниками и декарбонизаторами с вращающейся печью Ø4х60 м производительностью 2500 т/сут.

На предприятиях 4, 7, 9 установлены печи с одноветьевыми пятиступенчатыми циклонными теплообменниками и декарбонизаторами с вращающейся печью Ø4,2х60 м производительностью 3000 т/сут.

На предприятии 10 между ступенями циклонных теплообменников установлен декарбонизатор типа TTF, размером Ø 5,6x44,53 м. Количество горелок – 4 штуки. В декарбонизаторе сжигается 55 - 64 % всего топлива.

Представленные данные показывают, что в основном предприятия Казахстана имеют удельный расход тепла на обжиг клинкера, соответствующий значениям, указанным в BREF CLM и ИТС 6 - 2015 РФ. В справочнике BREF CLM показатели для мокрого способа производства не нормируются.

Одним из способов снижения общей стоимости топлива является использование альтернативных видов топлива. Применение такого вида топлива способно в существенном объеме заместить применяемые традиционные ресурсы. Комбинированное сжигание отходов широко применяется в мировой практике. В Европейской цементной промышленности имеются предприятия, имеющие долю замещения ископаемого топлива до 80 % [2].

Дополнительным преимуществом такого замещения является снижение выбросов CO₂, возникающих при сгорании топлива.

В настоящее время предприятиями цементной отрасли Казахстана отходы в качестве альтернативного топлива не используются. Этому препятствует отсутствие принятой нормативной базы, регламентирующей совместное сжигание отходов и традиционного топлива. Технологически все процессы комбинированного сжигания топлива достаточно проработаны как в мировой индустрии, так и в Казахстане [3]. После принятия соответствующих регламентов предприятия будут готовы использовать альтернативные виды топлива.

1.1.9.2. Электроэнергия

На цементных предприятиях доля затрат на покупку электрической энергии достигает 40 % и более от общей стоимости энергоресурсов [49]. Главными потребителями электрической энергии являются мельницы (помол цемента и сырья), вытяжные вентиляторы и дымососы (печи, сырьевые и цементные мельницы). Данное оборудование совместно потребляет более 80 % электрической энергии.

Основное влияние на уровень энергопотребления оказывают способ производства, тип мельниц, природа измельчаемого материала, виды производимых цементов, наличие эффективного способа регулирования производительности оборудования.

Например, при организации в процессе помола сырья, угля и цемента в трубных шаровых мельницах удельный расход электроэнергии достигает до 60 – 70 кВт∙ч/т, удельный расход электроэнергии на осуществление тех же процессов в современных валковых мельницах заводов сухого способа значительно ниже – в 1,5 – 1,8 раза.

В таблице 1.23 и рисунке 1.12 приведены данные по удельному потреблению электроэнергии 9 предприятиями Казахстана по данным [49]. Предприятие 6 клинкер не производит.

Таблица 1.23. Удельное потребление электроэнергии предприятиями Казахстана

№ п/п	Предприятие	Способ производства	Удельные показатели потребления электроэнергии, кВт.ч/т цемента
1	2	3	4
1	1	мокрый	134,8
2	2	мокрый	129,3
3	3	мокрый	215
4	5	сухой	111,55
5	6	сухой	67,06*
6	7	сухой	118,39
7	8	сухой	111,78
8	9	сухой	90
9	10	сухой	109,92

* предприятие 6 клинкер не производит.

Рисунок 1.12. График удельных показателей потребления тепла

Представленные данные показывают, что удельное потребление электроэнергии составляет от 129 до 215 кВт ч/т цемента при мокром способе и от 90 до 118 кВт ч/т цемента при сухом способе производства.

Таким образом, удельное потребление электроэнергии представленными предприятиями входит в диапазоны, указанные в ИТС РФ:

для заводов мокрого способа производства 100 – 135 кВт∙ч/тонн цемента;

для заводов сухого способа производства 110 – 140 кВт∙ч/тонн цемента.

Минимальное удельное потребление электроэнергии имеет компания 9. Завод введен в эксплуатацию в 2018 г. и использует современные технологии и оборудование.

В BREF CLM данный показатель не нормируется. В соответствии с BREF CLM величина потребления электроэнергии предприятиями Евросоюза при сухом способе производства колеблется от 90 до 150 кВт ч/тонн цемента.

1.2. Основные экологические проблемы

Загрязнение промышленными выбросами негативно влияет на состояние окружающей среды и здоровье людей. Одними из источников загрязнения атмосферы являются цементная и известковая промышленность.

1.2.1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Основные выбросы от производства цемента и извести – это выбросы в воздух, возникающие во время работы печи. Выбросы образуются в результате физических и химических реакций сырья и топлива.

Исторически выбросы пыли (особенно от печей, но также от хранения и подготовки сырья (дробление, измельчение и погрузочно-разгрузочные работы) и помола цемента и извести, погрузочно-разгрузочных работ и хранения, а также от источников рассеянной пыли), как загрязняющий окружающую среду фактор цементного и известкового производств, вызывают наибольшее беспокойство.

Основными составляющими отходящих газов являются азот и избыточный кислород, образующиеся из воздуха для горения, и углекислый газ, вода, образующиеся из сырьевого материала в результате процесса горения, который является неотъемлемой частью процесса производства цемента. Отходящие газы также содержат в себе небольшой объем загрязняющих воздух веществ.

Применительно к цементному производству в список включены следующие загрязняющие вещества:

пыль;

оксиды азота (NO_x);

диоксид серы (SO₂) и другие соединения серы;

летучие органические соединения (ЛОС);

полихлорированные дибензодиоксины (ПХДД), полихлорированные дибензофураны (ПХДФ);

металлы и их соединения;

фтороводород (HF);

хлороводород (HCl);

оксид углерода (CO);

аммиак (NH₃).

При производстве извести характерны те же загрязняющие вещества.

Наиболее существенными среди них являются:

оксиды углерода (СО и СО₂);

оксиды азота (NOx);

диоксид серы (SO₂);

пыль.

В выбросах также могут присутствовать другие загрязнители, такие как соединения хлора, если печь также используется для сжигания отходов.

Газообразные выделения от системы печей, выбрасываемые в атмосферу, являются проблемой номер один в борьбе с загрязнением окружающей среды при производстве цемента.

Пыль

Пыль обычно представляет собой щелочь с небольшим содержанием металлов, что является причиной негативного воздействия на окружающую среду и здоровье человека. Поскольку химический и минералогический состав пыли подобен природному камню, ее воздействие на здоровье человека считается вредным, но не токсичным.

Образование пыли (включая твердые частицы) всегда было наиболее острой экологической проблемой в цементном и известковом производствах. Однако сейчас выбросы пыли сократились и контролируются высокоэффективными фильтрами.

Пыль - это мелкие (менее 0,1 мм) частицы минерального или органического происхождения, взвешенные в воздухе или газе.

Технологии производства цемента и извести включают в качестве обязательного процесса тонкое измельчение материалов. Выбросы пыли возникают везде, где потоки газов или воздуха контактируют с тонкоизмельченным неорганическим материалом: в процессе дробления, транспортировки, складирования сырьевых материалов, при помоле и обжиге сырьевой смеси, охлаждении и складировании портландцементного клинкера, помоле, транспортировке и отгрузке цемента и извести, хранении и подготовке твердого топлива или топливных отходов. Основное количество пылегазовой смеси формируется при обжиге цементного клинкера и тонком его измельчении.

Химический состав пыли может изменяться в широких пределах. Для цементных заводов обычно рассматривают выбросы пыли с содержанием до 20 масс. % SiO₂(преимущественно пыль сырьевых компонентов) и с содержанием от 20 до 70 масс. % SiO₂(клинкерная и цементная пыль). Для известковых заводов – пыль с содержанием до 20 масс. % SiO₂(преимущественно известняковая пыль).

Основным источником организованных выбросов пыли на цементных заводах являются вращающиеся печи, клинкерные холодильники, мельницы сухого помола (цементные, угольные), цементные силосы, установки для тарирования и отгрузки цемента. Неорганизованные выбросы пыли возникают при дроблении, транспортировке, складировании сухих материалов, их подаче в бункеры мельниц, движении автотранспорта по дорогам.

Основным источником выбросов пыли при производстве извести является обжиг известняка. Пыль образуется за счет наиболее мелких частиц подаваемого в печь известняка, при термическом и механическом разрушении, при его растрескивании в печи и в меньшей мере за счет золы топлива. Практически все связанные и вспомогательные процессы производства извести как, например, дробление, грохочение, транспортировка гашеной извести, ее складирование и выгрузка, также являются источниками пылевыбросов. Уровень пылевыбросов контролируется специальной защитой.

Оксиды азота

Процесс обжига клинкера является высокотемпературным процессом, в результате которого образуются оксиды азота. Эти оксиды представляют собой одни из ключевых загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздух цементными заводами. Они образуются в процессе обжига как в результате связывания азота топлива с кислородом в пламени, так и связыванием атмосферного азота и кислорода воздуха, подаваемого для горения, и обычно состоят из смеси NO (95 %) и NO₂(5 % или менее).

При обжиге портландцементного клинкера существуют три пути образования оксидов азота – тепловые, быстрые и топливные оксиды азота.

Выделение NO_x сильно зависит от типа используемого процесса. Выбросы NO_x особенно велики для длинных вращающихся печей мокрого способа производства, при обжиге трудно обжигаемых сырьевых смесей с использованием газообразного топлива. С увеличением влажности топлива выбросы NO_x снижаются.

В печах сухого способа, оснащенных циклонными теплообменниками и декарбонизаторами, часть топлива (до 60 %) сжигается в декарбонизаторе при температурах до 900 – 1000 °С в зависимости от конструкции подогревателя подвески, что приводит к снижению суммарных выбросов NO_x за счет снижения образования тепловых NO_x. тем не менее, уровень NOx в дымовой трубе может оставаться довольно высоким в зависимости от различных факторов, связанных с процессом и оптимизацией сжигания (см. более подробную информацию в разделе 4.1.5 главы 4). Подобным образом действуют и другие способы частичного сжигания топлива в холодном конце печи: в газоходе перед первой ступенью циклонного теплообменника или в камере колосникового теплообменника.

В дымовых газах известеобжигательных печей также могут образовываться тепловые и топливные оксиды азота.

Диоксид серы

Выбросы SO₂в первую очередь обусловлены наличием летучей серы в сырьевом материале. Эта сера в виде SO₂выбрасывается со стороны низкотемпературной части печи. При высоких температурах сера, присутствующая в сырье в виде сульфатов, распадается только частично и практически полностью забирается из печи с клинкером. Сера, попадающая в печь вместе с топливом, вступит в реакцию с кислородом до образования SO₂и не приведет к значительным выбросам SO₂, т.к. SO₂, образованный в горячей части печи, прореагирует с активными мелкими частицами сырьевого материала в зонах спекания, кальцинирования и в горячей части предварительного подогрева.

Сера выбрасывается из печей в виде SO₂в отходящих газах, СаSO₄и других компонентов клинкера и пыли. Однако бòльшая часть серы соединяется (включается) в клинкер или выгружается из системы.

Выбросы SO₂ на цементных заводах зависят от общего количества сульфатных соединений, применяемого способа производства и, в первую очередь определяются содержанием летучей серы в сырьевых материалах и в топливе. Потенциальные выбросы SO_х зависят от циркуляции серы в печи.

Выбросы SO₂ могут значительно увеличиваться при следующих отклонениях от нормальных режимов работы печи:

восстановительная среда при обжиге клинкера, снижающая связывание SO₂в нелетучие неорганические соединения;

чрезмерное накопление сульфатов при длительном внутреннем кругообороте летучих соединений серы в печи и/или циклонном теплообменнике.

При производстве извести в процессе большинства вариантов обжига негашеная известь захватывает большую часть серы, выделяющейся из известняка и топлива. Эффективный контакт печных газов и негашеной извести обычно сопровождается эффективной абсорбцией диоксида серы.

Более подробная информация представлена в разделе 4.1.4 главы 4.

Выбросы СО

В дымовых газах обжигательных печей СО может появиться двумя путями (подробнее см. разделы 4.1.8 и 4.1.9 главы 4):

в связи с неполным сгоранием технологического топлива при недостаточном количестве кислорода в воздухе или недостаточном количестве воздуха, подаваемого во вращающуюся печь или в декарбонизатор вращающейся печи;

в связи с присутствием различных органических соединений, содержащих углерод, в сырьевых материалах.

Присутствие СО в дымовых газах цементных печей приводит к снижениям выбросов NO_x из-за их восстановления до элементарного азота. Однако выбросы SO₂могут при этом увеличиться, так как в восстановительной среде SO₂хуже связывается со щелочными соединениями и образует менее стабильные сульфиты. Более подробная информация о взаимодействии между NO_x, SO₂и CO представлена в разделе 4.1.6 главы 4.

При концентрации СО более 0,5 % в дымовых газах, содержащих кислород, образуется взрывоопасная смесь, способная к взрыву и разрушению оборудования для улавливания пыли (электрофильтра).

На современных цементных заводах специальные устройства отключают электрофильтр при превышении порогового значения концентрации СО в отходящих дымовых газах.

Выбросы СО, как правило, увеличиваются при пуске или остановке печей, нестабильном питании печи топливом или использовании топлива с резко изменяющимися характеристиками или при наличии в сырье углерода или его соединений. При стабильной работе и правильной настройке печного агрегата выбросы СО из печей для обжига клинкера и извести обычно невелики.

При нормировании выбросов СО необходимо учитывать, что их предельное значение должно устанавливаться с учетом сырьевой базы предприятия, применяемой технологии и оборудования.

Выбросы металлов и их соединений

Металлы, попадающие в печь с сырьевым материалом или топливом, впоследствии будут присутствовать или в отходах горения, или в клинкере. Поведение и уровень выбросов отдельных металлов в процессе обжига клинкера зависит от их летучести, схемы ввода в печь, концентрации металла в сырьевых материалах и топливе, особенно при использовании опасных топливных отходов, типа процесса и, в основном, от эффективности осаждения пыли в пылеосадительной системе. При высоких температурах многие тяжелые металлы испаряются и затем конденсируются на клинкере, сырье и частицах пыли, но выбросы тяжелых металлов могут происходить в зависимости от нагрузки тяжелых металлов, условий эксплуатации и конструкции оборудования.

Металлы и их соединения поступают в печь для обжига клинкера или извести с сырьевыми материалами и технологическим топливом.

Все подробности, касающиеся металлов в цементном процессе, см. в разделе 4.1.7 главы 4.

Выбросы газообразных HCl и HF

Хлориды и фториды могут попасть в систему из сырья и/или топлива. Основная часть улавливается мелкими твердыми частицами сырьевого материала и выходит из печи вмести с клинкером. Небольшое количество выбрасывается из печи, абсорбируясь на частицах пыли.

Так как соединения хлора и фтора удаляются из печи вместе с пылью, то выбросы этих соединений в значительной мере зависят от эффективности функционирования системы пылеулавливания и если пыль из фильтра печи возвращается в систему печи или нет, и / или если печь имеет байпасную систему для удаления высоких концентраций соединений хлора, которые могут содержаться в сырье и топливе.

При большом поступлении из сырья, топлива и отходов (альтернативное сырье и альтернативные виды топлива) могут происходить выбросы HCl и HF.

Выбросы полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов

В результате протекания различных сложных процессов, зависящих от конструкции печи, условий горения, условий подачи сырьевых материалов в печь и типа эксплуатируемого обеспыливающего оборудования, могут образовываться ПХДД и ПХДФ. Кроме того, присутствие Cl совместно с органическими соединениями потенциально может вызвать образование ПХДД и ПХДФ в любом высокотемпературном процессе. Также медь из сырья, топлива и отходов действует как катализатор, способствуя образованию диоксинов и фуранов. Данные соединения могут образовываться в циклонном теплообменнике или после теплообменника, а также в установках обеспыливания, если в сырьевых материалах присутствуют в достаточном количестве Cl и углеводороды.

Однако образование дибензодиоксинов и дибензофуранов и их последующие выбросы происходят, если одновременно соблюдается пять условий:

наличие углеводородов;

наличие HCl;

наличие катализатора (считается, что Cu²⁺ и Fe²⁺ оказывают каталитический эффект);

наличие соответствующего температурного интервала (между 200 и 450 °С с максимумом при 300 – 325 °С);

длительное время пребывания материала в соответствующем интервале температур.

Кроме того, в газовом потоке должен присутствовать молекулярный кислород. С повышением концентрации кислорода скорость реакции образования ПХДД и ПХДФ увеличивается с порядком реакции примерно 0,5.

Поскольку хлорированные дибензодиоксины и дибензофураны могут образоваться вновь при охлаждении в интервале температур от 450 до 200 °С, то очень важно отходящие из печной системы газы быстро охладить ниже этих температур.

Образование ПХДД и ПХДФ может происходить во всех типах технологических печей, но мокрые и длинные сухие печи более подвержены образованию и высвобождению выбросов диоксинов и фуранов.

Серьезность проблем с выбросами загрязняющих веществ зависит от эффективности мер контроля, метеорологических условий, местоположения промплощадки и соседних чувствительных территорий. Снижение и контроль за пылеобразованием на современном цементном заводе нуждаются в инвестировании и компетентных методах управления.

Таблица 1.24. Текущие концентрации загрязняющих веществ на предприятиях отрасли

№ п/п

Предприятие

Технологический процесс

Концентрация загрязняющих веществ, мг/Нм³

Азот (II) оксид

Азота (IV) диоксид

Пыль неорг., содержащая двуокись кремния в %: менее 20

Сера диоксид

Пыль неорг., содержащая двуокись кремния в %: 70-20

max

min

max

min

max

min

max

min

max

min

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	1	Производство клинкера	51,147	38,925	330,511	247,107	350,535	272,349	322,208	289,987	-	-
1	1	Производство цемента	-	-	-	-	927,205	12,054	-	-	-	-
2	2	Производство клинкера	613,753	500,0	179,765	100,0	337,205	25,0	114,174	65,0	538,925	529,0
		Производство цемента	-	-	-	-	-	-	-	-	2874,326	10,0
		Производство извести	613,753	610,0	103,707	100,0	34,591	30,0	114,174	95,0	-	-
3	3	Производство цемента	176,0	17,0	1080,48	28,0	590,0	101,0	420,0	19,30	674,0	48,0
3	3	Производство извести	7,8	2,66	42,9	16,4	998,0	105,0	220,0	13,0	-	-
4	4	Производство цемента	95,6	83	623	542	-	-	31,28	27,2	65,5	56,98
5	5	Производство клинкера	0,0169	0,0169	0,1042	0,1042	0,0179	0,0179	0,3353	0,3353	-	-
6	6	Производство цемента -помол	-	-	-	-	-	-	-	-	0,0308	0,008
7	7	Производство цемента	70,0	50,0	600,0	450,0	50,0	10,0	-	-	25,0	15,0
8	8	Производство цемента	-	-	-	-	30,0	30,0	-	-	-	-
9	9	Производство клинкера	71,052	3,0	437,241	1,0	98,242	0,958	182,958	1,0	54,651	1,363
9	9	Производство цемента	-	-	-	-	-	-	-	-	10,916	0,47
10	10	Производство цемента	201,7	13,652	542,4	45,0	112,64	11,713	168,7	5,0	40,36	0,954

1.2.2. Сбросы загрязняющих веществ в водные объекты

При производстве цемента на производственные нужды вода используется: для приготовления сырьевого шлама для печей мокрого процесса и в башне кондиционирования печей сухого процесса, оборудованных фильтрами электрофильтров, орошения клинкера в цехе обжига, подпитки систем отопления (котельные установки) и оборотного водоснабжения (охлаждение компрессоров, подшипников вращающихся печей, мельниц).

Так, в производстве сухого или полусухого способа вода используется в небольшом количестве только для процесса очистки, за исключением градирни печей, оборудованных электростатическими фильтрами, и если система охлаждающей воды предприятия (для охлаждения оборудования, такого как подшипники мельниц, печей и т. д.) имеет замкнутый контур (т. е. нет разомкнутого контура с охлаждающей водой отбракованные, которые потенциально могут быть загрязнены жиром и маслянистыми веществами). В принципе сбросов в воду не происходит, потому что вода возвращается в производственный процесс.

В полусухом способе вода используется для гранулирования сухой сырьевой смеси.

В полумокром способе шлам обезвоживается в фильтрпрессах.

В мокром способе вода используется для помола сырьевых материалов для получения шлама. Используемые сырьевые материалы часто имеют высокую влажность. Шлам или используется для питания печи, где вода испаряется, или вначале направляется на сушку.

Вода, которая иногда используется для охлаждения клинкера, непосредственно испаряется в процессе охлаждения при высокой температуре клинкера.

В принципе, если система охлаждающей воды завода имеет замкнутый контур, сбросов в воду не происходит, потому что вода возвращается в производственный процесс.

При производстве извести добываемые в карьере сырьевые материалы могут содержать небольшие количества глины и песка. В этом случае перед подачей в печь известняк промывают. В качестве воды для промывки известняка используют либо воду поверхностных источников, либо получающуюся при добыче грунтовую воду. Другими источниками воды являются дождевая вода и вода из артезианских скважин. Очищенная вода рециркулируется и вновь используется в процессе помывки. Оборотная вода восполняет 85 % необходимой для промывки воды, 15 % приходится на использование свежей воды.

Сточные воды предприятий цементной и известковой промышленности представлены хозяйственно-бытовыми стоками, а также ливневыми и талыми водами. Производственные стоки отсутствуют, если только система охлаждающей воды установки не имеет замкнутого контура.

Качество очистки сбрасываемых в окружающую среду сточных вод имеет сильное влияние как на общее состояние экосистемы, так и на здоровье населения.

Фильтрация неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод из полей фильтрации и фильтрационных колодцев, сбросных трубопроводов и каналов, аварийные прорывы сточных вод являются основным источником загрязнения подземных и поверхностных вод.

Методы очистки промышленных сточных вод в этой отрасли производства включают усреднение потоков и регулировку рН, отстаивание для снижения содержания взвешенных твердых веществ с помощью бассейнов - осадителей и осветлителей, фильтрование через различные среды для снижения содержания не осаждаемых твердых веществ.

Очистные сооружения должны работать не только как отстойники-накопители, необходима качественная очистка сточных вод, которая состоит из предварительной механической очистки и полной биологической очистки.

Механическая очистка сточных вод происходит на ряде последовательно расположенных сооружений, конструкция которых рассчитана на задержание различных фракций взвеси. Обычно в состав таких сооружений входят решетки, песколовки и отстойники.

В наиболее простой форме решетки представляют собой ряд параллельных железных прутьев, скрепленных вместе и поставленных поперек канала, по которому сточная вода подходит к очистным сооружениям. Песколовки предназначены для задержания тяжелой минеральной взвеси до поступления сточной воды в отстойник. Отстаивание сточных вод позволяет задержать основную массу взвешенных веществ до сооружений биологической очистки.

Сооружения биологической очистки позволяют определить решающую роль в формировании качества природных вод. Биологическая очистка основана на использовании жизнедеятельности микроорганизмов, которые окисляют органические вещества, находящиеся в сточных водах в коллоидном или растворенном состоянии.

Ливневые (дождевые и талые) стоки образуются с твердых покрытий предприятия. Основными загрязняющими компонентами поверхностного стока являются продукты эрозии почвы, смываемые с открытых грунтовых поверхностей, пыль, бытовой мусор, а также нефтепродукты, попадающие на поверхность водосбора в результате случайных проливов ГСМ. Ливневые стоки по спланированной территории собираются в водосборные лотки, оттуда по уклону стекают в дождеприемный колодец, далее в отстойник, где происходит улавливание песка, взвешенных и плавающих веществ, и самотеком в фильтрующие колодцы, расположенные на рельефе местности.

Таким образом, величина воздействия деятельности объектов цементной промышленности на грунтовые и подземные воды зависит от объема водопотребления и водоотведения, эффективности работы очистных сооружений, качественной характеристики сброса сточных воды на поля фильтрации и рельеф местности.

Антропогенная нагрузка связана с увеличивающимся числом аварийных сбросов неочищенных сточных вод, неудовлетворительным состоянием канализационных коллекторов, нарушением режима обеззараживания стоков, сбрасываемых предприятиями.

Более подробная информация о водопотреблении и методах сокращения сбросов в почву и водные объекты / водотоки приведена в разделе 4.3 главы 4.

В разделе 4.3 приведены исключительно для информации химические и физические ограничения, часто требуемые в правилах и разрешениях в отношении воды, сбрасываемой цементными и известковыми заводами.

1.2.3. Образование и управление отходами производства

Основных производственных отходов при производстве цемента и извести не образуется. Согласно постановлению Правительства Республики Казахстан от 28 октября 2021 года № 775 "Об утверждении Правил разработки, применения, мониторинга и пересмотра справочников по наилучшим доступным техникам" основные производственные отходы – наиболее значимые для конкретного вида производства или технологического процесса отходы, с помощью которых возможно оценить значение основного негативного воздействия на окружающую среду.

Однако при получении цемента и извести в результате производственных и технологических процессов могут образовываться различные отходы:

отходы сырьевой смеси (крупные куски сырьевых материалов);

отходы очистки бункеров сырьевых мельниц;

печная пыль из байпасовой системы и системы пылеосаждения;

пыль после прохождения газов через пылеочистные установки при производстве портландцементного клинкера, цемента, негашеной и гашеной извести;

фильтрат после фильтрпресса, используемого в полумокром способе, содержащий довольно много щелочей и суспендированное твердое вещество;

ткань (хлопчатобумажная и/ или из натуральных и смешанных волокон, фильтр-прессов), отработанная при обезвоживании сырьевой смеси в производстве цемента;

использованные сорбционные вещества (гранулированный известняк, пыль известняка), используемые в системах очистки газов;

просыпи сырьевых материалов при производстве портландцементного клинкера, цемента и извести;

отработанные фильтровальные рукава;

отходы упаковки (пластик, дерево, металл, бумага и т.д.);

отработанное масло, смазка и др;

использованные батареи, лампочки и люминесцентные лампы, электрическое и электронное оборудование, растворители, химические продукты и т. д.

Образующиеся отходы передаются на утилизацию/переработку сторонним организациям на договорной основе, частично используются для собственных нужд, часть возвращается в производство.

Печная пыль может быть непосредственно возвращена в процесс производства или использована для других целей. Возврат пыли может проводиться напрямую в печь либо совместно с подачей в печь сырьевой смеси (в этом случае ограничивающим фактором является концентрация щелочных металлов), либо после смешивания с цементом. Просыпи материалов и сметки собирают и отправляют в технологический процесс.

Собранную при очистке дымовых газов во влажном скруббере суспензию осаждают, жидкость в основном регенерируют, а влажную твердую фазу направляют в отвалы. Ввиду особых условий очистки газовых потоков, возможности утилизации отходов не велики. Образующийся при очистке дымовых газов гипс нельзя вновь использовать при производстве извести, но можно использовать в качестве регулятора твердения в производстве цемента.

Материалы, которые нельзя возвращать в производственный процесс, отправляются с завода для использования в других отраслях промышленности или для переработки отходов вне завода на других установках.

1.2.4. Шум и вибрация

К факторам физического воздействия на окружающую среду можно отнести шум, вибрацию.

Основным источником физических воздействий от деятельности предприятий является технологическое оборудование.

Шум генерируется во всем цементном и известковом производствах, начиная от приготовления сырьевых материалов, сырьевой смеси, в процессе обжига, получения цемента и заканчивая складированием цемента и его отправкой. Тяжелые машины и большие вентиляторы, используемые в различных переделах цементного производства, имеют высокий уровень шума и создают вибрацию, особенно от следующих машин и операций:

любые операции, включающие фракционирование, дробление, измельчение, грохочение сырьевых материалов, топлива, клинкера и цемента;

дымососы;

вентиляторы;

вибраторы и пр.

воздушные компрессоры и т. д.

Длительное воздействие шума и вибраций на человека может повредить его слуховой аппарат, угнетает центральную нервную систему, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, может приводить к профессиональным заболеваниям. Поэтому цементные заводы должны принимать меры и осуществлять мероприятия по снижению уровня воздействия шума на рабочих местах (производственный шум) до минимума, а также шум на границах завода и карьера (шум окружающей среды), который может повлиять на соседние виды деятельности (жилые районы, общественные здания, другие промышленные и коммерческие поселения и так далее.) до минимальной величины.

Часто уровень шума и вибраций зависит от конструкции фундамента, на котором установлено оборудование. Использование специальных фундаментов и устройств, гасящих вибрацию, позволяет заметно снизить уровень шума в производственных цехах.

Если вышеупомянутые технические решения не могут быть применены и если установки, выделяющие шум, невозможно перевести в отдельные здания (например, из-за размера печей и их средств обслуживания), то применяются вторичные технические решения. Например, должно быть осуществлено строительство зданий или природных барьеров, таких как растущие деревья или кустарники между защищаемой зоной и источником активного шума (например, печь или площадь склада). Двери и окна защищаемого пространства должны быть плотно закрыты в период эксплуатации шумовыделяющих установок.

Если жилая зона находится близко от завода, планирование расположения и строительство новых зданий на промплощадке должно увязываться с необходимостью снижения шумовых выбросов. Рекомендуется осуществлять замеры уровня шума на границе завода и свойств карьера.

Согласно представленным данным КТА только 2 цементных завода из 10 декларируют физические факторы воздействия – шум, вибрацию согласно аттестации рабочих мест.

В соответствии с приказом Министра здравоохранения Республики Казахстан от 16 февраля 2022 года № ҚР ДСМ- 15 "Об утверждении Гигиенических нормативов к физическим факторам, оказывающим воздействие на человека" максимально допустимый уровень звука на рабочих местах в производственных и вспомогательных зданиях составляет 95дБА.

В разделе 4.5 главы 4 (техники управления и снижения уровня шумового воздействия) приводится исключительно для информации, если нет национальных / региональных / местных нормативных актов, уровней ограничения шума, контролируемых на границах собственности (шум окружающей среды), иным образом указываются на местном уровне. регулировка: 65 дБ днем и 55 дБ ночью (в ближайшем доме).

Производство цемента и извести связано также с последствиями добычи ресурсов (ископаемых видов топлива, известняка и других полезных ископаемых) на качество окружающей среды, биологическое разнообразие, эстетику ландшафта и истощение невозобновляемых или медленно возобновляемых ресурсов, таких как ископаемые виды топлива или подземные воды.

Соблюдение действующих норм и правил позволяет избежать негативного воздействия, обусловленного факторами физического воздействия.

1.2.5. Запах

Выделение запаха является редкой проблемой на хорошо работающем заводе, но может произойти на заводе, где сочетание факторов может привести к эпизодическим появлению запаха. Если сырьевые материалы содержат горючие компоненты (керогены), которые не горят при нагревании в теплообменнике, но подвергаются пиролизу, могут появиться выбросы углеводородов. Эти выбросы могут быть видны поверх трубы как "синий туман", который может быть вызвать неприятный запах вокруг цементного завода при неблагоприятных погодных условиях.

Сжигание топлива, содержащего серу и/или использование сырьевых материалов, содержащих серу, может приводить к выделению запаха (проблема особенно часто встречается в шахтных печах).

Кроме того, отходы, используемые в качестве сырьевых материалов или топлива, могут приводить к появлению запаха, особенно на различных этапах производства, таких как складирование и переработка. В случае использования аммиака для снижения NO_х может возникнуть также запах в определенный период процесса производства, если должным образом не управлять этим процессом.

Более подробную информацию см. в разделе 4.6 главы 4.

1.2.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды. Общие принципы

Комплексный подход к защите окружающей среды подразумевает под собой систему мер, направленных на выявление источников негативного воздействия производственной деятельности предприятий (выбросы в атмосферу, сбросы в водную среду и образование/размещение отходов) на компоненты окружающей среды, на снижение/предотвращение оказываемого ими техногенного воздействия путем их контроля, а также внедрение и применение наилучших доступных технологий с сопоставлением экологической и экономической эффективности предпринимаемых мер.

Для осуществления комплексного подхода предприятия должны уделять особое внимание вопросам охраны окружающей среды, что выражается в:

обязательном учете сырья и вспомогательных материалов, энергии, потребляемых или производимых объектом;

документировании всех источников выбросов, сбросов, образования отходов, имеющихся на объекте, их характера и объема, а также выявления случаев их негативного воздействия на окружающую среду;

используемых технологических решениях и иных методах по очистке от вредных веществ сточных вод и отходящих газов, внедрению наилучших доступных технологий по сокращению норм использования природных ресурсов и снижению объемов выбросов, сбросов и образования отходов на объекте;

разработке эффективных мероприятий по рациональному использованию природных ресурсов и охране окружающей среды;

декларировании экологической политики предприятия;

подготовке и проведении сертификации производства в системе экологического менеджмента;

выполнении производственного экологического контроля и мониторинге компонентов окружающей среды;

получении разрешений на комплексное природопользование от специально уполномоченных государственных органов в области охраны окружающей среды;

осуществлении контроля за выполнением и соблюдением требований законодательства об охране окружающей среды и прочее.

Для достижения высоких эколого-экономических результатов необходимо совместить процесс очистки выбросов, сбросов от вредных веществ с процессом утилизации уловленных веществ. "В чистом виде" очистка вредных выбросов малоэффективна, так как с ее помощью далеко не всегда удается полностью прекратить поступление вредных веществ в окружающую среду, т.к. сокращение уровня загрязнения одного компонента окружающей среды может привести к усилению загрязнения другого.

К примеру, установка влажных фильтров при газоочистке позволяет сократить загрязнение воздуха, но ведет к еще большему загрязнению воды, если отходы воды не обрабатываются должным образом. Использование очистных сооружений, даже самых эффективных, резко сокращает уровень загрязнения окружающей среды, однако не решает этой проблемы полностью, поскольку в процессе функционирования этих установок тоже вырабатываются отходы, хотя и в меньшем объеме, но, как правило, с повышенной концентрацией вредных веществ. Наконец работа большей части очистных сооружений требует значительных энергетических затрат, что в свою очередь тоже небезопасно для окружающей среды.

Устранение самих причин загрязнения требует внедрения малоотходных, а в перспективе и безотходных технологий производства, которые позволяли бы комплексно использовать исходное сырье и утилизировать максимум вредных для окружающей среды веществ. К примеру, печная пыль непосредственно возвращается в процесс производства, золошлаковые отходы используются повторно в технологическом процессе в качестве добавки. Именно цементные предприятия являются единственными в своем роде, чьи технологии позволяют использовать вторичные сырьевые ресурсы не только при обжиге, но и на других стадиях производства: при приготовлении цементной смеси, при измельчении шихты.

Использование определенных типов отходов в качестве альтернативных видов топлива позволит снизить использование ископаемого природного топлива, объемы накопления образованных отходов и снижение выбросов. Однако при подборе материала должны учитываться химический состав отхода и экологические последствия, которые может вызвать процесс переработки каждого вида отходов.

Далеко не для всех производств найдены приемлемые технико-экономические решения по сокращению количества образующихся отходов и их утилизации, поэтому в настоящее время приходится работать в этом направлении.

Заботясь о совершенствовании технологических аспектов охраны окружающей природной среды необходимо помнить, что никакие очистные сооружения и безотходные технологии не смогут восстановить устойчивость экосистемы, если будут превышены допустимые (пороговые) значения сокращения естественных, не преобразованных человеком природных систем.

2. Методология определения наилучших доступных техник

2.1. Детерминация, принципы подбора

Детерминация техник в качестве наилучших доступных основывается на принципах и критериях в соответствии с требованиями Экологического кодекса.

Методология определения техники в качестве наилучшей доступной основывается на подборе и сравнении альтернативных техник, принятых в качестве техник-кандидатов в наилучшие доступные техники, обеспечивающих исполнение целей предприятия и государственных уполномоченных органов в области охраны окружающей среды. Определение техник-кандидатов основывается на результатах КТА и анализе международного опыта с учетом необходимости обоснованной адаптации к климатическим, экономическим, экологическим условиям и топливной базе Республики Казахстан, обуславливающим техническую и экономическую доступность наилучших доступных техник в области применения.

Принципы подбора наилучших доступных техник основываются на соблюдении последовательности действий технических рабочих групп и заинтересованных сторон по учету и анализу критериев определения техник в качестве наилучших доступных техник.

1. Определение ключевых экологических проблем для отрасли с учетом маркерных загрязняющих веществ эмиссий.

Метод определения перечня маркерных веществ основывался преимущественно на изучении проектной, технологической документации и сведений, полученных в ходе проведенного КТА предприятий в области применения справочника по НДТ.

Из перечня загрязняющих веществ, присутствующих в эмиссиях основных источников загрязнения, был определен перечень маркерных веществ при условии их соответствия следующим характеристикам:

вещество характерно для рассматриваемого технологического процесса (вещества, обоснованные в проектной и технологической документации);

вещество оказывает значительное воздействие на окружающую среду и (или) здоровье населения, в том числе обладающее высокой токсичностью, доказанными канцерогенными, мутагенными, тератогенными свойствами, кумулятивным эффектом, а также вещества, относящиеся к стойким органическим загрязняющим веществам.

2. Определение и инвентаризация техник-кандидатов, направленных на решение экологических проблем отрасли.

При определении и инвентаризации техник-кандидатов, направленных на решение экологических проблем отрасли, оставляется перечень техник-кандидатов из имеющихся в Республики Казахстан и в мировом сообществе. Далее список ранжируется по возможности применения на существующей и/ или на новой установке в условиях Республики Казахстан и указываются аргументированные доводы о возможности или невозможности их применения.

3. Оценка, анализ и сравнение техник-кандидатов в соответствии с критериями, приведенными в п. 2.2 настоящего справочника по НДТ, и на основании установления условий, при которых были достигнуты уровни экологической эффективности, с выявлением перечня техник, удовлетворяющим критериям наилучших доступных техник.

При оценке, анализе и сравнении техник-кандидатов в наилучшие доступные техники соблюдается следующая последовательность действий:

1) для установленных техник проводится оценка уровня воздействия на различные компоненты окружающей среды и уровней потребления различных ресурсов и материалов;

2) оценка при наличии необходимой информации затрат на внедрение техник и содержание оборудования, возможные льготы и преимущества после внедрения техник, период внедрения;

3) по результатам оценки из установленных техник основного технологического процесса выбираются техники:

обеспечивающие предотвращение или снижение воздействия на компоненты окружающей среды;

внедрение которых не приведет к существенному увеличению объемов выбросов других загрязняющих веществ, сбросов загрязненных сточных вод, образованию отходов обезвреживания, потребления ресурсов, иных видов негативного воздействия на окружающую среду и увеличению риска для здоровья населения выше приемлемого или допустимого уровня;

внедрение которых не приведет к чрезмерным материально-финансовым затратам (с учетом возможных льгот и преимуществ при внедрении);

имеющие приемлемые сроки внедрения.

4. Определение уровней наилучшей экологической результативности, обеспечиваемой наилучшей доступной техникой (включая технологические показатели эмиссий, связанные с НДТ).

Термин "наилучшие доступные техники" определен в ст.113 Экологического кодекса [1].

Под наилучшими доступными техниками понимается наиболее эффективная и передовая стадия развития видов деятельности и методов их осуществления, которая свидетельствует об их практической пригодности для того, чтобы служить основой установления технологических нормативов и иных экологических условий, направленных на предотвращение или, если это практически неосуществимо, минимизацию негативного антропогенного воздействия на окружающую среду.

Под техниками понимаются как используемые технологии, так и способы, методы, процессы, практики, подходы и решения, применяемые к проектированию, строительству, обслуживанию, эксплуатации, управлению и выводу из эксплуатации объекта.

Техники считаются доступными, если уровень их развития позволяет внедрить такие техники в соответствующем секторе производства на экономически и технически возможных условиях, принимая во внимание затраты и выгоды, вне зависимости от того, применяются ли или производятся ли такие техники в Республике Казахстан, и лишь в той мере, в какой они обоснованно доступны для оператора объекта.

Под наилучшими понимаются те доступные техники, которые наиболее действенны в достижении высокого общего уровня охраны окружающей среды как единого целого.

Применение наилучших доступных техник направлено на комплексное предотвращение загрязнения окружающей среды, минимизацию и контроль негативного антропогенного воздействия на окружающую среду.

Под областями применения наилучших доступных техник понимаются отдельные отрасли экономики, виды деятельности, технологические процессы, технические, организационные или управленческие аспекты ведения деятельности, для которых в соответствии с Экологическим кодексом определяются наилучшие доступные техники.

2.2. Критерии отнесения техник к наилучшей доступной технике

В соответствии с п.3 ст.113 Экологического кодекса критериями определения наилучших доступных техник являются:

1) использование малоотходной технологии;

2) использование менее опасных веществ;

3) способствование восстановлению и рециклингу веществ, образующихся и используемых в технологическом процессе, а также отходов, насколько это применимо;

4) сопоставимость процессов, устройств и операционных методов, успешно испытанных на промышленном уровне;

5) технологические прорывы и изменения в научных знаниях;

6) природа, влияние и объемы соответствующих эмиссий в окружающую среду;

7) даты ввода в эксплуатацию для новых и действующих объектов;

8) продолжительность сроков, необходимых для внедрения наилучшей доступной техники;

9) уровень потребления и свойства сырья и ресурсов (включая воду), используемых в процессах, и энергоэффективность;

10) необходимость предотвращения или сокращения до минимума общего уровня негативного воздействия эмиссий на окружающую среду и рисков для окружающей среды;

11) необходимость предотвращения аварий и сведения до минимума негативных последствий для окружающей среды;

12) информация, опубликованная международными организациями;

13) промышленное внедрение на двух и более объектах в Республике Казахстан или за ее пределами.

Обеспечением соблюдения принципов Экологического кодекса при определении техники в качестве НДТ является условие сочетания указанных критериев, выражаемое в соблюдении следующих условий для каждой техники, которая является кандидатом наилучшей доступной:

1) наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду;

2) экономическая эффективность ее внедрения и эксплуатации;

3) применение ресурсо- и энергосберегающих методов;

4) период внедрения техники;

5) промышленное внедрение техники на двух и более объектах, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

Наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду

При установлении условия обеспечения техникой-кандидатом наименьшего уровня негативного воздействия на окружающую среду рассматривается два показателя:

опасность используемых и (или) образующихся в технологических процессах веществ для атмосферы, почвы, водных систем, человека, других живых организмов и экосистем в целом;

характер негативного воздействия и значения эмиссий загрязняющих веществ в составе выбросов и сбросов.

При определении опасности используемых и (или) образующихся в технологических процессах веществ проводится инвентаризация эмиссий загрязняющих веществ в составе выбросов и сбросов, их объемов (масса), а также объемов и характеристик отходов. При оценке опасности используемых и (или) образующихся в ходе технологических процессов загрязняющих веществ устанавливаются маркерные загрязняющие вещества, выделяющиеся в атмосферу, поступающие в водные объекты, в промежуточные продукты и отходы.

Выбор маркерных веществ основывается на установлении следующих характеристик:

вещество характерно для рассматриваемого технологического процесса;

вещество присутствует в эмиссиях постоянно и в значимых концентрациях;

вещество оказывает значительное воздействие на окружающую среду;

метод определения вещества является доступным, воспроизводимым и соответствует требованиям обеспечения единства измерений;

количественным критерием для определения маркерных веществ является их наибольший совокупный вклад в общем объеме выбросов загрязняющих веществ.

Экономическая эффективность внедрения и эксплуатации техники

При установлении условия обеспечения экономической эффективности проводится оценка затрат на внедрение, эксплуатацию техники и выгоду от ее внедрения путем применения метода анализа затрат и выгод. Если внедрение различных техник дает положительные результаты, то техникой с самой высокой результативностью считается та, которая дает наилучшее соотношение "цена/качество" и, соответственно, демонстрирует наилучшие экономические показатели среди рассматриваемых техник. Данный метод анализа требует более широкого охвата данных, где данные по выгодам/затратам сложно представить в денежной форме.

Проведение анализа инкрементального денежного потока, возникающего в результате разницы денежных потоков "до" и "после" внедрения техники, позволяет провести экономический анализ, который наиболее знаком для большинства предприятий.

Альтернативой методу анализа затрат и выгод служит анализ эффективности затрат, используемый для определения наиболее предпочтительных для достижения определенной экологической цели при самой низкой стоимости мероприятий. Ранжирование техник-кандидатов НДТ по мере возрастания их экономической эффективности позволяет исключить варианты, которые необоснованно и неоправданно дороги по сравнению с полученной экологической выгодой.

Экономическая эффективность техники определяется согласно формуле:

экономическая эффективность = годовые затраты, тенге/сокращение эмиссий, т/год.

Методология расчета затрат устанавливает алгоритм, позволяющий собрать и проанализировать данные о капитальных затратах и эксплуатационных издержках для сооружения, установки, технологии или процесса с учетом экономической эффективности внедрения и эксплуатации.

Основные этапы оценки приведены на рисунке 2.1.

В ходе проведения экономического анализа внедрения НДТ рассматриваются:

1) опыт предыдущего успешного использования в промышленном масштабе сопоставимых техник;

2) информация об известных авариях, связанных с внедрением и эксплуатацией данной техники на производстве;

3) географические факторы климата внедрения техник (расположение относительно источников энергии, ее доступность, логистические цепочки), а также технологические ограничения, связанные с региональными физико-географическими и геологическими условиями и наличием особо охраняемых природных территорий, памятников культуры и объектов рекреации.

Для проведения оценки техники-кандидата определяется структура затрат с выделением капитальных затрат (на строительство сооружений, приобретение и монтаж оборудования) и эксплуатационных. В эксплуатационных затратах выделяются затраты на техническое обслуживание и ремонт, энергоносители, материалы и услуги, затраты на оплату труда.

По итогам сбора информации о затратах проводится ее обработка для обеспечения дальнейшего объективного сравнения рассматриваемых альтернативных вариантов.

Период внедрения техники

Для оценки времени внедрения техники используется период окупаемости определенной техники в сравнении с затратами, относящимися к обеспечению охраны окружающей среды. Проводится оценка скорости внедрения техники. При этом рекомендуется раздельно рассматривать скорости внедрения техник следующих временных масштабов:

краткосрочный (от нескольких недель до месяцев);

среднесрочный (от нескольких месяцев до года);

долгосрочный (обычно составляет несколько лет).

Выбор времени модернизации основывается на плановой замене существующего оборудования. Оценивая скорость (период) внедрения НДТ, рекомендуется также проанализировать предельные затраты на модернизацию. Для НДТ, которые требуют существенных инвестиционных капитальных затрат или значительных модификаций производственных процессов и инфраструктуры, представляется необходимым предусматривать более длительные периоды их внедрения.

Применение ресурсо- и энергосберегающих методов

При анализе применения ресурсо- и энергосберегающих методов учитываются требования и положения существующих нормативно-правовых документов в области энерго- и ресурсосбережения. Целью анализа является установление техник, которые характеризуются (среди рассматриваемых) лучшими показателями энерго- и ресурсосбережения.

Проводится сравнительный анализ техник по потреблению основных ресурсов, принимая во внимание:

1) потребление энергии:

общий уровень энергопотребления и для различных (основных, вспомогательных и обслуживающих) технологических процессов (с оценкой основных возможностей его снижения);

вид и уровень использования топлива;

2) потребление воды:

технологические процессы, в которых используется вода;

общий объем потребления и для технологических процессов (с оценкой возможностей его снижения или повторного использования);

назначение воды (промывная жидкость, хладагент и т. д.);

наличие систем повторного использования воды;

3) объем потребления сырья и вспомогательных материалов (реагентов и т. п.) с оценкой возможностей их повторного использования.

После сравнительного анализа определяется возможность регенерации и рециклинга веществ и рекуперации энергии, использующихся в технологическом процессе.

В качестве основных показателей энергоэффективности и ресурсосбережения, применяемых для сравнительной оценки рассматриваемых техник, используются (при регламентированных условиях эксплуатации оборудования) показатели - удельные расходы электроэнергии, тепла, топлива, воды, различных материалов, т. е. фактические затраты того или иного ресурса (электроэнергия, тепло, вода, реагенты и т. д.) на единицу продукции или оказываемой услуги, выражаемые, например, для электроэнергии в кВт-ч на 1 объема продукции или оказываемой услуги, для тепловой энергии - в Гкал/объем продукции или оказываемой услуги, для воды - в м³/объем продукции или оказываемой услуги и т. д.

Ресурсосбережение (т. е. сбережение энергии и материалов) оценивается также с точки зрения возможности реализации соответствующих правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование и экономное расходование топливноэнергетических и других материальных ресурсов. Потенциал ресурсосбережения реализуется через конкретные энерго- и ресурсосберегающие мероприятия, которые можно разделить на организационно-технические, предполагающие повышение культуры производства, соблюдение номинальных режимов эксплуатации оборудования, обеспечение оптимального уровня загрузки агрегатов, ликвидацию прямых потерь топливно-энергетических ресурсов, своевременное выполнение наладочных и ремонтно-восстановительных работ, использование вторичных энергоресурсов (включая утилизацию низкопотенциального тепла вентиляционных выбросов, процессы регенерации и рекуперации энергии), оснащение приборами учета используемых энергетических и других ресурсов, и инвестиционные, связанные с своевременным замещением морально устаревших производственных мощностей (производственных узлов), внедрением современного энергоэффективного и энергосберегающего оборудования, модернизацией и автоматизацией существующих технологических процессов.

Любое возможное преобразование технологического процесса и (или) используемого оборудования, влекущее за собой уменьшение удельного расхода энерго- и других ресурсов на единицу объема продукции или оказываемой услуги, особенно при снижении (или при существующем уровне выбросов и сбросов вредных веществ) оценивается как повышение его энергоэффективности и ресурсосбережения (с учетом экономической эффективности и технологической надежности данного преобразования).

3. Применяемые процессы: технологические, технические решения, используемые в настоящее время

3.1. Производство цемента

Производство цемента на заводах Казахстана осуществляется по двум способам:

сухому, когда сырьевые материалы измельчаются с одновременной сушкой и обжигу подвергается сырьевая мука с влажностью не более 1–2 %, при этом удельный расход тепла составляет 3250 – 3550 МДж/тонн клинкера;

мокрому, когда сырьевые материалы измельчаются в присутствии воды, приготавливается сырьевой шлам с W = 35 – 42 %, который подвергают обжигу во вращающейся печи, удельный расход тепла составляет 6500 – 6900 МДж/тонн клинкера.

Производственная мощность заводов сухого способа составляет – 13,9 млн. тонн, мокрого – 3,0206 млн. тонн. Доля сухого способа, который относится к НДТ, в производстве цемента в Республике Казахстан на 1 января 2021 г. составляет 82,66 %.

3.1.1. Способы производства цементного клинкера

Технологическая схема мокрого способа

Типовая технологическая схема мокрого способа производства приведена при использовании твердого карбонатного компонента – известняка и мягкого глинистого компонента – глины, лесса. Добыча сырья производится экскаваторами. При мокром способе известняк подвергается двухстадийному дроблению в щековой и молотковой дробилке до щебня размером до 15 – 20 мм и поступает в бункера сырьевых мельниц. Глина или лесс подвергаются размучиванию в глиноболтушках и подаются на совместный помол в трубные шаровые мельницы, куда дозируются дробленый известняк, огарки и вода. Размолотый шлам с влажностью 36 – 40 % перекачивают в вертикальные шламбассейны для корректировки по величине коэффициента насыщения (КН), по силикатному (n) или глиноземистому модулю (р). После корректировки шлам самотеком сливают в горизонтальный шламбассейн, откуда с помощью насосов непрерывно питается вращающаяся печь (рисунок 3.1).

Преимущество мокрого способа заключается в возможности приготовления более однородной сырьевой смеси, обеспечивающей получение повышенного качества клинкера. Основным недостатком данного способа является высокий удельный расход тепла, который практически в два раза выше, чем при сухом способе. Это связано с тем, что при производстве одной тонны клинкера испаряется около тонны воды. Вследствие этого на каждую тонну клинкера в атмосферу выбрасывается около 4 тонн отходящих газов, что также в два раза выше, чем при сухом способе [7].

Технологическая схема сухого способа производства цемента

Во всем мире существуют различные типы печей для сухого процесса (рисунок 3.2):

Длинные сухие печи (многие из них были разработаны в США, но также и на других континентах и странах и все еще находятся в эксплуатации) предназначены для сушки, предварительного нагрева, обжига и спекания, так что требуется добавить только систему подачи и охладитель. Верхняя часть длинных печей оснащена цепными завесами и стационарными установками для улучшения теплопередачи.

Сухие печи (как правило, короткие печи) с технологией предварительного подогрева суспензии, с 3 до 6 циклонными ступенями. Они могут быть оснащены предварительным кальцинатором или без него. Различные механизмы доступны от различных поставщиков. Системы печей с пятью циклонными ступенями предварительного подогрева и предварительным обжигом считаются стандартной технологией для новых установок сухого процесса.

В мировой промышленности также работают печи для полусухого и полумокрого способов производства. В Казахстане такие печи отсутствуют.

Полусухие технологические печи (также называемые печами "Леполь", короче, чем печи мокрого процесса), изобретенные в 1928 г. и сегодня эксплуатируемые в разных странах, оснащены горизонтальной подвижной решеткой, на которую подаются смесь из сухой муки, приготовленной в диске для измельчения смеси (содержание влаги в смеси варьируется от 10 % до 15 %). Слой смеси распределяется на колосниковой решетке, подсушивается, а затем подается в печь.

В полувлажном процессе (способ называют также комбинированным) влажные шламовые фильтровальные кексы, приготовленные в экструдере (содержание влаги в кеках составляет около 20 %), подаются либо на решетку печи "Леполь", либо в длинную печь, более или менее такую же длину, как и в печи мокрого процесса.

Рисунок 3.2. Печь сухого способа производства с циклонными теплообменниками и декарбонизатором

Сухой способ производства с использованием технологии предварительного подогрева смеси с предварительным прокаливателем или без него в настоящее время является наиболее распространенным в мире. Например, в Японии 100 % цемента выпускают по сухому способу, в наиболее развитых странах Европы этот показатель приближается к 100 %.

Показатели сухого способа в сравнении с мокрым приведены на рисунках 3.3, 3.4 и в таблице 3.1.

Недостатками сухого способа являются:

некоторое снижение активности клинкера;

усложнение технологической схемы;

повышенная запыленность технологического процесса.

Рисунок 3.3. Затраты материала и выброс отходящих газов в окружающую среду при мокром и сухом способах производств на тонну клинкера

Рисунок 3.4. Материальный баланс печи сухого способа [22]

Сухой способ перед мокрым имеет следующие преимущества:

удельный расход топлива практически в два раза ниже;

единичная производительность печи в 4 - 5 раз больше;

на порядок уменьшается удельный расход огнеупоров, обусловленный снижением теплонапряження во вращающейся печи и увеличением единичной мощности;

Таблица 3.1. Показатели мокрого и сухого способов производства цемента [22]

№ п/п	Параметры	Размерность	Способ производства
№ п/п	Параметры	Размерность	мокрый	сухой
1	2	3	4	5
1	Мощность печи в мире:
	максимальная	т/сут	3000	12 000
	распространенная	т/сут	1750	3000 - 5000
2	Мощность печей в Казахстане:
	максимальная	т/сут	1750	5250
	распространенная	т/сут	840	2520
3	Расход топлива	кут/т клинкера^*	200	100
4	Расход материалов	т/т клинкера	5	3
5	Расход огнеупоров	кг/т клинкера	1,0	0,1
6	Выход отходящих газов	т/т клинкера	4	2
7	Выход СО₂	кг/т цемента	890	690
8	Качество клинкера	%	100	90
9	Запыленность	-	низкая	повышенная
10	Технология	-	простая	сложная
11	Управление процессом	-	сложное	простое
12	Степень автоматизации	-	низкая	полная
13	Выработка на 1 работника	т/год	1500	7000
14	Число рабочих в смену	человек	10	2

* кут/т клинкера – кг условного топлива на тонну клинкера.

выбросы парниковых газов в окружающую среду ниже из-за гораздо меньшего потребления тепловой энергии в печах сухого процесса; выбросы углекислого газа в атмосферу снижаются на 25 %, что имеет существенное значение в связи с Киотским соглашением;

обеспечивается автоматизация обжига клинкера вследствие разделения процесса на отдельные контуры регулирования с возможностью подачи на каждый передел необходимого количества топлива;

многократно увеличивается производительность труда [22].

3.1.2. Добыча сырьевых материалов

Современный цементный завод выпускает 1,5 - 2,0 млн. тонн цемента. Для этого необходимо переработать 2,2 - 3,2 млн. тонн сырьевых материалов или 7 - 10 тыс. тонн сырья в сутки. Добыча сырья осуществляется в карьерах, разрабатываемых открытым способом. Добычу ведут в один или несколько уступов высотой 10 – 15 м (рисунок 3.5). Способ добычи зависит от физико-механических свойств сырья. Вначале удаляют вскрышную породу.

1 - экскаваторы
Рисунок 3.5. Добыча известняка на карьере.

Твердые скальные породы (известняки) вначале разрыхляют взрывом. Для этого проходят скважины диаметром 100 - 300 мм, закладывают взрывчатку и осуществляют массовый взрыв. Проходку скважин ведут с помощью канатно-ударных станков, пневматических ударных или шарошечных буровых станков (рисунок 3.6). Погрузку скальных пород осуществляют экскаваторами с емкостью ковша до 8 м³или погрузчиками.

Рисунок 3.6. Бурение скважин на карьере известняка ТОО "Жамбыл Цемент"

Добычу мягких пород (мела, глины) осуществляют с помощью роторных экскаваторов, которые одновременно с добычей осуществляют и погрузку сырья.

Доля стоимости сырья в себестоимости цемента составляет до 20 – 25 %. Себестоимость добытого сырья зависит от ряда факторов. Около 60 % общей стоимости сырья составляют транспортные расходы.

На цементном заводе необходимо иметь определенный запас сырья, который бы обеспечивал непрерывную работу печей на случай прекращения подачи материалов из карьера. Для этого в зависимости от мощности завода установлены нормы запаса сырья, которые должны храниться на складах. Склады сырья используют открытые или закрытые. Нормы запасов материалов следующие, сут.: известняка на 3 - 5; гипсового камня, корректирующих и минеральных добавок – на 15 - 20; твердого топлива – на 10 - 15 [51].

На трех заводах Казахстана имеются особенности добычи, дробления и транспортировки сырья на завод. На заводе ТОО "Жамбылская цементная производственная компания" сырье известняк и глинистый сланец после предварительного дробления на карьере доставляют на завод наиболее экономичным транспортом – ленточным конвейером, расстояние 2,8 км, и укладывают в штабели для усреднения (рисунок 3.7).

Рисунок 3.7. Ленточный транспортер длиной 2800 м для доставки известняка и глинистого сланца с карьера в ТОО "Жамбыл Цемент"

В ТОО "ПК "Цементный завод Семей" известняк добывается в карьере суук-булакского месторождения, который находится в 88 км по железной дороге от завода. Бурение скважин производится механизированными станками СБШ - 200. Для погрузки разрыхленной породы известняка в автосамосвалы используются экскаваторы ЭКГ - 4,6; ЭКГ - 5,0 или ковшевые погрузчики (рисунок 3.8).

Рисунок 3.8. Погрузка известняка ковшевым погрузчиком и экскаватором

От забоя до приемного бункера известняк возят на автомашинах БелАЗ. Дробление известняка осуществляют на карьере вначале в щековой дробилке производительностью Q – 500 т/час, затем в молотковой дробилке С – 738 до размера кусков 0 – 20 мм. Дробленый известняк грузится в железнодорожные вагоны и отправляется на завод.

На заводе мокрого способа ТОО "ПК "Цементный завод Семей" глинистый компонент – суглинки добываются в карьере Жана-Семейского месторождения, расположенном в 15 км от завода. Глину 45 % привозят на завод автосамосвалами, а 55 % размучивают на карьере в глиноболтушках и по трубам перекачивают на завод.

В ТОО "Стандарт Цемент" известняк Каракусского месторождения подвергается дроблению на карьере до кусков размером 70 мм, загружается в вагоны и поступает на завод. Карьер расположен примерно в 45 км от завода.

На всех других заводах известняк и глинистый компонент после добычи на карьере автосамосвалами транспортируют на завод, где осуществляются дробление сырья и дальнейшая переработка.

3.1.3. Хранение, подготовка и помол сырьевых материалов

Сырьевые материалы хранятся на заводе в открытых и/или крытых складах. Согласно технологическим нормам проектирования цементных заводов нормы запаса в зависимости от вида сырья, корректирующих и минеральных добавок, топлива должны хватать на 3 – 20 суток работы предприятия [51].

Дробление сырьевых материалов

Дробление – это процесс механического измельчения твердых пород со степенью измельчения от 2 до 50. Выбор дробильного оборудования и схем дробления зависит от физических свойств сырья, прочности, пластичности, влажности. На старых заводах мокрого способа производство дробления твердых известняковых пород высокой и средней плотности осуществляется в две стадии на карьере или на заводе. Первая стадия дробления осуществляется в щековых дробилках, вторая в молотковых. В щековых дробилках происходит раздавливание материала между подвижной и неподвижной щеками в результате периодического нажатия (рисунок 3.9).

Щековые дробилки 1 стадии дробления могут перерабатывать камень с размерами до 1200 – 1500 мм. Степень измельчения в щековых дробилках составляет 4 – 6. Размер выходящих кусков составляет до 100 – 200 мм.

Щековые дробилки просты по конструкции и достаточно надежны в эксплуатации. Щеки футеруются броневыми плитами из закаленного литья или твердой стали. Износ дробящих плит составляет от 5 до 30 г на 1 тонну материала (рисунок 3.10).

Удельные расходы электроэнергии зависят от размеров дробилки, твердости породы и составляют для крупных щековых дробилок от 0,3 до 0,7 кВт ч/м³материала средней твердости. Щековые дробилки установлены в АО "Шымкентцемент", ТОО "Бухтарминская цементная компания", ТОО "Sas- Tobe Technologies", АО "Central Asia Cement", ТОО "Каспий Цемент", на карьере ТОО "ПК "Цементный завод Семей".

На второй стадии дробления твердых пород используют молотковые (одно – двухроторные) дробилки, ударно-отражательные дробилки, самоочищающиеся молотковые дробилки с подвижной плитой. Молотковые дробилки оборудованы выходными колосниковыми решетками и выдают материал крупностью меньше ширины выходной щели. Продукт измельчения выходит в виде щебня с размером кусков от 0 до 20 – 30 мм и более.

1 - корпус; 2 – подвижная щека; 3 - ось; 4 – маховик;
5 – эксцентриковый вал;
6 – шатун; 7 – распорные плиты; 8 – специальный упор;
9 – прокладка; 10 – пружина;
11 – прилив; 12 – тяга;
13 – сухари; 14 – броневые плиты

Рисунок 3.10. Щековая дробилка СМД – 60А

Степень измельчения молотковых дробилок составляет 20 – 40 (рисунок 3.11). Различают однороторные и двухроторные молотковые дробилки. Удельный расход электроэнергии на дробление 1 т материала составляет 1 – 2 кВт ч/т. Молотковые дробилки установлены на второй стадии дробления известняка АО "Шымкентцемент", ТОО "Бухтарминская цементная компания", ТОО "Sas-Tobe Technologies", АО "Central Asia Cement" (двухроторная) и на карьере ТОО "ПК "Цементный завод Семей".

1 – станина, 2 – колосниковая поворотная решетка,
3 – отбойный брус, 4 – отбойная плита, 5 – крыша станины,
6 – молоток, 7 – ротор,
8 – выдвижная колосниковая решетка, 9 – направляющая выдвижной решетки

Рисунок 3.11. Молотковая однороторная дробилка СМД- 98А

На заводах сухого способа производства, как правило, устанавливаются эффективные ударно-отражательные и молотковые дробилки, где дробление осуществляется в три стадии. Первая стадия – основное дробление – происходит в тот момент, когда бильные элементы, закрепленные на роторе, ударяют по дробимому материалу. Вторая стадия происходит при столкновении дробимого материала с отражательными плитами, третья – при соударении частиц дробимого материала. Такие дробилки наиболее эффективны для скальных пород средней твердости. Выпускаются одно- и двухроторные дробилки таких типов.

Для дробления твердых и вязких пород используют ударно-отражательные дробилки несколько иных конструкций.

В комбинированной ударно-отражательной молотковой дробилке типа ЕV фирмы "Смидт" (Дания) в одном агрегате совмещены две стадии дробления. Степень измельчения составляет 60 – 70. Принципиальные основы конструкции заключаются в комбинировании преимуществ молотковых дробилок и общепринятых молотковых мельниц по мере устранения таких помех как (повышенная изнашиваемость, недостаточный контроль кривой верхнего продукта и низкий коэффициент редукции). Ударно-отражательные дробилки установлены на карьерах известняка ТОО "Стандарт Цемент" и ТОО "Жамбылская цементная производственная компания".

Для дробления мягких пластичных сырьевых материалов (мел, глина и др.) применяют валковые дробилки (рисунок 3.9 в). В зависимости от физических свойств измельчаемого материала валки могут иметь гладкую, зубчатую, рифленую и ребристую поверхность. Степень измельчения в валковых дробилках составляет 3 – 4 для твердых пород и от 10 до 15 для слабых и мягких. Валковые зубчатые дробилки применяют также для крупного и среднего дробления углей.

На старых заводах мокрого способа для переработки мела и глины используют глиноболтушки. Они представляют собой круглый или многогранный бассейн диаметром 12 м. В центре бассейна на фундаменте устанавливают вертикальный вал с крестовинами (рама), на которой подвешиваются стальные грабли. При вращении рамы с граблями происходит размучивание мягкой породы. Производительность болтушек 30 – 50 м³/ч. В глиноболтушках происходит обогащение сырья. Крупные куски твердых неразмучивающихся пород оседают на дно и глиноболтушки необходимо периодически останавливать и очищать от осадка. Такие глиноболтушки установлены в ТОО "ПК "Цементный завод Семей" (на карьере и на заводе), ТОО "Бухтарминская цементная компания" Heidelberg Cement и в ТОО "Sas-Tobe Technologies" для размучивания глины и лесса.

Для предотвращения попадания случайных металлических предметов в дробилки и мельницы и выхода их из строя устанавливают металлоулавливатели.

3.1.4. Усреднительные склады сырья и топлива

Подготовка сырьевых материалов заключается в их дроблении и укладке в штабели. На заводах сухого способа известняк, глинистый компонент и уголь укладывают в штабели для усреднения химического состава.

Усреднительные склады имеются только на заводах сухого способа производства. На заводах мокрого способа сырье, топливо, добавки по нормативам хранятся в крытых или открытых складах без усреднения.

На цементном заводе помимо сырья необходимо усреднить состав угля. Для этого материал, раздробленный до крупности менее 70 – 80 мм, укладывают в штабели. Качество штабеля зависит от метода укладки. Материал можно укладывать в штабель узкими полосами, тонкими слоями, длинными наклонными слоями, конусами, сливающимися в штабель.

При отсыпке штабеля может происходить сепарация материала по высоте штабеля (происходит расслаивание и крупные куски скапливаются внизу). Поэтому разгрузку ведут по всей площади торца, что обеспечивает высокую степень усреднения.

Отсыпку штабеля производят штабелеукладчиком. Для обеспечения хорошего усреднения штабели должны быть вытянуты в длину. Отношение длины штабеля к его ширине должно быть не менее 5:1. Смешивание слоев по вертикали осуществляется граблями, которые совершают горизонтальное возвратно-поступательное движение и ссыпают усредненную смесь вниз. Далее усредненный компонент скребковым транспортером передается на сборный транспортер и в дозирующие бункера перед сушильно-помольным отделением сырья.

Усреднительный склад сырья работает непрерывно. Обычно формируют 2 штабеля из дробленого известняка и при необходимости (при пестром составе глин) штабели суглинков или сланцев. Один из штабелей обеспечивает недельную работу завода, а формирование штабеля производится за меньшее время. Выдача материала может производиться непрерывно. На рисунке 3.12 приведен шевронный склад, эксплуатируемый на большинстве цементных заводов сухого способа Казахстана.

Рисунок 3.12. Первичное усреднение компонентов

Необходимость использования крытых складов сырья и твердого топлива, а также клинкера зависит от климатических условий и процентного содержания мелких частиц в запасах материалов.

Открытые складские запасы материалов часто являются источником неорганизованных выбросов пыли, иногда значительных, особенно в ветреную погоду, и руды во время погрузочно-разгрузочных работ (например, погрузка и разгрузка грузовиков с погрузчиком, лотки штабелеров и т.д.).

По возможности настоятельно рекомендуются закрытые системы хранения сырья, твердого топлива, клинкера и других продуктов.

Усреднительные склады позволяют значительно гомогенизировать состав сырья. Так при колебаниях состава известняка, поступающего с карьера по СаСО₃±10 %, после усреднения на складе колебания уже уменьшаются до ± 1 % СаСО₃.

При помоле в сырьевых мельницах сырье дополнительно усредняется. Окончательное усреднение сырьевой муки производится в силосах. Колебания в содержании СаСО₃уже не превышают ± 0,3 %. Кроме продольного, используют также кольцевое штабелирование сырья. Такой круглый усреднительный склад работает в АО "Шымкентцемент" (рисунок 3.13).

Рисунок 3.13. Круглый усреднительный склад, установленный в АО "Шымкент цемент"

3.1.5. Измельчение сырьевых материалов

Помол сырьевых материалов при сухом способе производства

Наиболее распространенными в мире системами сухого измельчения сырья, твердого топлива и клинкера являются:

трубчатые (шаровые) мельницы с различным расположением (например, центральная разгрузка, продувка, торцевая разгрузка в замкнутом контуре и т.д.);

вертикальные мельницы с различными технологиями (барабанно-шаровая мельница, кольцевая шаровая мельница, используемая в основном для твердого топлива и т. д.);

валковый пресс (может использоваться перед шаровой мельницей для окончательного помола цемента).

Вертикальные мельницы

Помол сырьевых материалов при сухом способе производства зачастую осуществляется в высокопроизводительных и экономичных вертикальных валковых мельницах, где производятся одновременный помол и сушка сырья. Сушильным агентом являются отходящие из циклонных теплообменников дымовые газы с температурой до 300 – 350 ^оС. В период запуска печи сушильный агент готовится в собственном генераторе, работающем, как правило, на дизельном топливе. Измельчение сырья происходит за счет раздавливающего и истирающего действия валков и вращающейся тарелки. Тонина помола сырья регулируется путем изменения разряжения и положения пластин на вращающемся роторе встроенного сепаратора. Тонкость помола муки находится в пределах 10 – 15 % остатка на сите № 008 или № 009. Остаточная влажность сырьевой муки составляет до 1 – 2 %.

Основными достоинствами среднеходных мельниц являются:

низкие удельные энергозатраты на помол;

сравнительно малые габаритные размеры установок;

простота монтажа оборудования;

возможность автоматизации процесса;

относительно небольшие капиталовложения;

низкий уровень шума;

простота регулирования необходимой тонкости помола.

Основными недостатками тарельчато-валковых мельниц являются:

высокая чувствительность к попаданию вместе с сырьем посторонних металлических предметов и твердой пopоды (например, желваков кремния);

низкая износостойкость размалывающих элементов;

высокий уровень вибрации;

значительное снижение производительности при незначительном износе размалывающих элементов.

Тарельчато-валковая мельница (рисунок 3.14) состоит из валков 3, тарелки 2, приводимой во вращение от двигателя через редуктор.

Исходный материал загружается через воронку на распределительный конус тарелки и ссыпается на бронеплиты. При вращении тарелки материал попадает под валки, где измельчается посредством раздавливания и истирания. Сила сжатия, требуемая для измельчения, создается системой гидравлического прижима. Зазор между роликом и чашей можно регулировать винтовым упором. Мельница закрыта герметическим кожухом.

1 - корпус; 2 тарелка; 3 - валки;
4 - прижимное устройство;
5 - воздушный классификатор;
6 - подача измельчаемого
материала; 7 - измельченный продукт; 8 - крупный продукт классификатора

Рисунок 3.14. Тарельчато-валковая мельница

Материал размалывается и передается центробежной силой на стационарное кольцо со штуцерами для воздуха. Измельченный материал выносится потоком воздуха, подаваемого по каналу, в сепаратор. Материал делится на тонкий помол и крупную фракцию в зоне сепарирования вращающейся корзиной сепаратора. Крупная фракция направляется в центр размола. Готовый продукт покидает сепаратор вместе с потоком газа и отделяется от газа в фильтре, расположенном ниже.

Валковые мельницы изготавливают с тарелкой диаметром 0,6 – 4,5 м, роликов – 0,48 - 2,2 м, скорость вращения тарелки около 3 м/с.

Мельница Loesche для тонкого помола сырьевых материалов приведена на рисунке 3.15.

Сырьевой материал подается в мельницу через лопастной питатель 1 и по течке 2 падает в центр помольного стола 3. Под действием центробежной силы материал перемещается к краю помольного стола и, таким образом, оказывается под гидропневматически подпружиненными помольными валками 4. Вовлеченный материал в плотном слое измельчается в зазоре между валками и помольным столом. Измельченный помольными валками материал за счет центробежной силы, возникающей при вращении помольного стола, отбрасывается за край стола.

Сепаратор 10 в соответствии со своей настройкой не пропускает грубо молотый материал - крупку. Крупные частицы падают через внутренний конус для крупки обратно на помольный стол 3 для повторного помола. Готовый продукт помола проходит через сепаратор и покидает мельницу вместе с потоком газа 12.

Мельницы Loesche могут работать с материалом влажностью до 25 %.

Конечная тонкость помола продукта в зависимости от состава сырьевой смеси лежит в диапазоне между 6 % и 30 % остатка на сите 90 микрон. Размер мельницы обозначается по внешнему рабочему диаметру помольного стола в дециметрах [дм].

Рисунок 3.15. Мельница Loesche для тонкого помола сырья

Производительность (т/час) различных типоразмеров мельниц и мощность привода приведены на рисунке 3.16.

Система измельчения сырьевых материалов фирмы "Полизиус" состоит из ленточного транспортера (рисунок 3.17), оснащенного поперечно расположенным магнитным сепаратором и металлоискателем.

Отдозированные влажные сырьевые материалы и горячие дымовые газы поступают в валковую мельницу, измельчаются валками и высушиваются. Дымовые газы выносят измельченный материал в верхнюю часть мельницы, где расположен встроенный сепаратор. Здесь материал классифицируется, крупные частицы возвращаются на тарелку для доизмельчения, готовый продукт выносится дымовыми газами в циклон, улавливается и затем подается в силос сырьевой муки. Запыленные дымовые газы очищаются в фильтре и выбрасываются в атмосферу.

Такие измельчающие системы для помола сырьевых материалов установлены на заводах сухого способа Казахстана, кроме АО "Карцемент".

Рисунок 3.16. Мощность привода и производительность сырьевых мельниц Loesche

Рисунок 3.17. Система измельчения фирмы Полизиус

Для разделения измельченного материала на готовый продукт и крупку установлены высокоэффективные экономичные динамические сепараторы SEPOL. Их работа регулируется в зависимости от вида измельчаемого материала и необходимой степени измельчения.

Вследствие высокой селективности такие сепараторы позволяют снизить удельный расход электроэнергии на измельчение.

На всех заводах сухого способа Казахстана для транспортировки муки, клинкера, цемента установлены механические транспортирующие устройства – ковшовые элеваторы, которые позволяют снизить расход электроэнергии по сравнению с пневмотраспортирующими (пневмокамерные, пневмовинтовые насосы, пневмоподъемники). На трех старых заводах мокрого способа цемент, пыль электрофильтров транспортируют пневмокамерными и пневмовинтовыми насосами.

В ТОО "Стандарт Цемент" дробленный глинистый материал подается в сектор предварительного смешения глины. Вместимость склада для глины 2x6600 т, для угля 2x5000 т. После усреднения глина ленточным конвейером передается в силос глины, а уголь поступает в склад.

Известняк, лесс, песок и пиритные огарки с соответствующих силосов загружаются в дозатор, затем с помощью ленточного конвейера и системы транспортеров в определенном соотношении отправляются в сырьевую мельницу для помола.

В ТОО "Стандарт Цемент" для одновременного дробления, сушки, помола и сортировки сырьевого материала применяется вертикальная роликовая мельница марки TRM 36.4, производительностью 200 т/час, размер загружаемых частиц сырья не более 80 мм.

Тонкость помола сырьевой муки по остатку на сите № 008 составляет 12 – 14 %. Влажность продукта должна быть не более 0,5 %. Температура газа для сушки материала составляет 200 – 250 °C.

Помол сырья на других заводах сухого способа осуществляют аналогичным образом.

В АО "Карцемент" помол сырья осуществляется по-другому. Для подсушки и дробления суглинков установлены двухроторные ударно-отражательные сушилки-дробилки фирмы "Хацемаг" (Германия) (рисунок 3.18).

Суглинки с влажностью 15 – 20 % по пластинчатому питателю через затворы подаются в дробилку, куда из топки поступают горячие дымовые газы с температурой 800 ºС. Подсушенные дробленые суглинки с влажностью 5 – 8 % по ленточному конвейеру направляются в сырьевой цех. Совместный помол подсушенных суглинков и известняка с влажностью 2 – 4 % осуществляется в однокамерной сырьевой мельнице Ø4,2х10 м производительностью 120 т/ч (рисунок 3.19). На заводе установлено 4 мельницы.

1 - ротор; 2 - ударный элемент; 3 - упор;
4 - корпус нижний; 5 - отбойная плита;
6 - отражательные плиты; 7 - верхняя часть корпуса; 8 - ударный механизм;
9 - предохранительный механизм;
10 - упор предохранителя; 11 - входное устройство; 12 - выходное устройство; 13 - глазок; 14 - вал ротора; 15 - защитная плита;
16 - выгрузка материала.

Рисунок 3.18. Двухроторная ударно-отражательная дробилка-сушилка фирмы "Хацемаг"

1 - корпус мельницы; 2 - загрузочное устройство; 3 - разгрузочная течка; 4 - сушильная камера; 5 - разбрасывающие лопасти; 6 - элеваторное устройство; 7 - размольная камера; 8 - разгрузочное устройство; 9 - винтовой конвейер; 10 - вытяжная труба

Рисунок 3.19. Схема трубной мельницы с проходным сепаратором

Удельные энергозатраты при помоле в валковой мельнице с сушкой сырьевой смеси составляют 9 кВт ч/т, из которых 5,8 кВт ч/т приходится собственно на помол до остатка на сите № 009 – 18 %, остальные 3,2 кВт ч/т расходуются на преодоление гидравлического сопротивления мельницы, составляющего 360 мм вод. ст.

Помол сырьевых материалов при мокром способе производства

При мокром способе приготавливают сырьевой шлам с влажностью 36 - 40 %. Совместный или раздельный помол известняка, лесса (глины), пиритных огарок осуществляется в трубных шаровых мельницах. Известняк перед подачей в мельницу проходит двухстадийное дробление в щековых, затем в молотковых дробилках до размера частиц 0 – 25 мм. Глинистый компонент предварительно размучивают в глиноболтушках, затем подают в мельницу. На казахстанских заводах мокрого способа установлены в основном три типоразмера трубных мельниц: Ø2,6х13 м, Ø3х14 м и Ø3,2х15 м производительностью от 40 до 80 т/ч.

С увеличением тонкости помола сырья возрастают поверхность взаимодействия и реакционная способность частиц материалов. Для обеспечения оптимальной скорости протекания физико-химических процессов клинкерообразования осуществляется помол сырьевой смеси до остатков на ситах № 02 (2 – 3 %) и № 008 (10 – 15 %) или до удельной поверхности ~ 300 м²/кг. При мокром способе производства сырьевые материалы измельчают и смешивают в присутствии воды до образования водной суспензии (шлама с влажностью 30 – 40 %). Проникая в поры и микротрещины, вода оказывает расклинивающее действие и тем самым способствует измельчению материала. Мягкие породы, такие как мел, глина, суглинки и лесс, при перемешивании в воде диспергируются, "самораспускаются". Мокрый помол считается более эффективным, так как обеспечивает высокую однородность сырьевой смеси.

Вязкие и пластичные сырьевые материалы – глины, лессы, легко диспергируемые с водой, измельчают в несколько стадий: измельчение в болтушках и окончательный помол с известняком в шаровых мельницах. По такой схеме работают все три завода мокрого способа.

Болтушка представляет собой бетонный резервуар диаметром 5 – 12 м и глубиной 1,8 - 5,5 м (рисунок 3.20). В центре резервуара на бетонном фундаменте расположен вертикальный вращающийся вал, на крестовине которого подвешены стальные зубчатые бороны. При этом бороны и зубья разбивают поступающий в болтушку материал и перемешивают его с водой. Измельченный материал превращается в пульпу-шлам и через боковое отверстие с решеткой поступает в отводной приямок.

Рисунок 3.20. Болтушки для размучивания мягких пород

При вращении крупные куски материала разбиваются, при этом кварцевые включения оседают на дно резервуара, которые периодически извлекают.

Болтушки занимают значительную площадь, имеют невысокую производительность, выходящий из них шлам имеет высокую влажность.

Стоит отметить еще один вид помольного оборудования: мельница "Гидрофол". Для таких сырьевых материалов, как мел, содержащий твердые включения кремнезема, перед шаровой мельницей материал подается во вращающийся барабан большого диаметра, снабженный подьемными устройствами (лифтами) и иногда шарами в качестве мелющих тел. Конкреции кремнезема также действуют как мелющие тела.

Окончательный помол сырьевых материалов на заводах мокрого способа ТОО "ПК "Цементный завод Семей", ТОО "Бухтарминская цементная компания", ТОО "Sas-Tobe Technologies" осуществляется в трубных шаровых мельницах.

Трубные мельницы могут использоваться для измельчения сырья как сухим, так и мокрым способом.

Устройство, характеристики, принцип работы и управления шаровой трубной мельницы для помола сырьевого шлама показаны на рисунке 3.21.

Рисунок 3.21. Схема управления процессом помола шлама в шаровой мельнице

Мельница изнутри отфутерована бронеплитами, в качестве мелющих тел используются стальные шары различного диаметра, а также цильпебс.

Периодически на выходе из мельницы контролируются влажность, тонкость помола и химический состав шлама. Если возникает более грубый помол, следует уменьшить количество подаваемого материала. Но в таком случае происходит запаздывание принимаемых мер. Для опережающего контроля используют датчик частоты звука 9 (микрофон). При уменьшении количества материала возрастают сила шума и частота звука - мельница "гремит", так как стальные шары ударяются не о материал, а о бронефутеровку. Это является сигналом к увеличению подачи материала. При "глухом" звуке принимаются противоположные действия.

Текущая влажность шлама контролируется ротационным вискозиметром 11. При вращении ротора в зависимости от вязкости шлама создается различное сопротивление, которое отражается в виде изменения нагрузки на электродвигатель: чем больше влажность, тем ниже вязкость и меньше нагрузка на электродвигатель. Этот показатель поступает на датчик частоты звука 10, установленный в начале зоны шламообразования. Если влажность высокая, то удары шаров звонкие, частота звука высокая. Если - низкая, то удары шаров глухие, частота звука низкая. По показаниям приборов 10 и 11 система регулирования влажности шлама определяет необходимый расход воды. Конечная влажность определяется в лаборатории.

Подача в мельницу железосодержащей добавки и глины регулируется в зависимости от химического состава шлама на выходе из мельницы, который определяется рентгеновским спектрометром. Интенсифицировать процесс помола, снизить удельный расход электроэнергии, уменьшить влажность шлама можно путем введения поверхностно-активных веществ (ПАВ) – разжижителей.

3.1.6. Усреднение и корректировка

Усреднение и корректировка шлама при мокром способе

На обжиг в печь должен подаваться сырьевой шлам однородного химического состава, тонкости помола, влажности и текучести. В этом случае вращающаяся печь работает стабильно и получаемый клинкер имеет высокое качество и заданные химико-минералогические характеристики.

Производительность печи, удельный расход топлива, гранулометрия клинкера, температура отходящих газов находятся в оптимальных пределах.

Корректировка и усреднение состава сырьевого шлама производятся в вертикальных шламовых бассейнах емкостью от 400 до 1000 м³(рисунок 3.22). Корректировка осуществляется порционным методом или корректировкой в потоке (рисунок 3.23).

Откорректированный шлам после проверки его технологических параметров самотеком сливается в горизонтальные шламбассейны емкостью до 3500 – 10000 м³. Емкость горизонтальных бассейнов должна обеспечивать трехсуточную производительность печей данного завода.

Корректировка состава шлама осуществляется по величине коэффициента насыщения (КН) и силикатного или глиноземистого модуля.

Рисунок 3.22. Общий вид вертикального шламбассейна

Рисунок 3.23. Порционный способ корректирования шлама

После пневмоперемешивания шлама в вертикальных бассейнах определяется его химический состав на рентгеновском спектрометре и в соответствии с расчетом перекачивается соответствующее количество в бассейны готового шлама: вертикальный или горизонтальный (рисунок 3.24).

Расход сжатого воздуха на перемешивание составляет 0,003 – 0,0045 м³/мин на 1 м³шлама.

Готовый сырьевой шлам перекачивается на шлампитатели вращающихся печей. Для транспортировки шламов используют центробежные шламовые насосы 6 ФШ- 7А производительностью 200 м³/ч, создающие напор до 6 МПа, а также углесосы 10У4 производительностью 350 м³/ч с напором 12 МПа.

Рисунок 3.24. Общий вид горизонтального шламбассейна

Усреднение и корректировка сырьевой муки при сухом способе

Сырье на пути от карьера до вращающейся печи проходит много ступеней обработки, ведущая роль при этом принадлежит смесительному силосу, так как в цепи обработки сырья это последний этап улучшения его качества непосредственно перед загрузкой в печь (рисунок 3.25).

Рисунок 3.25. Степень усреднения сырья на различных технологических переделах

Возможности усреднения сырья на различных технологических переделах свидетельствуют, что наибольшее, 10 – 15 - кратное усреднение, обеспечивают силосы новейшей конструкции, в частности, фирмы ClaudiusPeters (рисунок 3.26).

Рисунок 3.26. Силос сырьевой муки

Силос состоит из наружного железобетонного цилиндрического корпуса, распределительной многопоточной системы загрузки, внутреннего конуса-камеры, воздушной системы аэрации и усреднения сырьевой муки, окон для перетока материала из силоса в конусную камеру и разгрузочного устройства. Наклонное днище по всему диаметру силоса оснащено воздухопроницаемыми кассетами. В целях обеспечения лучшей подвижности хранимого материала аэрация основной емкости силоса и камеры происходит раздельно.

Сжатый воздух с низким давлением снижает сцепление материала, и он начинает течь в псевдо-ожиженном слое под собственным весом. Аэрированный сыпучий материал поступает из основной емкости силоса через окна конуса в расширительную камеру, где он частично дезаэрируется и подводится к центральной выгрузочной трубе. Система многопоточной загрузки представляет собой ряд аэрожелобов, которые распределяют сырьевую муку тонким слоем по поверхности силоса, что обеспечивает его равномерное заполнение. Образование по высоте силоса тонких слоев материала с несколько различающимся составом способствует в дальнейшем эффективному перемешиванию сырьевой смеси.

Усреднение смеси производится в силосе и под смесительным конусом. Процесс усреднения включает в себя 3 этапа (рисунок 3.27):

Рисунок 3.27. Принцип усреднения сырьевой муки в силосе

1 этап - многопоточная система загрузки;

2 этап – гравитационное смешивание в силосе;

3 этап - пневматическое перемешивание в смесительной конусной камере силоса улучшают гомогенность сырьевой муки в 10 – 15 раз.

В ТОО "Жамбыл Цемент" установлен 1 силос диаметром 18 м, высотой 51,2 м, вместимость 10000 тонн муки. Для подачи муки на обжиг установлен ковшовый элеватор производительностью 270 тонн/ч. В ТОО "Стандарт Цемент" на 1 линии установлен силос сырьевой муки размером Ø15x47 м емкостью 6450 тонн.

На других заводах установлены аналогичные силосы примерно такого же объема.

3.1.7. Подготовка и сжигание твердого топлива

На всех заводах поступающий уголь подвергается дроблению.

В ТОО "Стандарт Цемент" для дробления твердого топлива установлена молотковая дробилка типа NSZ- 100 производительностью 100 т/час. Твердое топливо поступает с размером 250 мм, дробится до 30 мм.

Для помола твердого топлива на 1 технологической линии установлена шаровая мельница – тип MFB, размер Ø 3,2x9 м, производительность 24 тонн/час, скорость вращения 17,8 об/мин. Степень помола - остаток на сите № 008 не должен превышать 10 %. Угольная мельница работает по замкнутому циклу, установлен сепаратор типа TLS 1150 - C,V = 38000 - 40000 м3/час, давление 2500 Па. После двустадийной системы дробления и помола угля установлен аппарат пылеулавливатель - рукавный фильтр типа LPF(M)8/12/9. Степень запыленности воздуха 800 г/Нм3, в очищенном виде 50 мг/Нм3. На второй технологической линии помол и сушка угля производятся в вертикальной валковой мельнице.

На ТОО "ПК "Цементный завод Семей" помол угля и сушка проводятся в однокамерных шаровых мельницах ШБМ.

В ТОО "Бухтарминская цементная компания" для помола и одновременной сушки угля используются шаровые мельницы (ШБМ- 4 на первой очереди, ШК- 32 на второй очереди), в которых в качестве сушильного агента используется подогретый воздух от топок, работающих на каменном угле.

В АО "Шымкентцемент" помол и сушка угля после дробления производятся в вертикальной шаровой мельнице итальянской фирмы Ansaldo с диаметром помольного стола 2159 мм, производительностью 22 тонн/час.

В ТОО "Каспий Цемент" уголь дробится в молотковой дробилке, помол угля производится в вертикальной роликовой мельнице производительностью 17 – 20 тонн/час.

В ТОО "Жамбылская цементная производственная компания", ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент", ТОО "Sas-Tobe Technologies", на второй линии ТОО "Стандарт Цемент" и других заводах для помола и сушки угля установлены вертикальные валковые мельницы. Тонкость помола угля в зависимости от вида устанавливается на каждом заводе индивидуально.

На вращающихся печах для сжигания топлива используют горелки многоканального типа, рассчитанные на сжигание угля, кокса, мазута и природного газа и их смесей, а также альтернативного топлива (рисунки 3.28, 3.29).

Рисунок 3.28. Принцип работы газовой горелки Pyro-Jet фирмы KHD

Горелки многоканального типа с радиальным и аксиальным газом оснащены двумя типами форсунок: для осевой подачи газа (аксиальный газ) и для тангенциальной подачи газа (радиальный газ) [7].

Управление формой факела осуществляется путем регулирования соотношения между подачей радиального и аксиального газа (см. Рисунок 3.28).

На рисунке 3.29 приводятся устройство и параметры работы угольно-мазутной форсунки, которая требует не более 7 % первичного воздуха, обеспечивает снижение объема отходящих газов и расхода топлива.

1 - вторичный воздух - 93 %; 2 - охлаждающий воздух ~ 1 %; 3 - аксиальный воздух - 1,6 %; 4 - транспортирующий воздух для угольной пыли – 2 %; 5 - завихряющий воздух - 2,4 %; 6 -мазутная горелка; 7 - запальная горелка

Рисунок 3.29. Горелка Руrо-Jet для сжигания смеси угля и мазута

3.1.8. Обжиг клинкера

Важнейшим процессом получения цемента является обжиг клинкера, обеспечивающий качество готовой продукции и технико-экономические показатели предприятия.

На цементных заводах Республики Казахстан установлены и работают 4 типа печей для обжига клинкера:

1) длинные вращающиеся печи мокрого способа с внутрипечными теплообменниками – 10 ед.;

2) печь сухого способа с двухветьевым четырехступенчатым циклонным теплообменником (печь № 5 ао "карцемент") – 1 ед.;

3) печь сухого способа с двухветьевым четырехступенчатым циклонным теплообменником и декарбонизатором (печь № 6 ао "карцемент") – 1 ед.;

4) печи сухого способа с пятиступенчатыми циклонными теплообменниками и декарбонизаторами – 7 ед.

Печи мокрого способа

Обжиг цементного клинкера по мокрому способу производится в длинных вращающихся печах с отношением длины к диаметру L/D ~ 37. Наибольшее распространение получили печи Ø5x185 м с колосниковым холодильником "Волга 75" (таблица 3.2).

Кроме этого, в ТОО "Бухтарминская цементная компания" установлены 2 печи длиной 100 м. В 2020 г. ТОО "Бухтарминская цементная компания" известь не производила. Печь № 2 (100 м) снова переведена на обжиг цементного клинкера".

Таблица 3.2. Технические характеристики вращающихся печей мокрого способа Республики Казахстан

№ п/п	Показатель	Размер печи, м
№ п/п	Показатель	4(3,6)х150	4,5х170	5х185
1	2	3	4	5
1	Место установки - завод	ТОО "ПК "Цементный завод Семей" - 4 ед., ТОО "Sas-Tobe Technologies" - 2ед.	ТОО "ПК "Цементный завод Семей" - 1 ед.	ТОО "Бухтармин-ская цем. компания" - 2 ед.
2	Отношение длины к среднему диаметру	41,5	41,5	40,2
3	Внутренняя поверхность футеровки, м²	1700	2200	2700
4	Уклон печи, %	4	4	4
5	Частота вращения, об/мин	0,55 - 1,1	0,6 - 1,24	0,6 - 1,24
6	Число опор, шт	7	7	7
7	Тип холодильника	Рекуператорный или колосниковый	Колосниковый переталкивающий
8	Мощность электродвигателя, кВт	320	250х2	320х2
9	Удельный расход теплоты при влажности шлама 36 %, МДж/кг клинкера	6,3	6,2 - 6,65	6,56
10	Производительность печи при влажности шлама 36 %, т/сут	850	1000 - 1260	1800
11	Удельная производительность печи, кг/(м²· ч)	21	22,7 - 23,8	28,6 - 26,5

Печной агрегат мокрого способа производства (рисунок 3.30) включает длинную вращающуюся печь с внутренними теплообменниками, шламовый питатель, привод, горелку для сжигания топлива, дымосос, клинкерный холодильник, систему очистки отходящих из печи газов. Вращающаяся печь представляет собой стальной барабан, который опирается через бандажи на роликоопоры и вращается с частотой 1 - 1,5 оборота в минуту. Печь имеет небольшой уклон 3 - 5 %. Корпус печи изнутри отфутерован огнеупорным кирпичом.

1 – дымосос, 2 – электрофильтр, 3 – шлампитатель, 4 – цепная завеса, 5 – бандаж, 6 – корпус , 7 – привод печи, 8 - роликоопора, 9 – горелка, 10 – клинкерный холодильник
Рисунок 3.30. Вращающаяся печь мокрого способа производства

Печь работает по принципу противотока. Шлам подается в холодную часть печи. Навстречу материалу движутся горячие газы, полученные от сжигания топлива (рисунок 3.31).

1 – дымовая труба; 2 – дымосос; 3 – электрофильтр; 4 – пылеуборка; 5 –шламовая труба; 6 – пылеуловительная камера; 7 – цепной теплообменник; 8 – вращающаяся печь; 9 – головка печи; 10 – горелка; 11 – колосниковый холодильник; 12 – решетка горячей камеры; 13 – решетка холодной камеры; 14 – вентилятор острого дутья; 15 – вентилятор общего дутья; 16 – дробилка клинкера; 17 – транспортер клинкера; 18 – пылеулавливатель; 19 – вентилятор избыточного воздуха
Рисунок 3.31. Схема печи мокрого способа производства:

Материал, продвигаясь по печи, нагревается до температуры спекания клинкера ~ 1450 °С, а газовый поток, движущийся к холодному концу, снижает свою температуру от 1800 °С в факеле до ~ 200 °С на выходе печи. Отходящие из печи газы после очистки в электрофильтрах 3 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 1. Готовый клинкер из вращающейся печи поступает в холодильник 11, где охлаждается до ~70 °С дутьевым воздухом oт вентиляторов 14, 15.

За счет возвратно-поступательного движения колосников решеток 12, 13 клинкер транспортируется к разгрузочной части холодильника, далее в дробилку 16 и транспортер 17. Часть воздуха, нагретого клинкером в процессе его охлаждения до ~ 450 ⁰С, возвращается в печь в качестве вторичного рекуперационного воздуха, необходимого для горения топлива. Количество вторичного воздуха, засасываемого в печь, регулируется печным дымососом 2.

Избыточный воздух из холодильника с температурой ~ 120 ⁰С после очистки в пылеулавливателе 18 удаляется вентилятором 19 и выбрасывается в атмосферу. Работа клинкерного холодильника оказывает существенное влияние на расход топлива, стойкость футеровки и качество клинкера.

Теплообменные устройства печи предназначены для снижения расхода топлива и должны обеспечивать:

интенсивный теплообмен между материалом и газовым потоком;

длительную эксплуатацию цепей, предотвращение их выгорания;

рациональное продвижение материала на различных участках;

образование и сохранение гранул для некоторого сырья;

предотвращение образования колец в печи;

пониженное сопротивление газовому потоку;

низкий пылеунос.

Комплекс теплообменных устройств обычно состоит из цепных завес и зацепных периферийных теплообменников, которые расположены в области температур материала до 500 ⁰С и выполнены в виде цепных ковриков.

Цепные теплообменники располагаются обычно на участке 25 - 35 % длины печи. При вращении печи на начальном участке цепи покрываются пленкой шлама, которой непосредственно передается тепло от газового потока конвекцией. После частичного высыхания шлама и достижения критической влажности материал ссыпается с цепей, при этом обеспечивается регенеративный теплообмен, когда цепь нагревается в газовом потоке в верхнем положении и отдает тепло материалу при погружении в него.

Печи сухого способа

В печах с теплообменниками фирмы "Гумбольдт" процесс обжига разделяется на два этапа; обычный обжигательный барабан значительно укорачивается, а подогрев и частичная декарбонизация сырьевой муки осуществляются в циклонном теплообменнике (рисунок 3.32).

Параметры работы печи и движение газового потока и материала показаны на рисунке 3.33.

Теплообменник состоит из циклонов, расположенных один над другим. Каждый циклон и соответствующий газоход образуют одну ступень нагрева. Основной теплообмен осуществляется в восходящем прямоточном потоке газа и материала в газоходах между циклонами. В самих циклонах образуется противоток: материал, выделяясь вследствие центробежной силы из газового потока, направляется вниз, а очищенный от пыли газ отсасывается дымососом вверх. Одна такая печь установлена в АО "Кар Цемент".

Рисунок 3.32. Печь с циклонным теплообменником

Рисунок 3.33. Параметры газового и материального потока в печной системе с циклонными теплообменниками

Дальнейшее революционное развитие процесс обжига цементного клинкера получил с внедрением запечного декарбонизатора (рисунок 3.34).

Принцип нового решения заключается в том, что при сухом способе самая теплоемкая зона - зона декарбонизации, потребляющая до 60 % тепла, выносится из вращающейся печи в суспензионный теплообменник, где скорость теплообмена на несколько порядков выше, чем во вращающейся печи [7]. Это позволило уменьшить размеры вращающейся печи, создать установки с единичной мощностью до 10 – 12 тыс. тонн клинкера в сутки и увеличить производительность печи до 500 т/ч (рисунок 3.35).

Рисунок 3.34. Современная печь с декарбонизатором

Рисунок 3.35. Схема печного агрегата с циклонным теплообменником и декарбонизатором типа PYROCLON-R

В ТОО "Стандарт Цемент", ТОО "Каспий Цемент" установлены печи с одноветьевыми пятиступенчатыми циклонными теплообменниками и декарбонизаторами с вращающейся печью Ø4х60 м производительностью 2500 т/сут.

На АО "Шымкентцемент", ТОО "Жамбыл Цемент" и ТОО "Гежуба Шиели Цемент" установлены печи с одноветьевыми пятиступенчатыми циклонными теплообменниками и декарбонизаторами с вращающейся печью Ø4,2х60 м производительностью 3400 т/сут.

На ТОО "Рудненский цементный завод" установлена печь производительностью 1500 тонн/сут. В ТОО ПО "Кокше-цемент" установлена печь производительностью 5500 тонн/сут размерами Ø5,25х62 м.

В ТОО "Стандарт Цемент" между ступенями циклонных теплообменников установлен декарбонизатор типа TTF, размером Ø 5600x44530 мм. Количество горелок – 4 штуки. В декарбонизаторе сжигается 55 - 64 % всего топлива.

3.1.9. Охлаждение клинкера

Клинкерный холодильник является неотъемлемой частью печной системы и сильно влияет на производительность и экономичность обжиговой установки, другими словами, термический КПД установки и, как следствие, воздействие производственной деятельности на окружающую среду.

Клинкерный холодильник выполняет две задачи: отобрать как можно больше тепла из горячего (1450 ⁰C) клинкера, чтобы вернуть его в процесс и снизить температуру клинкера до уровня, подходящего для оборудования, расположенного ниже по потоку.

Из зоны охлаждения вращающихся печей клинкер выходит с температурой 1100 – 1300 ⁰С. Его необходимо резко охладить. Охлаждение клинкера оказывает существенное влияние на структуру, минералогический состав, размалываемость и, следовательно, на качество полученного из него цемента.

На цементных заводах Казахстана установлены три типа клинкерных холодильников:

рекуператорные (планетарные), барабаны которых расположены по окружности выходного конца вращающейся печи;

барабанные (трубчатые), расположенные на выходе и под вращающейся печью, часто в обратной конфигурации (такого типа холодильники на казахстанских заводах не устанавливались);

колосниковые, где клинкер из печи подается на клинкерный слой, лежащий на воздухопроницаемой решетке, и охлаждение достигается за счет пропускания потока окружающего воздуха вверх через слой клинкера.

Рекуператорные холодильники установлены на трех печах ТОО "Цементный завод Семей" и двух печах ТОО "Бухтарминская цементная компания". Коэффициент полезного действия (к.п.д.) рекуператорного холодильника 65 – 70 %. Температура клинкера на выходе из холодильника составляет 120 – 200 ⁰С, вторичного воздуха, поступающего в печь при мокром способе до 500 - 650 ⁰С. Эти холодильники просты в эксплуатации, отсутствует пылевыброс, не требуется дополнительного расхода электроэнергии. Недостатки: трудность регулирования количества воздуха, поступающего в печь, усложнение работы горячего конца вращающейся печи, неравномерная загрузка барабанов и их перегрев.

Колосниковые холодильники более эффективны и распространены. Охлаждение клинкера осуществляется просасыванием воздуха сквозь слой горячего клинкера. Колосниковые холодильники имеют колосниковую решетку, состоящую из отдельных колосников – палет, на которой слоем 150 – 300 мм распределяется горячий клинкер. Холодный воздух подается под решетку и проходит слой клинкера, охлаждая последний до 50 – 80 ⁰С.

Передвижение клинкера по колосниковой решетке происходит за счет возвратно-поступательного движения подвижных колосников. Охлажденный клинкер, пройдя через молотковую дробилку 14 для измельчения крупных кусков, ссыпается в приемное устройство клинкерного транспортера 12. Избыточный воздух очищается от клинкерной пыли в циклоне 2 и вентилятором выбрасывается в атмосферу (рисунок 3.36).

вентилятор; 2 - циклон; 3 - труба; 4 - кожух холодильника; 5 - первая (горячая)
и вторая (холодная) колосниковые решетки; 6 - воздуховоды; 7 - футеровка;
8 - трубопровод для подачи воздуха; 9 - вентилятор; 10 - межкамерная воздухонепроницаемая перегородка; 11 - выход цепного транспортера;
12 - бункер; 13 - течка клинкера; 14 - дробилка; 15 – грохот
Рисунок 3.36. Схема колосникового двухступенчатого переталкивающего холодильника типа "Волга"

Холодильники "Волга" имеют производительность 25 т/ч, время охлаждения 0,25 – 0,5 ч, площадь решетки составляет от 41,5 до 157 м². Подвижные колосники совершают 6 – 18 ход/мин. К.п.д. колосниковых холодильников составляет 70 – 85 %.

Колосниковые холодильники имеют высокую удельную производительность (800 – 900 кг/(м²ч) и глубокое охлаждение клинкера до 50 – 80 ⁰С. Колосниковые холодильники установлены на 1 печи ТОО "ПК "Цементный завод Семей", двух печах ТОО "Бухтарминская цементная компания", а также на заводах сухого способа, кроме ПО ТОО "Кокше Цемент".

Ригельные холодильники были установлены на двух печах ТОО "Sas-Tobe Technologies", но затем в 2019 г. были демонтированы.

В 2000 - х гг. появилось новое поколение высокопроизводительных клинкерных холодильников, основанное на полностью новой концепции охлаждения клинкера. Основная идея этих холодильников основана на разделении систем продвижения клинкера и воздухораспределительной системы с целью их максимальной оптимизации.

В сравнении с обычным холодильником с возвратно-поступательным движением колосников в новом типе холодильников изолирующий колосники воздух не используется и распределение воздуха оптимизировано для всех используемых операций.

Основными особенностями этих типов холодильников являются:

одна наклонная или горизонтальная закрепленная колосниковая решетка;

клинкер транспортируется крестовиной, движущимся полом или похожими устройствами и отделен от системы распределения воздуха;

устранено просыпание клинкера под решетку;

устранен изолирующий воздух и добавлена система автоматического контроля распределения воздуха.

Холодильник PYROFLOOR фирмы KHD Humboldt Wedag состоит из ограждающего корпуса, колосниковой решетки, по которой передвигается клинкер, вентиляторов, продувающих воздух через слой клинкера, и аспирационной системы, для очистки и удаления избыточного воздуха в атмосферу (рисунок 3.37).

На ПО ТОО "Кокше Цемент" для охлаждения клинкера установлен холодильник SF (Smidth-Fuller) поперечина производительностью 5500 тонн/сут. Площадь колосниковой решетки составляет 139 м²(рисунок 3.38).

Особенность конструкции холодильника состоит в том, что клинкер перемещается с помощью ригелей, движущихся над неподвижными колосниковыми решетками, а потоком управляют с помощью механических регуляторов, имеющихся в каждой решетке.

Рисунок 3.37. Принципиальная схема холодильника PYROFLOOR

Рисунок 3.38. SF холодильник с поперечиной

На ТОО "Стандарт Цемент" для охлаждения клинкера установлен колосниковый решетчатый холодильник ТС- 1168 производительностью 2800 тонн/сут с дробилкой. Температура вторичного воздуха 970 – 1100 ⁰С. После холодильника для обеспыливания воздуха установлены электрофильтры.

3.1.10. Клинкерные склады

Для хранения клинкера на цементных заводах Казахстана установлены склады различного типа и конструкции. На старых заводах мокрого способа производства клинкер хранится в крытых складах. Здесь же в отдельных отсеках хранятся дробленый гипсовый камень, гранулированные шлаки. Материалы загружаются в бункеры цементных мельниц грейферными кранами и при этом происходит пыление, пыль разносится по территории завода. На новых заводах сухого способа клинкер хранится в круглых, без центральной опоры (рисунок 3.39) и цилиндрических силосах (рисунок 3.40) различного размера и емкости в зависимости от мощности завода.

Рисунок 3.39. Круглые, без центральной опоры клинкерные склады

Рисунок 3.40. Бетонные цилиндрические склады клинкера

Для улавливания образующейся пыли в местах перегрузки клинкера создают разряжение и устанавливают пылеулавливающие устройства.

Нестандартный клинкер (недостаточно обожженный клинкер) направляется в отдельный, меньший по размеру силос.

Силосы оборудованы приборами для измерения внутреннего уровня. Силос обеспыливается, а собранная пыль направляется обратно в силос.

3.1.11. Помол цемента с добавками

Помол цементного клинкера является важной и в то же время последней технологической операцией в процессе производства цемента. От этой операции в значительной степени зависит качество цемента. Технология помола цемента ставит своей задачей получение высокопрочного вяжущего материала с минимальными энергозатратами.

На старых заводах мокрого способа ТОО "ПК "Цементный завод Семей", ТОО "Бухтарминская цементная компания", ТОО "Sas-Tobe Technologies" и в цехе "Помол – 1" АО "Central Asia Cement" установлены двухкамерные трубные шаровые мельницы Ø2,6х13 м, Ø3х14 м или Ø3,2х15 м производительностью 25, 40 и 42 - 50 т/час. В цехе "Помол цемента" АО "Шымкенцемент" установлены двухкамерные трубные шаровые мельницы Ø2,6 х13 м (4 шт – 28 т/час) и Ø3х14 м (3 шт- 45 т/час). Типоразмеры и производительность цементных мельниц приведены в таблице 3.2. Питание мельниц осуществляют как устаревшим объемным методом с помощью тарельчатых питателей, так и с помощью весовых ленточных питателей. На этих заводах транспортировка цемента в силосы осуществляется с помощью пневмокамерных насосов. В АО "Central Asia Cement" в цехе "Помол – 2" установлены 4 цементные мельницы Ø4х13,5 м производительностью по 90 т/час производства "Волгоцеммаш".

Трубная мельница представляет собой горизонтально расположенный вращающийся цилиндрический барабан (рисунок 3.41).

Процесс помола и его качественные характеристики (тонкость помола, удельная поверхность цемента) зависят от формы, размеров, ассортимента и степени износа, целостности внутренних элементов мельницы.

Внешние элементы мельницы: 1 –питатель; 2 –торцевое днище; 3 –корпус (барабан); 4 –опорный подшипник; 5 –разгрузочное устройство; 6 –привод. Внутренние элементы мельницы: 7 -торцевые бронеплиты; 8 –мелющие тела; 9 –корпусные бронеплиты; 10 –междукамерная перегородка (диафрагма);

11 –задерживающее кольцо; 12 –разгрузочная перегородка (диафрагма)

Рисунок 3.41. Трубная мельница

В основе действия трубной мельницы, представляющей собой вращающийся барабан, частично заполненный мелющими телами (стальными шарами и стальными цилиндрами – цильпебсами), лежит ударная работа падающих мелющих тел. При вращении барабана находящиеся в нем мелющие тела под действием центробежной силы прижимаются к телу барабана и, вращаясь вместе с ним, поднимаются на определенную высоту. На этой высоте под действием силы тяжести они отрываются от барабана и падают вниз. Кроме свободного падения, отдельные шары скатываются, и вся масса или часть шаров скользит. Скатываясь или скользя, шары захватывают материал и измельчают его истиранием.

При работе мельницы особенно при сухом помоле подшипник может сильно разогреться от проходящего через цапфу горячего материала. Температура выходящего из мельницы цемента достигает 100 – 150 ⁰С. Происходит также нагревание подшипников от трения, особенно в случае попадания пыли. Для охлаждения подшипников предусматривается их водяное охлаждение.

На производительность трубной мельницы влияют следующие факторы:

размалываемость материала (твердость);

крупность питания материалом;

тонкость помола готового продукта;

ассортимент и масса мелющих тел;

конструкция и размеры мельницы;

используемая технология помола (открытый или замкнутый цикл, интенсификаторы помола, пресс-валки и др.) [7].

В процессе работы мельницы происходит износ мелющих тел и бронефутеровки. На помол 1 т цемента расходуется примерно 0,5 – 0,7 кг мелющих тел и 25 – 40 г бронефутеровки. Первоначальный коэффициент загрузки камер мелющими телами, равный 0,25 – 0,35 постепенно снижается, масса мелющих тел уменьшается, что приводит к снижению производительности мельницы. Поэтому через 180 – 200 час работы производят догрузку, а через 1800 – 2000 час полную перегрузку мелющих тел. Для этого мелющие тела выгружают, сортируют и заново загружают по рецепту.

Помол клинкера может производиться в открытом и замкнутом цикле. При помоле в открытом цикле весь материал, поступивший в мельницу, выходит из нее в виде готового продукта и нельзя достигнуть высокой удельной поверхности, энергозатраты на помол увеличиваются, так как в мельнице накапливается значительное количество тонких фракций. Материал движется по мельнице со скоростью 0,5 – 0,8 м/с, время помола при открытом цикле составляет в среднем 15 – 20 мин.

Готовый цемент имеет широкий диапазон крупности, что ухудшает его свойства. В открытом цикле цементы обычно измельчают до удельной поверхности не более 300 м2/кг. Для достижения более высокой удельной поверхности необходимо в процессе помола отделять мелкие частички, т. е. применять замкнутый цикл помола. При этом измельчаемый материал проходит через сепаратор, где отделяется мелкая фракция, являющаяся готовым продуктом, а крупная фракция возвращается в мельницу. Благодаря своевременному удалению мелкой фракции из мельницы готовый продукт более однороден по гранулометрическому составу, содержит значительно меньше крупных фракций, которые остаются в цементном камне балластом и почти не влияют на прочность. Измельчение клинкера в замкнутом цикле можно осуществлять по двум схемам. Технологическая схема помола цемента в замкнутом цикле и расход электроэнергии по отдельным агрегатам приведены на рисунке 3.42.

На новых заводах сухого способа помол цемента осуществляют как в трубных шаровых мельницах иностранных фирм, так и в вертикальных валковых мельницах. На 1 технологической линии ТОО "Стандарт Цемент" помол цемента осуществляется в двух двухкамерных мельницах размерами Ø4,2x13 м производительностью 150 т/час. Установлен сепаратор TESu- 290 производительностью 105 - 185 т/час. До мельницы установлен роликовый пресс типа TPR140 - 120 производительностью 550 – 600 т/час, крупность сырья не более 35 мм. Для очистки воздуха от пыли установлен рукавный фильтр типа LPF- 8/16/2x1, объем поточного газа 210000 м3/час. Запыленность входящего газа 1000 г/м3, после очистки 30 мг/Нм3. Готовый цемент транспортируется через аэрожелобы и ковшовым элеватором подается в цементные силоса. Для хранения цемента установлены 4 силоса Ø15х38 м, емкостью 26000 т.

Рисунок 3.42. Расход электроэнергии по отдельным агрегатам при замкнутой схеме помола цемента

В ТОО "Каспий Цемент" установлена сепараторная мельница Ø4,6х14,5 м производительностью 110 т/час. Цемент хранится в 4 -х железобетонных цилиндрических силосах Ø18х55 м емкостью по 10000 тонн.

В ТОО "Жамбылская цементная производственная компания" для помола цемента установлены 3 трубные мельницы Ø4,2х13 м производительностью по 84 т/час. Цемент хранится в 4 -х силосах емкостью по 6000 тонн.

В ТОО "Компания Гежуба Шиели Цемент" помол цемента производится в 3 мельницах Ø3,8х13,5 м производительностью по 76 тонн/час. Цемент хранится в 4 -х силосах емкостью по 6000 тонн. На других заводах помол и хранение цемента осуществляются примерно аналогично.

В АО "Central Asia Cement" для помола цемента, его хранения, упаковки и отгрузки задействованы мощности как старого, так и нового завода. Силосный склад состоит из 16 силосов для цемента, относящихся к цеху "Помол цемента 1" и 8 цементных силосов цеха "Помол цемента 2". В цехах установлены упаковочные машины биг-бэг и ротационные 14 -мундштуковые упаковочные машина для тарирования цемента по 50 кг. Для хранения и отгрузки цемента задействовано 16 силосов емкостью по 2200 тонн и 8 силосов полезной емкостью по 4000 тонн каждый.

В ТОО "Стандарт Цемент" в цехе помола для предварительного измельчения клинкера перед трубной цементной мельницей установлен пресс-валковый измельчитель (роллер-пресс) (рисунок 3.43). Измельчение материала в роллер-прессе производится между двумя валками, вращающимися навстречу друг-другу.

На всех заводах часть цемента тарируют в 50 кг мешки и 1 -тонные контейнеры "Big-Beg".

Отгрузка продукции потребителям осуществляется железнодорожным или автомобильным транспортом (рисунок 3.44). Только в ТОО "ПК "Цементный завод Семей" на расположенный рядом шиферный завод необходимое количество специального цемента перекачивается по трубам.

		Рисунок 3.43. Принцип работы пресс-валкового измельчителя

Рисунок 3.44. Автоцементовоз и вагон-хоппер для транспортировки цемента

3.2. Производство извести

Известью называют продукт обжига до возможно полного выделения углекислого газа чистых или доломитизированных известняков, не содержащих значительных примесей глинистых.

Известь получают обжигом известняка или мела. Применяется она в металлургии, для приготовления кладочных и штукатурных растворов, ячеистых и плотных силикатных бетонов, смешанных вяжущих материалов, для изготовления силикатного кирпича и производства строительных работ. Строительная известь состоит преимущественно из оксида кальция. Обжиг известняка производится в шахтных, вращающихся и других печах при тем-пературе 1000 - 1100 ⁰С.

Производство строительной извести состоит из следующих операций: добыча сырья, дробление, дробление и подготовка топлива, обжиг извести, помол извести, гашение, упаковка. Технологическая схема производства негашеной комовой извести приведена на рисунке 3.45, а внешний вид завода по производству строительной извести – на рисунке 3.46.

Известняк на карьере добывают открытым способом, экскаваторами грузят на автосамосвалы. Размер кусков известняка, подаваемого на обжиг, зависит от типа печи. В шахтные печи подают куски известняка размерами 60 – 200 мм, во вращающиеся печи щебень размерами 5 - 20 или 20 – 40 мм. Твердые известняковые породы дробят в щековых дробилках, мягкий мел – в зубчатых валковых дробилках. Для более полного использования сырья (чтобы не было отходов) крупные куски обжигают в шахтной печи, а мелкие - размером 5 - 40 мм – во вращающейся печи (рисунок 3.47).

1 - вагоны с известняком; 2 - экскаватор; 3 - автосамосвал; 4 - бункер; 5 - питатель; 6 - щековая дробилка; 7 - конвейер; 8 - грохот; 9 - цилиндрический грохот; 10 - вагонетка; 11 - скиповый подъемник; 12 - шахтная печь
Рисунок 3.45. Технологическая схема производства строительной извести

Рисунок 3.46. Завод по производству строительной извести

Обжиг – основной технологический процесс, поэтому реакция диссоциации углекислого кальция является важнейшей. Диссоциация происходит по реакции:

СаСО₃→ СаО + СО₂- 1780 кДж/кг

Диссоциация СаСО₃является обратимой реакцией, которая осуществима при определенной температуре и давлении углекислого газа. Кроме этих двух факторов, третьим является размер кусков карбоната.

1 - склад сырья; 2 - подача технологической воды; 3 - подача газа; 4 - грохот (120 - 180 мм); 5 - машина промывки известняка; 6 - грохот 80 мм; 7 - сито 20 мм; 8 - силос обожженного мелкокускового известняка из вращающейся печи; 9 - силос обожженного крупнокускового известняка из шахтной печи; 10 - силос известняковой муки; 11 - щековая дробилка 120...180 мм; 12 - конусная дробилка 40 мм; 13 - шахтная печь; 14 - циклон пылеуловитель; 15 - электрофильтр; 16 - вращающаяся печь, снабженная теплообменником; 17 - холодильник извести; 18 - топка мельницы для помола известняка; 19 - сепараторная мельница для помола известняковой муки; 20 - проходной сепаратор; 21 - выброс очищенных газов
Рисунок 3.47. Технологическая схема производства крупнокусковой, мелкокусковой строительной извести и известняковой муки

Считают, что при диссоциации давление углекислого газа достигает 1 атм при температуре 880 – 920 ⁰С. Несмотря на кажущуюся простоту, обжиг известняка является достаточно сложным процессом. Существуют оптимальная скорость нагрева и температура обжига для каждой разновидности сырья. Рекомендуется постепенное увеличение температуры до значений, при которых диссоциация завершается без последующей выдержки. Трещины, минеральные включения способствуют активной диссоциации, так как увеличивают поверхность. Выделить СО₂из камня полностью не удается из-за слабой поверхностной адсорбции углекислоты - рекарбонизации. Поэтому активность получающейся извести не превышает 95 – 97 %.

Обжиг известняка осуществляют преимущественно в шахтных и вращающихся печах. Выбор типа печи определяют свойства сырья, применяемое топливо (уголь, газ, мазут), необходимая производительность.

Шахтные печи бывают трех типов:

шахтные пересыпные печи – известняк и топливо загружают вперемежку слоями;

шахтные газовые (мазутные) печи;

печи с выносными топками, расположенными вне шахтной печи.

Печь состоит из шахты, в которой осуществляется обжиг, загрузочного и выгрузочного приспособлений, вентиляторов для отсоса отходящих газов и подачи воздуха в печь. Внутренняя часть печи отфутерована шамотным огнеупором, имеется теплоизоляция.

В верхней части печи отходящие газы почти не содержат кислорода, поэтому желательно применять топливо с минимальным содержанием летучих: тощие сорта угля, кокс, антрацит. Выгорание угля должно соответствовать продолжительности обжига известняка. Если размер частиц угля будет слишком крупным, то уголь не успеет сгореть и при выгрузке из печи на транспортере будут попадаться куски кокса, примешиваясь к готовой извести, загрязняя ее и увеличивая потери топлива. Слишком мелкие частицы топлива выгорят прежде, чем основная масса кусков известняка успеет обжечься. Крупные куски известняка в центральной части будут не обожжены. Загрузочное устройство обеспечивает поступление наиболее крупного камня с углем в центральную часть печи, более мелкого - по периферии. Дымосос удаляет отходящие газы из печи и направляет их в циклон для очистки. Условно шахту по высоте делят на три зоны: зона сушки и подогрева, обжига и охлаждения (рисунок 3.48).

В первой зоне известняк и топливо высушиваются, испаряется вода, идет подогрев камня до температуры диссоциации. В зоне обжига протекают основные реакции разложения карбонатов кальция и магния. В зону обжига снизу поступает подогретый воздух из зоны охлаждения, поэтому условия для сгорания топлива становятся оптимальными. Обожженные куски извести постепенно опускаются в зону охлаждения, где соприкасаются с холодным воздухом, поступающим от дутьевого вентилятора. Объем печи, занятый отдельными зонами, составляет: зона сушки и подогрева – 25 – 30 %, обжига – 50 %, охлаждения – 20 %. Выгрузка охлажденной извести осуществляется через герметично перекрывающее низ печи шлюзовое устройство, предотвращающее потерю напора подаваемого на горение воздуха. Так, в нижней части печи создается давление, в верхней – разрежение.

1 – температура материала;
2 – температура горячих дымовых газов
I- зона подогрева;
II- зона обжига;
III- зона охлаждения

Рисунок 3.48. Разделение шахтной печи на зоны (а) и изменение температурного режима (б)

В пересыпных печах расход топлива составляет 12 – 18 % от массы получаемой извести или 3800 – 4970 кДж на 1 кг. Высота шахты изменяется от 10 до 28 м при диаметре до 6 м. Удельный съем извести с 1 м³внутреннего объема печи составляет от 500 до 1200 кг/м³в сутки.

Производительность печи зависит от ее диаметра и высоты, от размера загружаемых кусков известняка, работы тягодутьевых вентиляторов и составляет 30 – 200 тонн извести в сутки. На заводах съем клинкера с 1 м²поперечного сечения печи в пересыпных печах составляет 15 - 20 т/м²в сутки (рисунок 3.49).

Шихта шахтной известковой печи содержит 6,5 – 10 % топлива, остальные 93,5 – 90 % являются негорючей массой, поэтому в печи нет сплошного горящего слоя, а есть отдельные очаги горения, разобщенные кусками известняка. Повышение содержания СО в отходящих газах указывает на повышенную температуру и появление настыли. Замедление движения материала в печи в этот период будет способствовать "закозлению". В этом случае лучше снизить температуру в печи, уменьшая количество топлива и воздуха, поступающих в нее.

Появление СО в отходящих газах вызвано не недостатком воздуха, а ухудшенными условиями окисления топлива в зоне настылеобразования. Замедлять выгрузку готовой извести в таких условиях нельзя. Содержание только 1 % СО в отходящих газах равносильно потере 6 % топлива.

Рисунок 3.49. Шахтные известеобжигательные печи

Каким образом можно увеличить производительность шахтных пересыпных печей и как рационально осуществить контроль за их работой? Увеличение производительности возможно при сжигании в единицу времени повышенного количества топлива. Единовременно в шахтной печи удается сжечь больше топлива, чем в колосниковой топке, так как в шахте между кусками известняка находится больше топлива. Если расход условного топлива составит 16,5 % от массы извести, то в печи может находиться до - 4,5 т угля. При условии, что этот уголь поместили на колосники, слой угля достигает 1,1 м, что в 8 – 9 раз превысит допустимую толщину слоя на колосниках топки. Средняя скорость распространения пламени в печи – 4 м/с, а в топке - 0,5 м/с. Следовательно, возможности форсирования обжига в шахтной печи очень велики.

Шахтные пересыпные печи установлены в ТОО "Силикат" г. Семей – 3 ед., АО "Арселлор Миттал Темиртау" и др.

Шахтные газовые печи. При обжиге на природном газе улучшается качество извести, повышается производительность печей, улучшаются условия труда. В печи диаметром менее 1,8 м газ поступает в горелки, введенные в проемы в стенках печей. Если диаметр печи больше, то необходимо подать газ в центральную часть печи через центральную горелку, устанавливаемую ниже уровня диаметрально расположенных металлических водоохлаждаемых балок.

При работе на природном газе важно равномерно распределить газ по поперечному сечению шахты. Газ поступает в пространство, образуемое нижней поверхностью водоохлаждаемой балки и откосом обожженной извести. Горение газа происходит выше его поступления на несколько метров.

Производительность газовых печей близка производительности пересыпных, но расход топлива в первых несколько больше: 14 – 20 % от массы извести.

В газовых печах газ подается в печь из горелок, расположенных по бокам печи, и старается пройти вверх по стенкам печи. Материал по поперечному сечению печи вследствии этого равномерно не обжигается, особенно материал, расположенный в центре печи, обжигается недостаточно. Поэтому в газовых печах диаметр печи ограничивается и должен быть не более 1,8 м. Горелка не может подать газ в печь больше, чем на 0,9 м. Поэтому производительность газовых печей из-за ее небольшого диаметра низкая.

Газовые печи имеют производительность 15 - 200 тонн извести в сутки. Удельная объемная производительность печи по полезному рабочему объему составляет в сутки 500 – 900 кг/м³, удельный съем извести с 1 м²поперечного сечения печи составляет в сутки – 9 - 16 тонн/м². Удельный расход топлива составляет 14 - 20 % или 4100 – 5900 кДж на 1 кг готовой продукции.

Шахтные газовые печи установлены в ТОО "Sas-Tobe Technologies" - 3 печи, АО "Западно-Казахстанская корпорация строительных материалов" г. Уральск – 2 печи и др.

Технические характеристики шахтных печей ТОО "Sas-Tobe Technologies" приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3. Технические характеристики шахтных печей ТОО "Sas-Tobe Technologies"

№ п/п

Тип печи

Тип 4 - 09 - 743, Росстромпроект

Типовой проект 409 - 22 - 17 Гипрострома

1	2	3	4
1	Количество	2	1
2	Год ввода в эксплуатацию	1962	1983
3	Производительность, т/сут	200	200
4	Внутренний диаметр шахты, м	4	4,3
5	Рабочая высота шахты, м	20	19
6	Внутренняя площадь поперечного сечения, м²	12,36	13,6
7	Рабочий объем шахты, м³	238
8	Загрузочное устройство	Двухклапанное с поворотной чашей и конусным распределительным затвором	С поворотной чашей и конусом
9	Выгрузочный механизм	С движущимися каретками	С движущимися каретками
10	Температура отходящих газов
	за печью, ^оС	250 - 300	250 - 300
	за дымососом	160 - 240	160 - 240
	на выгрузке	60 - 80	60 - 80
11	Состав отходящих газов, %
	СО₂	14 - 16	14 - 16
	СО	0,1 - 0,15	0,1 - 0,15
	СН₄	0,12 - 0,18	0,12 - 0,18
	Н₂	0,13 - 0,2	0,13 - 0,2
12	Содержание активных СаО+МgO, % не менее	70 - 85	70 - 85
13	Выход извести, т/час	6,0	6,0
14	Топливо	Природный газ	Природный газ
15	Теплотворная способность, кДж/Нм³	9240	9240

Несмотря на низкую сортность извести, получаемой в шахтных печах, их продолжают строить с различными усовершенствованиями. Эффективность пересыпных шахтных печей объясняется самым низким расходом тепла на обжиг в сравнении с другими типами печей. Дорогое топливо и невысокие требования к извести предопределяют выбор шахтной печи. Кроме того, отходящие газы шахтных печей характеризует высокая концентрация СО₂, применяемого в химическом производстве. Шахтные печи гибки в управлении ввиду их небольших размеров, нуждаются в небольших капитальных затратах при сооружении.

Обжиг извести во вращающихся печах примерно в 5 раз короче. Температура извести, выходящей из печи, высокая, поэтому требуется установка холодильника: барабанного, рекуператорного или колосникового.

Вращающиеся печи в сравнении с шахтными имеют ряд преимуществ:

высокая единичная мощность до 1000 – 1200 т/сутки;

равномерный обжиг, высокая степень декарбонизации известняка, высокое качество извести (90 – 96 %);

возможность обжигать мелкие фракции известняка;

возможность обжигать мягкие породы (мел) высокой влажности;

использование любых видов топлива.

Недостатками этих печей являются высокий удельный расход тепла, значительные капиталовложения при установке и высокая металлоемкость. Пылевынос из вращающихся печей высокий, достигает 10 – 15 % и требуется установка высокоэффективных пылеулавливающих устройств. В шахтных печах пылевынос незначительный.

Длина вращающихся печей составляет 30 – 110 м, диаметр 2,0 - 3,6 м. Уклон печи 3 – 5 ⁰, скорость вращения 0,5 - 1,2 об/мин. Удельная производительность вращающихся печей составляет 500 – 900 кг/м³извести в сутки. Удельный расход топлива составляет 20 – 30 % от массы извести.

Во вращающиеся печи необходимо подавать фракции щебня известняка равномерного примерно одинакового размера. Разница в размере крупных и мелких кусков должна быть незначительной. Во вращающихся печах можно получить известь высокого качества, процесс можно полностью механизировать и автоматизировать. Однако в таких печах большой объем выхода горячих дымовых газов и обусловленный этим высокий расход топлива и тепла заставляют изыскивать пути экономии топлива, установки запечных теплообменных устройств.

Вращающаяся печь условно разделена на следующие зоны:

сушки, где известняк теряет воду и нагревается до 110 – 120 °С;

подогрева, где температура известняка повышается до 900 °С;

декарбонизации, где газы нагреты до 1250 – 1300 °С и известняк диссоциирует на СО₂и СаО.

С целью понижения потерь тепла с отходящими газами в холодном конце вращающихся печей навешиваются цепные теплообменники: цепи нагреваются уносящимися из печи газами, которые, погружаясь в относительно холодный материал, передают это тепло известняку. Охлаждение извести происходит в холодильнике колосникового или рекуператорного типа.

Печь заполнена материалом приблизительно на 10 – 12 %. Материал при движении подвержен сегрегации: крупные куски находятся на поверхности и в слое, прилегающем к стенкам печи, а в центре группируются наиболее мелкие фракции. Поэтому крупные куски могут иметь пережог, а мелкие - недожог. Рекомендуется вести обжиг узких фракций в разных печах, например: 13 – 35 и 35 – 60 мм. Обжиг более мелких фракций вызывает образование колец. При движении во вращающихся печах поверхность кусков известняка и извести истирается значительнее, чем в шахтной печи. Известняки, хорошо обжигающиеся и не образующие пыли в шахтной печи, при обжиге во вращающейся могут превращаться в порошок. Это обстоятельство и высокие скорости газового потока увеличивают пылеунос из печи до 10 – 12 %.

Для обжига извести более экономичны печи с теплообменниками. Короткая печь с расположенным снаружи теплообенником приведена на рисунке 3.50. Разработаны самые различные конструкции внешних теплообенников известеобжигательных вращающихся печей.

Данный тип теплообменника установлен за печью размерами 4,6х53,6 м производительностью 750 т/сут. Удельный расход тепла составляет примерно 5000 кДж/кг. Рабочее пространство теплообменника "Полигон" разделено на 14 камер, в каждой имеется плунжерный толкатель, который сбрасывает подогретый известковый камень. В верхней части расположен бункер, который непрерывно наполняется материалом для питания подогревателя. Холодный внешний воздух не попадает внутрь. Температура дымовых газов из печи, поступающих в подогреватель, составляет 900 – 1000 ^оС, а температура на выходе примерно 350 ^оС.

1 - вращающаяся печь;
2 - плунжерный толкатель;
3 - гидросистема толкателя;
4 - рабочее пространство теплообменника; 5 - винт;
6 - течка бункера; 7 - сырьевой бункер; 8 - подача сырья;
9 - заслонка; 10 - труба выхода газов; 11 - конус подачи газов

Рисунок 3.50. Подогреватель известняка фирмы "Полигон" (Германия)

Материал подогревается до 800 ^оС. Во вращающихся печах, не имеющих подогревателей, внутри печи как и в клинкерообжигательных печах устанавливают для улучшения теплообмена цепные завесы. Наиболее эффективны цепи из жаростойких сталей. Их рабочая температура составляет до 900 ^оС. Для охлаждения горячей строительной извести устанавливают одно- и многобарабанные холодильники. Наряду с барабанными холодильниками необходимо устанавливать устройства для более полного использования тепла отходящих дымовых газов.

Вращающиеся печи установлены в АО "Арселлор Миттал Темиртау", АО "Западно-Казахстанская корпорация строительных материалов" г. Уральск – 1 печь размерами Ø2,5х75 м с годовой производительностью 45 000 тонн и суточной 136 тонн/сут извести 3 сорта.

Другой тип печей – карусельные печи в небольшом объеме используют в металлургической промышленности.

3.3. Данные о выбросах в атмосферу от цементных печей в Казахстане

Процесс производства цемента сопровождается эмиссиями в окружающую среду различных веществ и физическими явлениями, оказывающими негативное воздействие на окружающую среду: пыль, вредные и токсичные газы, соединения металлов, органические вещества, а также шум, запах и т. п.

Наибольший объем загрязняющих веществ выбрасывается на стадии обжига. Использование полного перечня особенностей производства, выбросов вредных веществ или физических явлений для сравнения технологий с целью выбора наилучших из них, обеспечивающих максимальную защиту окружающей среды, необходимо, при этом за последние 30 лет цементная промышленность во всем мире успешно внедрила различные методы борьбы с выбросами большинства основных и менее значительных загрязняющих веществ, выбрасываемых печами. Измерения при осуществлении производственного экологического контроля производятся в отношении маркерных загрязняющих веществ, определяемых для контроля загрязнения окружающей среды в зависимости от применяемых технологических процессов.

Полученная в результате КТА информация об удельных показателях маркерных веществ является лишь частичной и не отображает полную картину по выбросам загрязняющих веществ в атмосферный воздух от печей цементного производства Казахстана, так как из 17 цементных заводов КТА проводился только на 10 предприятиях (3 завода мокрого способа производства, 6 заводов сухого способа и 1 по производству клинкера).

Данные по выбросам 10 рассматриваемых предприятий указаны на основании действующей системы нормирования и не сопоставимы с технологическими показателями НДТ в справочных материалах Российской федерации и ЕС.

Данные показатели отображают текущие выбросы по отдельным предприятиям, но не могут быть использованы для установления технологических показателей в целом для цементной промышленности.

Отсутствие обязательных требований по инструментальному измерению выбросов непосредственно на источниках, отсутствие стандартизированных методов измерения и определения эмиссий, например, NO_x, делают невозможным сравнение представленных предприятиями величин выбросов с технологическими показателями справочных материалов Российской федерации и ЕС.

В странах Евросоюза технологические показатели по маркерным веществам устанавливают на основании непрерывных инструментальных измерений по всем организованным источникам выбросов (АСМ). Только на основании данных измерений возможно получение реальной информации о величине выбросов по отдельным загрязнителям, а также заключения насколько эффективно то или иное внедренное техническое решение.

На рисунках ниже (рисунки 3.51 – 3.53) представлены показатели выбросов пыли, NO_x и SO₂от вращающихся печей по 10 цементным заводам Казахстана (из 17 имеющихся заводов). Эти загрязнители представляют собой основные вещества, периодически измеряемые в цементных печах.

На рисунке 3.51 представлены объемы выбросов пыли из вращающихся печей цементных предприятий мокрого и сухого способов производства.

Информация по выбросам пыли на выбранных цементных заводах носит противоречивый характер, диапазон значений максимума и минимума свидетельствует о возможных нарушениях в эксплуатации очистного оборудования.

Максимальные выбросы пыли из цементных печей наблюдаются на старых цементных заводах, оснащенных электрофильтрами вертикального типа и работающих длительное время без модернизации и необходимого технического обслуживания.

Для снижения выбросов пыли на цементных заводах используются различные устройства: пылеосадительные камеры, циклоны (одиночные или групповые), скрубберы (мокрые циклоны), рукавные фильтры и электрофильтры.

а)

б)
Рисунок 3.51. Выбросы пыли на цементных заводах РК: предприятия мокрого (а) и сухого (б) способов производства

Пылеосадительные устройства различаются по эффективности своего действия. Минимальной эффективностью (способностью улавливать пыль) обладают пылеосадительные камеры и одиночные циклоны, максимальной - рукавные фильтры и электрофильтры.

Для современных цементных заводов сухого способа производства при правильно подобранной системе обеспыливания и своевременном проведении ее технического обслуживания выбросы пыли из цементных печей обычно не превышают 50 мг/Нм³.

В ЕС большая часть выбросов пыли находится в пределах 0,27 и менее 30 мг/Нм³. Значения концентрации при постоянных измерениях показаны как среднегодовые величины из 24 -часовых измерений. Измеренные величины относятся к 1 м³сухого газа в стандартных условиях.

Правильный подбор оборудования для обеспыливания газов и обеспечение оптимальных режимов его работы позволяют снизить выбросы пыли при производстве цемента до приемлемых уровней.

а)

б)
Рисунок 3.52. Выбросы оксидов азота NOx на цементных заводах РК: предприятия мокрого (а) и сухого (б) способов производства

Оксиды азота представляют собой одно из загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу в процессе обжига клинкера во вращающихся печах. Они состоят из смеси монооксида NО и диоксида азота NO₂.

Сравнение с показателями ЕС и РФ (NO_x500 – 1000 мг/Нм³) не представляется возможным, так как в РК на сегодняшний день нормируются выбросы азота (II) оксид и азота (IV) диоксид (рисунок 3.52).

В ЕС нормирование выбросов оксидов азота осуществляется на основании данных постоянного измерения, нормируется сумма оксидов, выраженная в NO_x.Среднегодовое выделение NO_x из Европейских цементных печей составляет около 785 мг/Нм³(в пересчете на NO₂) с минимумом в 145 мг/Нм³и максимумом 2940 мг/Нм³. Непрерывные измерения концентрации в течение 24 час представлены как среднегодовые показатели. Измеренная величина относится к сухому воздуху в стандартных условиях.

Выбросы SO₂могут значительно увеличиваться при отклонениях от нормальных режимов работы печи и наличии в сырьевых материалах органической серы или серы в виде пирита или марказита (лучистого колчедана). При обжиге сырьевых материалов, в которых сера присутствует в виде сульфатов (сульфитов), выбросы SO₂из печи обычно не превышают 10 мг/Нм³.

а)

б)
Рисунок 3.53. Выбросы оксида серы SO₂ на цементных заводах РК: предприятия мокрого (а) и сухого (б) способов производства

В длинных печах мокрого способа производства взаимодействие SO₂со щелочными материалами слабое, поэтому сера из топлива и особенно топливных отходов может привести к некоторому увеличению выбросов SO₂.

Приведенные данные по выбросам оксида серы SO₂на цементных заводах РК показывают, что для большинства предприятий выбросы не превышают 400 мг/м³(см. рисунок 3.53).

4. Общие наилучшие доступные техники для предотвращения и/или сокращения эмиссий и потребления ресурсов

Производство цемента и извести может осуществляться различными способами, различающимися потреблением тепла (топлива), энергии и природных материальных ресурсов. Сам процесс производства сопровождается эмиссиями в окружающую среду различных веществ и факторов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду: пыли, вредных и токсичных газов, соединений металлов, органических веществ, шума, запаха и т.п.

В настоящем разделе описываются общие методы, применяемые при осуществлении технологических процессов для снижения их негативного воздействия на окружающую среду и не требующие технического переоснащения, реконструкции объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду.

В него включены системы управления, методы, интегрированные в процесс, и меры по завершению производственного процесса. При этом следует учитывать тот факт, что при поиске оптимальных результатов между этими тремя методами существует определенное дублирование. Рассматриваются процедуры профилактики, контроля, минимизации и повторного использования, а также повторного использования материалов и энергии.

Под общими НДТ следует понимать методы, а также связанные с ними уровни выбросов и потребления ресурсов, применяемые при осуществлении технологических процессов для снижения их негативного воздействия на окружающую среду и не требующие технического переоснащения, реконструкции объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду.

4.1. Техники для предотвращения выбросов в атмосферный воздух

4.1.1. Введение

Основными выбросами в производствах цемента и извести являются выбросы в воздух из печной системы. Это происходит вследствие физико-химических реакций, происходящих с сырьевыми материалами, а также при горении топлива. Главными составляющими отходящих газов цементной печи являются оксиды азота из воздуха, участвующего в горении топлива (тепловые NOx), и топливные соединения, содержащие азот, СО₂, образующийся при разложении СаСО₃и сгорании топлива, пары воды, появляющиеся в процессе сжигания топлива и из сырьевых материалов, избыток кислорода, химические соединения (например, диоксид серы) и твердые частицы (пыль).

Во всех печных системах обжигаемый материал движется противотоком (навстречу) по отношению к топочным газам. Этот противоток влияет на величину выбросов, так как образуется своего рода кипящий слой. Многие компоненты, которые образуются при горении топлива и превращении сырьевых материалов в клинкер, остаются в газовой фазе до тех пор, пока они не адсорбируются или конденсируются на движущемся материале.

Адсорбционная емкость материалов изменяется с изменением физико-химического состояния. Она зависит от положения внутри печной системы. Например, материал, покидающий зону декарбонизации, имеет высокое содержание оксида кальция и поэтому высокую адсорбционную емкость, особенно для кислотных соединений, таких, как HCl, HF и SO₂.

Имеются также выбросы пыли из других источников, таких, как, пыль при помоле и при разгрузке сырьевых материалов, твердого топлива и продукта - цемента. Потенциально выбросы пыли возможны из любых точек складирования сырьевых материалов и твердого топлива, их транспортировки, включая погрузку цемента. Колебания величин этих выбросов могут быть значительными, и если эти аспекты не учитываются конструкцией агрегата или установки, они могут привести к неприятным проблемам.

В целях единообразия и соответствия европейским данным все данные по выбросам загрязняющих веществ должны быть приведены к стандартным условиям, т.е. сухому газовому потоку при температуре 273 К и давлении 101,3 кПа при определенном (референтном) содержании кислорода О₂, оборотный %. Если фактическое содержание кислорода в газовом потоке отличается от референтного, то пересчет концентрации выбросов в стандартное состояние осуществляется по формуле:

где Сизм. и Сстанд. концентрация выбросов загрязняющих веществ, соответственно измеренная в потоке и при стандартном состоянии, мг/Нм³;

Офакт. фактическая концентрация кислорода в потоке в момент измерения, оборотный %;

Ореф. референтная концентрация кислорода, оборотный %: при производстве цемента Ореф.= 10 %; при производстве извести Ореф.= 11 %.

4.1.2. Техники предотвращения и / или уменьшения выбросов пыли

Традиционно выделения пыли, особенно из дымовых труб (или организованные выбросы пыли), являются одной из главных проблем для окружающей среды при производстве цемента. Главными источниками выделения пыли являются процесс приготовления сырьевых материалов, установки по измельчению и сушке, процесс обжига клинкера (печи и холодильники), подготовка топлива и установки для помола цемента (мельницы). Вспомогательные процессы на цементном заводе также могут привести к выделению пыли независимо от использования или неиспользования отходов.

Во всех процессах производства цемента большой объем газов проходит через пылящий материал. В случаях, подобных дроблению, помолу и отгрузке, оборудование работает под небольшим разряжением, и эти источники обычно оборудованы рукавными фильтрами. Конструкция и надежность современных электрофильтров и рукавных фильтров обеспечивают снижение пылевыделения до уровня, при котором они не являются значимыми.

Выбрасываемая пыль характеризуется разной дисперсностью. Согласно [31] при использовании электрофильтра в выбрасываемой пыли содержится до 90 % фракции менее 10 мкм (РМ₁₀) и около 50 % фракции менее 2,5 мкм (РМ _2,5).

Выбросы тонкодисперсной пыли, состоящей из частиц размером менее 10 и 2,5 мкм, появляются в виде твердых веществ или аэрозолей. Такой тип пыли является результатом серии физико-химических реакций, например, взаимодействием оксидов азота, серы и аммиака, реагирующих с образованием сульфатов и нитратов аммония. Эти частицы оказывают серьезное влияние на здоровье человека. В цементной промышленности частицы размером 10 и 2,5 мкм могут появляться в процессе обжига и охлаждения, однако и вспомогательные процессы могут также привести к образованию тонкодисперсной пыли. Основная часть тонкой пыли может быть снижена путем снижения общего количества пыли. Заводы, оборудованные высокоэффективными обеспыливающими системами, содействуют относительно образованию малого количества тонкодисперсной пыли.

Все выбросы пыли подразделяются на неорганизованные и организованные.

4.1.2.1. Выбросы пыли на цементных заводах

На цементном заводе имеются различные источники организованных выбросов пыли: печи, клинкерные холодильники и мельницы для помола сырьевых материалов, цемента и угля, а также вспомогательное оборудование. Основная часть пыли выбрасывается в атмосферу из вращающихся печей для обжига портландцементного клинкера. Однако методы и принципы снижения выбросов пыли из вращающихся печей применимы и для других источников организованных выбросов пыли.

Основными обеспыливающими установками, применяемыми в цементной промышленности, являются рукавные фильтры, электрофильтры или их сочетания – так называемые гибридные фильтры.

Электрофильтры и рукавные фильтры имеют свои преимущества и недостатки (таблица 4.1).

Таблица 4.1. Обзор технических решений для контроля выбросов пыли в цементном производстве [2]

№ п/п	Технические решения	Применимость	Выбросы, мг/Нм^3 ,*	Стоимость ^***
№ п/п	Технические решения	Применимость	Выбросы, мг/Нм^3 ,*	Инвестиции, млн. евро	Эксплуатационные, евро/ т клинкера
1	2	3	4	5	6
1	Электрофильтры	все печные системы	10^** - < 20	2,1 - 6,0	0,1 - 0,2
		клинкерные холодильники	10^** - < 20	0,8 - 1,2	0,09 - 0,18
		цементные мельницы	< 10^**	0,8 - 1,2	0,09 - 0,18
2	Рукавные фильтры	все печные системы	< 10	2,1 - 6,0	0,15 - 0,35
		клинкерные холодильники	< 10	1,0 - 1,4	0,1 - 0,15
		мельницы (сырьевые, цементные, угольные)	< 10	0,3 - 0,5	0,03 - 0,04
3	Гибридные фильтры	все печные системы, клинкерные холодильники, цементные мельницы	< 10 - 20

* для печных систем, обычно относящихся к среднесуточным значениям сухого газа, 273K, 101,3 кПа и 10 % O₂;

** технологические показатели выбросов пыли около 10 мг/Нм³достигаются только с модернизированными или увеличенными электрофильтрами;

*** затраты в 2010 г.

В период нормальной работы оба вида пылеуловителей работают с высокой эффективностью. В специальных условиях, когда имеется повышенная концентрация СО, вызванная неожиданными осложненими в работе печи, включением-выключением печи из-за подачи или прекращением питания из сырьевой мельницы, эффективность работы электрофильтра значительно снижается, в то время как эффективность рукавных фильтров подвержена воздействию этих факторов в меньшей степени.

Электрофильтры генерируют постоянное электрическое поле между двумя типами электродов: отрицательно заряженным коронирующим и положительно заряженным осадительным. Благодаря высокой напряженности электрического поля вблизи коронирующего электрода образуются отрицательно заряженные ионы, которые адсорбируются частицами пыли, движущимися в воздушном потоке. Частицы становятся отрицательно заряженными и мигрируют к положительно заряженным осадительным электродам, на которые и оседают. Осадительные электроды за счет периодического встряхивания или вибраций высвобождают осевшую на них пыль, которая падает вниз, в бункер-коллектор. Циклы встряхивания электродов оптимизируются, чтобы минимизировать унос пыли и тем самым довести до минимума пылевынос.

Электрофильтры характеризуются способностью работать при высокой температуре (вплоть до 400 ^оС) и высокой влажности обеспыливаемых газов. Качество работы электрофильтров зависит от различных эксплуатационных параметров, таких как влажность и химический состав газа и частиц пыли, скорость газового потока, распределение частиц по размерам, электрическое сопротивление частиц, начальная запыленность и температура газа, напряженность электрического поля, площадь и форма электродов, содержание влаги в осаждаемой пыли и т.д.

Работа электрофильтра может быть ухудшена при образовании наростов материала на электродах и как следствие за счет снижения напряженности электрического поля. Это может случиться при наличии в печи большого количества хлоридов и сульфатов или избыточного содержания летучих органических соединений (ЛОС) в сырье, образующих со щелочными металлами субмикроскопические частицы пыли (0,1 – 1 мкм), имеющие высокое удельное сопротивление (1012 – 1013 Ом/см), которые оседают на электродах, снижая электропроводность газа и затрудняя удаление пыли. Проблемы высокого сопротивления могут быть частично решены за счет впрыскивания воды в башню для кондиционирования дымовых газов.

Электрофильтры большого размера совместно с системой кондиционирования (увлажнения) обеспыливаемых газов при оптимизации режима работы могут снизить среднемесячное пылевыделение до 5 – 15 мг/Нм³. Проектная эффективность обеспыливания в таких электрофильтрах - выше 99,99 %, поэтому выбросы пыли имеют небольшую величину, всего несколько мг/Нм³. Электрофильтры весьма эффективны для улавливания ультра мелких частиц (< 0,5 мкм), способных агломерироваться.

Потребление электрической энергии электрофильтров растет экспоненциально со снижением содержания пыли в очищенном газе. Оптимальная работа электрофильтра зависит от температуры и влажности обеспыливаемого газа. Продолжительность работы электрофильтра может достигать несколько десятилетий при обеспечении всех рекомендуемых условий обслуживания и ремонта. Некоторые части (молотки, подшипники) необходимо регулярно менять после нескольких лет эксплуатации как часть периодического обслуживания и ремонта.

Электрофильтры вследствие их высокой эффективности, низкого гидравлического сопротивления, высокой работоспособности и энергетической эффективности являются наиболее эффективными установками для улавливания пыли из отходящих газов вращающихся печей, клинкерного холодильника и, в некоторых случаях, цементных мельниц. Электрофильтры могут быть использованы почти в каждой цементной печи для удаления пыли из отходящих газов, газов из системы байпаса и воздуха из колосникового холодильника.

Рукавные фильтры являются эффективным пылеулавливающим оборудованием. Основной принцип работы рукавных фильтров заключается в использовании матерчатой мембраны, которая пропускает газ, но задерживает пыль. Различие в конструкции таких фильтров состоит в том, что часть фильтрующих элементов состоит из цилиндрических фильтровальных мешков (вертикальная подвеска), а часть – из фильтровальных пакетов, которые обычно устанавливаются горизонтально. Первоначально пыль откладывается частично на поверхности волокон и проникает на всю глубину ткани, но как только поверхностный слой ткани полностью покроется пылью, она сама становится доминирующей фильтровальной средой. Выходящие газы могут проходить не только из внутренней части фильтровального рукава наружу, но и в противоположном направлении. Поскольку слой пыли утолщается, сопротивление прохождению газа повышается, необходимы периодическая чистка фильтровальной среды и контроль гидравлического сопротивления фильтра.

Обычными способами чистки являются периодическая импульсная подача очищенного газа или сжатого воздуха в направлении, обратном обычному потоку газа, механический удар или встряхивание и вибрация. Рукавные фильтры имеют много секций, которые можно индивидуально изолировать в случае выхода из строя рукава; соответственно фильтрация будет успешной, обеспечивающей адекватное поведение установки в целом, если даже секция будет целиком выведена из эксплуатации. Для этого должен сработать "детектор разрыва рукава", который находится в каждой секции и указывает на необходимость замены мешка, если случилась неполадка.

Фильтровальные рукава изготавливают из тканого и нетканого материала. Высокая температура (150 – 300 ^оС) обеспыливаемых газов требует применения специальных материалов. Современные синтетические ткани могут выдерживать температуру до 280 ^оС.

Поведение рукавных фильтров зависит от различных параметров, таких, как совместимость фильтрующего материала с характеристиками обеспыливаемого газа и пыли, соответствующее термическое, физическое и химическое сопротивление против воздействия гидролиза, окисления и температуры процесса. Важными характеристиками фильтра являются размер фильтрующей поверхности, эффективность разделения и сопротивление фильтрации (так называемое "дифференциальное давление фильтра"). Последняя величина зависит от свойств фильтровального материала и пыли. Основным параметром для проектирования фильтра является пропускная способность (объем обеспыливаемого газа). Поэтому классификация рукавных фильтров осуществляется в зависимости от типа, количества рукавов и свойств пыли и газа.

Срок службы, потребности в энергии и обслуживании рукавных фильтров зависит от тепловых и механических нагрузок. Скорость прохождения газа, толщина отложений пыли, пористость и циклы очистки влияют на эффективность удаления пыли. Улучшение работы фильтра (в частности, снижение его гидравлического сопротивления) ведется в направлении быстрого определения потенциальной утечки пыли с постоянным контролем с помощью детектора, улучшения системы пылеудаления, повышения срока эксплуатации и снижения стоимости. Циклы очистки и методы очистки фильтрующих материалов оказывают влияние на эффективность работы фильтра. При использовании воздушной пульсации низкого давления эффективность повышается, в то же время минимизируется потребление энергии и снижается уровень шума. Такая фильтрующая система может быть использована для обеспыливания отходящих газов из вращающихся печей, а также обеспыливания щелочной пыли байпаса, воздуха клинкерного холодильника, мельниц и классификаторов.

Объединение рукавных фильтров с циклонами применимо для клинкерного холодильника. В циклоне частицы пыли выделяются от газового потока и осаждаются под действием центробежных сил на стенах циклона, а затем удаляются через отверстие со шлюзовым затвором на дне циклона. Центробежные силы проявляются непосредственно в газовом потоке, входящем по касательной в цилиндрический корпус циклона, или за счет вращения рабочего вентилятора, находящегося в установке (механический центробежный пылеосадитель). В цементной промышленности циклоны объединяются с воздушным теплообменником для снижения температуры и рукавным фильтром (пылеулавливающая камера с рукавным фильтром) для удаления пыли из отходящих газов холодильника. Циклон может снизить концентрацию пыли до 70 % от исходной. В сочетании с воздушным теплообменником и пылеулавливающей камерой с рукавным фильтром достигается высокая очистка (до 99,99 %) при низкой концентрации пыли в выбросах, равной 5 – 7 мг/Нм³.

Чтобы оптимизировать эксплуатационную стоимость рукавных фильтров, на цементных заводах устанавливают оптимальное давление в системе пульсирующего струйного пылеудаления. Нагрузка на фильтр, дифференциальное давление на фильтрующую поверхность и система очистки газов являются тремя главными факторами, оказывающими влияние на снижение стоимости рукавных фильтров. Эти факторы тесто связаны, поэтому для оптимизации стоимости необходимо достижение максимально возможных отношений воздух/обшивка фильтра, наименьших значений дифференциального давления и более низких давлений воздуха для очистки.

Гибридные фильтры представляют собой объединение электрофильтров и рукавных фильтров в одно и то же устройство. Они в основном являются результатом модернизации существующих электрофильтров и позволяют повторно использовать часть старого оборудования.

4.1.2.2. Выбросы пыли от известковых заводов

При обжиге известняка пыль образуется за счет наиболее мелких частиц подаваемого в печь известняка, при термическом и механическом разрушении, при его растрескивании в печи и в меньшей мере за счет золы топлива. Уровень содержания пыли на входе в обеспыливающие устройства колеблется в широких пределах в зависимости от конструкции печи, ее мощности и используемого сырья.

Широкий диапазон свойств отходящих газов требует для сбора пыли использования разнообразного оборудования: циклонов, влажных скрубберов, рукавных фильтров, электрофильтров и гравийных фильтров (таблица 4.2). Типичные циклоны удаляют 90 % пыли известеобжигательных печей.

Электрофильтры и рукавные фильтры при нормальном режиме эксплуатации характеризуются очень высокой степенью обеспыливания, превышающей 99 %, однако на этот показатель влияет размер частиц пылевыбросов. Тип фильтра подбирают в зависимости от температуры отходящих газов. Фильтры этих типов для обеспечения соответствующей эффективности требуют периодического обслуживания. Эффективность таких фильтров выше, чем при влажном пылеудалении. При влажном пылеудалении в связи с использованием воды и сбросов нуждающихся в обработке водных отходов затрачивается дополнительная энергия. На эффективность электростатических осадителей влияет наличие СО, однако содержание СО можно минимизировать. Центробежные сепараторы используются на стадии предварительной очистки, однако их эффективность с ростом содержания загрязняющего материала возрастает.

После осадительного оборудования выбросы обычно составляют 10 – 250 мг/Нм³, при использовании влажной скрубберной очистки они составляют 10 – 100 мг/Нм³.

Таблица 4.2. Обзор технических решений для контроля выбросов пыли на известковых заводах [2]

№ п/п	Технические решения	Применимость	Выбросы, мг/Нм³^^,^*	Стоимость ^***
				Инвестиции, млн. евро	Эксплуатационные, евро/ т клинкера

1	2	3	4	5	6
1	Электрофильтры	Все типы печей, мельницы, вспомогательные процессы	<10**-<20	0,6 - 3,9	>1,5
2	Рукавные фильтры	Все типы печей	<10 -<20	0,25 - 1,7	>1,5
2	Рукавные фильтры	Мельницы, вспомогательные процессы	<10 -<20	0,25 - 1,7	>1,5
3	Влажное пылеудаление	Все типы печей, гидраторы	10 - 30
4	Центробежные сепараторы	Для предварительной очистки все типы печей, мельницы, вспомогательные процессы	-

* для печных систем, обычно относящихся к среднесуточным значениям сухого газа, 273K, 101,3 кПа и 10 % O₂;

***затраты в 2010 г.

Результаты точечных измерений результатов выбросов пыли свидетельствуют о том, что в 70 % определений выбросы пыли из печей, оборудованных электрофильтрами и рукавными фильтрами, ниже 20 мг/Нм³, при этом в 60 % случаев они ниже 10 мг/Нм³, такая величина выбросов пыли зафиксирована при 6 % замеров выбросов пыли после очистки во влажных скрубберах [2].

В Германии все шахтные печи оборудованы рукавными фильтрами. После очистки дымовых газов с помощью рукавных фильтров типичный выброс пыли составляет от < 10 до < 20 мг/Нм³(точечные измерения, стандартные условия). Обеспечивающие такие результаты рукавные фильтры характеризуются соотношением воздух: поверхность фильтра в интервале от < 1 до 1,2 м³/Нм^3 - мин. Вращающие печи оснащают электрофильтрами. В этом случае типичный уровень выбросов составляет менее 20 мг/Нм³. Выделенную в рукавном фильтре или в электрофильтре пыль используют как конечный продукт. Использование для очистки газов от пыли в Германии мокрой скрубберной очистки и гравийных фильтров позволяет добиться технологических показателей выбросов в пределах 30 – 60 мг/Нм³, зафиксированных как средние при ежедневных измерениях при стандартных условиях. Для достижения степени очистки ниже 20 мг/Нм³необходимо заменить влажные скрубберы и гравийные фильтры на рукавные фильтры. Результаты измерений, проведенных в ЕС, свидетельствуют о том, что пылевыбросы не зависят от вида используемого топлива, т.е. от того, используются ли ископаемое топливо или горючие отходы. Так при использовании в шахтных печах горючих отходов средние ежедневные пылевыбросы составляют от <5 до < 10 мг/Нм³.

При гидратация извести поток газов из гидраторов извести относительно мал: на 1 т гидратной извести выделяется около 800 м³газа, но перед очисткой в пылеосадительном устройстве в нем может содержаться до 2 г/м³пыли. Таким образом, выброс пыли составляет 1,6 кг/т гашеной извести. Для удаления таких пылевыбросов используют влажную скрубберную очистку и рукавные фильтры. Влажность может влиять на уровень пылевыбросов. По этой причине для очистки выбросов гидраторов часто используют скрубберы. При использовании скрубберов нового поколения уровень пылевыбросов в пределах 10 – 30 мг/м³, что соответствует примерно 0,008 – 0,024 кг/т гашеной извести.

При измельчении извести уровень пылевыбросов составляет менее от < 10 до < 50 мг/м³.

4.1.3. Методы предотвращения и/ или сокращения неорганизованных выбросов пыли

К основным источникам неорганизованных выбросов пыли относятся следующие процессы:

дробление сырья;

транспортировка материалов конвейером или элеватором;

дорожное покрытие (за счет автомобильного транспорта);

хранение сырья, клинкера и цемента;

мельницы для помола сырья, цемента и угля;

хранение твердого топлива (нефтяной кокс, уголь, бурый уголь);

отгрузка цемента.

Неорганизованные выбросы пыли могут появиться при складировании и переработке материалов и твердого топлива из открытых складов, транспортеров сырьевых материалов и также из дорожных покрытий, вызываемых движением дорожного транспорта. Компактное расположение объектов является наиболее простым способом снижения неорганизованных выбросов пыли. Образование пыли, например, из штабелей сырьевых материалов и твердого топлива может быть снижено с помощью следующих технических решений:

увлажнение штабелей и, в частности, участков загрузки и разгрузки;

использование ленточных конвейеров с регулируемой высотой.

Регулярное и тщательное обслуживание установок всегда приводит к косвенному снижению неорганизованных выбросов пыли благодаря уменьшению подсоса воздуха или предотвращению негерметичности установок.

Использование автоматических приборов и системы контроля также способствуют снижению выбросов пылевидных частиц равно как и постоянная безотказная надежная работа установок.

Пыление при упаковке и отгрузке клинкера/цемента может быть также весьма значительным. Влияние неорганизованных выбросов может привести к общему увеличению выбросов пыли, так как процесс выброса пыли осуществляется со значительно большей поверхности.

Транспортеры и элеваторы конструируются как закрытые системы, если они предназначены для транспортировки пылящего материала. Дороги, используемые грузовыми автомобилями, устилаются и чистятся периодически, чтобы препятствовать неорганизованным выбросам пыли. Дополнительно применяется орошение водой для предотвращения распространения пыли. Где возможно, применяются закрытые помещения для складирования. Чтобы снизить выбросы дисперсной пыли на открытом складе, где размещены сырьевые материалы или топливо, штабели и площадки навального хранения могут быть закрыты или укрыты с помощью различных перегородок, покрытий, разделены стенами или оградами, состоящими из вертикальных зеленых растений (искусственные или естественные барьеры для предотвращения воздействия ветра).

Для снижения неорганизованных выбросов пыли при погрузке цемента или обожженной извести рекомендуется, например, использовать гибкие загрузочные трубы, соединенные с пылесборным устройством. Такие загрузочные трубы оборудованы вытяжным приспособлением, гарантирующим погрузку без пыли. Их располагают на поверхности кузова грузовика, куда они автоматически осуществляют погрузку до тех пор, пока не будет достигнута заданная высота. Затем грузовик перемещается вперед на 30 см и операция повторяется вновь.

4.1.4. Техники предотвращения и/или сокращения выбросов SO_х

4.1.4.1. Выбросы SO_х на цементных заводах

Выбросы SO₂на цементных заводах зависят от общего количества сульфатных соединений, применяемого способа производства и в первую очередь определяются содержанием летучей серы в сырьевых материалах и топливе. Потенциальные выбросы SO_х зависят от циркуляции серы в печи. Сера выбрасывается из печей в виде SO₂в отходящих газах, СаSO₄и других компонентов клинкера и пыли. Однако большая часть серы соединяется (включается) в клинкер или выгружается из системы.

В зависимости от месторождения (чаще глины или сланцы) сырьевые материалы могут содержать серу в виде сульфатов и сульфидов. Сульфаты - это стабильные соединения, которые только частично разлагаются термически при высокой температуре в зоне спекания вращающейся печи, но разложение может увеличиться при наличии местной восстановительной среды при горении топлива и отходов. Следовательно, сера в форме сульфата более или менее полностью выходит из печи с клинкером при сохранении его качества. Сульфиды, наоборот, окисляются еще в теплообменнике и частично выделяются в форме диоксида серы, как показано на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Влияние температуры на улетучивание / улавливание серы по [52]

Сера, поступающая в печь с топливом, окисляется до SO₂и не ведет к значительному увеличению выбросов благодаря наличию сильных щелочей в зоне спекания, зоне кальцинирования и на стадии подогрева. Сера вступает в зону кальцинирования вместе с небольшим количеством SO₂, образующегося в результате частичного разложения сульфатов в зоне обжига. В зоне кальцинирования SO₂ реагирует со щелочами и щелочными сульфатами, имеющимися в сырьевых материалах. При контакте с частично декарбонизированной сырьевой смесью избыток SO₂ реагирует первоначально с образованием CaSO₃, а затем CaSO₄. Эти сульфаты снова поступают во вращающуюся печь. Создается кругооборот серы в печи, которая находится в равновесии с выходом серы с клинкером.

Большая площадь зоны декарбонизации во вращающейся печи предоставляет идеальные условия для захвата серы из отходящих печных газов. Выделения SO₂могут иметь место, когда концентрация кислорода во вращающейся печи не оптимальна для связывания SO₂. Кроме того, различные факторы могут влиять на эффективность реакции: температура, содержание влаги, время пребывания газа, концентрация оксидов в газовой фазе, доступность поверхности твердых частиц и т.д.

Увеличение выбросов SO₂ можно ожидать при наличии в сырьевых материалах органической серы или серы в легко окисляемой форме, например, в виде пирита или марказита (лучистого колчедана). В этих условиях концентрация выделяемого SO₂ может быть высокой - 1,2 г/Нм³, и часто технологические показатели выбросов SO₂составляют несколько сотен мг/Нм³, если не применяются методы борьбы с выбросами.

Печи, в которых обжигаются сырьевые материалы с малым количеством летучей серы, обычно не имеют проблем с выбросами SO₂и его концентрация в отходящих газах обычно ниже 10 мг/Нм³. Концентрация выбросов SO₂увеличивается с увеличением количества летучей серы в используемых материалах.

SO₂ является основным (99 %) оксидом серы, который выделяется, хотя может присутствовать и некоторое количество SO₃, а в условиях восстановительной среды может образоваться и H₂S. Сера в виде сульфидов и органической связанной серы в сырьевых материалах будет испаряться, причем 30 % или более серы могут выделяться из первой ступени циклонного теплообменника.

В отличие от зоны декарбонизации в циклонном теплообменнике 40 – 85 % образующегося SO₂ вновь связывается в нелетучие соединения, как показано на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2. Циркуляция сульфатов в печной системе по [52]

Основными факторами, влияющими на степень связывания SO₂карбонатом кальция, являются содержание паров воды и концентрация пыли в циклонном теплообменнике, а также содержание кислорода в отходящих газах. Избыток кислорода (1 – 3 % О₂), обычно используемого на цементных заводах для обеспечения качества цементной продукции, будет достаточным для окисления сульфидов до SO₂. В длинных печах контакт между SO₂ и щелочными материалами не так хорош, поэтому сера из топлива и особенно топливных отходов может привести к значительному увеличению выбросов SO₂, в частности, в длинных мокрых, длинных сухих печах и печах "Леполь", где улавливание соединений серы не так эффективно, как в печах сухого способа с циклонными теплообменниками.

В башне кондиционирования отходящих газов связывается относительно небольшое около 10 % - количество SO₂. Наоборот, в помольно-сушильной установке материал постоянно дробится, обнажая все новые частицы с высокой активной поверхностью, которая способна захватывать SO₂. В процессе сушки атмосферный газ всегда обогащается парами воды, что приводит к улучшению адсорбции оксида серы. Опыт работы заводов с объединением процессов сушки и помола показал, что в мельнице можно связать от 20 до 70 % SO₂.

Факторы, влияющие на поглощение SO₂, включают влажность сырьевых материалов, температуру мельницы, время пребывания материала в мельнице, тонкость помола материала. Важно, чтобы работа сырьевых мельниц была оптимизирована таким образом, чтобы в сырьевой смеси было снижено количество SO₂перед подачей ее в печь, другими словами, при прямой работе (когда сырьевая мельница выключена) выбросы SO₂резко увеличиваются и возвращаются к нормальному уровню, как только сырьевая мельница снова запускается (комбинированная работа).

Несмотря на то, что большая часть серы остается в клинкере в виде сульфатов, выбросы SO₂могут быть значительными в случае применения сырьевых материалов с высоким содержанием летучих соединений серы и поэтому оксид серы может рассматриваться как один из основных загрязнителей окружающей среды.

При отклонении от нормальных условий работы печи выбросы SO₂возрастают; к таким условиям относится обжиг в восстановительной среде, что снижает степень связывания серы. Причинами этого могут быть:

неполное сгорание топлива в декарбонизаторе или неполное сгорание грубых частиц топливных отходов в холодном конце печи;

излишне горячая зона обжига, что может привести к появлению в печи трудно сжигаемой топливной смеси;

излишек серы из-за щелочей в питании печи;

экстремальные величины кругооборота серы, циркулирующей между печью и циклонным теплообменником.

Снижение выбросов диоксида серы SO₂при производстве цемента осуществляется постадийно.

Первым шагом снижения выбросов SO₂является реализация первичных технических решений:

выбор сырьевых материалов, топлива и отходов (при их использовании) с невысоким содержанием свободной серы или серы в виде сульфидов (таких как пириты);

оптимизация процесса обжига клинкера, включающая стабильную работу печей;

однородное распределение нагретого материала в печи;

предотвращение образования восстановительной атмосферы при обжиге клинкера.

Концентрация кислорода на входе материала в печь является решающим фактором связывания SO₂ сырьевыми материалами. Увеличение содержания кислорода в печи снижает количество выбросов SO₂. Избыток кислорода обеспечивает образование сульфатов в нижней части циклонного теплообменника, которые выходят из печи совместно с клинкером.

Применение системы байпаса предотвращает накопление в печи легкоплавких сульфитов щелочных металлов и приводит к некоторому снижению выбросов SO₂.

Баланс для защиты окружающей среды должен быть найден оптимизацией соотношения выбрасываемых NO_х/ SO₂/ СО путем регулирования содержания кислорода в печи, но этот процесс оптимизации очень труднодостижим для длинных мокрых, длинных сухих и печей "Леполь".

Для печей сухого способа с циклонными теплообменниками, даже если топливо для печи имеет высокое содержание серы (как правило, низкосортный нефтяной кокс с высоким содержанием серы), все соединения серы улавливаются клинкером и покидают печь, а выбросы SO₂ниже 10 мг/Нм³. Для этого типа печей сухого процесса критической точкой является то, когда сырье имеет высокий уровень свободной серы или, чаще, серы в форме сульфидов, таких как пирит. Тогда первичных технических решений недостаточно для значительного снижения выбросов SO₂.

Если первичные технические решения недостаточны, необходимо использовать вторичные технические решения.

Вторичными техническими решениями, позволяющими резко снизить выбросы SO₂из цементных печей, являются использование добавок сорбента или применение мокрого скруббера.

Добавление абсорбента. Вторичными техническими решениями для контроля выбросов диоксида углерода в цементной промышленности являются добавление гидратированной извести, так называемая "сухая добавка" (добавление сорбента в сырье) или "процесс сухой сорбции" (сорбент вводится в газовый поток). Добавление гидратированной извести имеет дополнительное преимущество в том, что кальцийсодержащие добавки образуют продукты, которые могут быть непосредственно вовлечены в процесс сжигания клинкера.

В качестве альтернативы может рассматриваться процесс, когда гидратная известь подается в сырьевую мельницу совместно с сырьевыми компонентами или добавляется в питатель печи. Гидратная или гашеная известь (Са(ОН)₂), быстро обожженная негашеная известь (СаО) или активированная зола-унос с высоким содержанием СаО инжектируются в отходящие газы при температуре, близкой к точке росы, что обеспечивает более предпочтительные условия для связывания SO₂. В цементной печной системе эта температура наиболее характерна для участка между сырьевой мельницей и пылеосадителем. Гидратная известь реагирует с SO₂в верхнем циклоне и выносится в виде пыли в систему пылеулавливания, откуда возвращается в установку для одновременной сушки и помола сырья. Факторами, ограничивающими эффективность снижение выбросов, являются малое время пребывания газа в верхнем циклоне (примерно две секунды) и высокое, более 30 % содержание СО₂в отходящих газах.

Мокрый скруббер

Мокрый скруббер - это традиционно применяемая технология для десульфуризации газов на тепловых электростанциях, работающих на угле. Для снижения выбросов SO₂при производстве цемента технология мокрого скруббера находится на стадии разработки процесса. Технология мокрого скруббера основана на следующей химической реакции:

SO₂+ ½ O₂+ 2H₂O + CaCO₃→ CaSO₄•2H₂O + CO₂

SO₂ абсорбируется жидким шламом, который распыляется в распылительной башне. В качестве абсорбента используется карбонат кальция. Система мокрого скруббера обеспечивает высокую эффективность улавливания водорастворимых кислых газов, включая их десульфуризацию (FGD-процесс) с наименьшим количеством твердых отходов. Мокрый скруббер также значительно снижает выбросы HCl, пыли и в несколько меньшей степени выбросы металлов и NH₃.

На приведенном ниже рисунке 4.3 показаны условия, при которых можно использовать добавление абсорбента или метод мокрого скруббера для снижения выбросов SO₂.

Такие загрязнения, как SO₂, органические соединения, металлы, NH₃, соли аммония, HCl, HF и остаточная пыль после электрофильтра или рукавного фильтра могут быть удалены из отходящих газов адсорбцией на активированном угле.

Фильтр из активированного угля используется в виде технологии инжекции или в виде конструкции из плотного слоя с модульными стеновыми перегородками. Модульная конструкция позволяет адаптировать размеры фильтра к различным установкам, через которые проходит газ, и к производительности печи.

Рисунок 4.3. Снижение выбросов SO₂ – преимущества и недостатки методов мокрого скруббера и добавление абсорбента по [52]

Использованный активированный уголь периодически удаляется в отдельный силос и заменяется свежим адсорбентом. При использовании отработанного активированного угля в качестве топлива в печи улавливаемые вещества возвращаются в систему и в большом количестве фиксируются в цементном клинкере. Однако известно о единичном случае применения данной технологии в Европе на цементном заводе в Сиггентале (Швейцария).

4.1.4.2. Выбросы SO_х при производстве извести

Выбросы SO₂ при производстве извести характерны главным образом во вращающихся печах. Они связаны с наличием в топливе серы, конструкцией печей и допустимым содержанием серы в получаемой извести. Таким образом, выбор топлива с пониженным содержанием серы может снизить выбросы SO₂.

В процессе большинства вариантов обжига извести негашеная известь захватывает большую часть серы, выделяющейся из известняка и топлива. Эффективный контакт печных газов и негашеной извести обычно сопровождается эффективной абсорбцией диоксида серы. При этом выбросы диоксида серы в известеобжигательных печах различного типа не превышают 50 мг/Нм³.

Для длинных вращающихся печей характерно производство низкосернистой негашеной извести в восстановительной атмосфере. В этом случае часть серы топлива и известняка возгоняется в виде диоксида серы в отходящие газы.

Выбросы SO₂ из таких печей лежат в диапазоне 50 – 1500 мг/Нм³, их интенсивность связана с видом топлива и необходимым для производства различной продукции характером (восстановительная или окислительная) печной атмосферы. Ввиду того, что низко сернистое топливо не всегда доступно, более высокие выбросы SO₂связаны с использованием высокосернистого топлива.

Для вращающихся печей с запечным теплообменником также характерна способность производить низкосернистую негашеную известь в восстановительной атмосфере, однако при этом часть серы связывается с известью и пылью. Поэтому выброс серы из печей такого типа меньше, чем из длинных вращающихся печей.

Выбросы SO₂ из таких печей лежат в диапазоне 50 – 400 мг/Нм³, их интенсивность связана с видом топлива и необходимым для производства различной продукции характером (восстановительная или окислительная) печной атмосферы.

Характерный для шахтных печей эффективный контакт между газовой атмосферой и негашеной известью провоцирует интенсивное поглощение диоксида серы, следствием которого является получение негашеной извести с повышенным содержанием серы при использовании высокосернистого топлива

Выбросы из печей этого типа в зависимости от используемого топлива лежат в диапазоне 50 – 400 мг/Нм³, исключение составляют шахтные кольцевые печи, выбросы которых достигают 1000 мг/Нм³.

Для снижения выбросов SO₂ применяют абсорбенты, используемые в каскадных абсорберах со слоем насадки и в системах модульных абсорберов, и сухую очистку дымовых газов с помощью электрофильтров или рукавных фильтров. Применение абсорбентов для снижения выбросов SO₂ хорошо освоено в других отраслях промышленности, но до настоящего времени не освоено во вращающихся известеобжигательных печах. Для применения во вращающихся печах можно рассматривать следующие технические решения:

использование мелкого известняка, при эксплуатации питающейся доломитом вращающейся печи одного диаметра отмечено существенное снижение выбросов SO₂ при использовании питания, котором или повышенное содержание известняковой мелочи или склонного к разрушению при нагревании. Полученная при обжиге тонкодисперсного известняка известь взаимодействует с дымовыми газами и по пути удаляется в устройство для сбора пыли;

подача негашеной или гашеной извести в воздух со стороны горячего конца печи;

вдувание абсорбента в отходящие газы.

Таким образом, для снижения концентрации SO₂ в газовых выбросах применяют:

вдувание в поток газов абсорбента-гидратной извести или бикарбоната натрия для эффективного поглощения SO₂;

обеспечивают достаточное время пребывания газа между точкой подачи поглотителя и устройством для сбора пыли (предпочтительно рукавным фильтром).

4.1.5. Техники предотвращения и/или сокращения выбросов NO_х

4.1.5.1. Соединения и образование NO_x

Процесс обжига клинкера - это высокотемпературный процесс, который приводит к образованию оксидов азота (NO_x).

Выражение "оксиды азота" в основном соответствует 3 оксидам:

NO - оксид азота;

NO₂- диоксид азота;

N₂O - закись азота (присутствует в очень небольших количествах);

Есть и другие оксиды азота: N₂O₃, N₂O₄, N₂O₅.

В загрязнении воздуха (лексика, связанная с окружающей средой) NO_x означает общее присутствие NO и NO₂(все NO окисляется при контакте с окружающим воздухом).

Процесс обжига цементного клинкера является высокотемпературным процессом, в результате которого образуются оксиды азота. Эти оксиды представляют собой одни из ключевых загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздух цементными заводами. Они образуются в течение процесса обжига в результате связывания азота топлива с кислородом в пламени или связыванием атмосферного азота и кислорода воздуха, подаваемого для горения.

NO и NO_x являются также преобладающими оксидами азота в дымовых газах вращающихся известеобжигательных печей, они могут образовываться при сжигании топлива.

Имеются два основных источника для появления NO_x:

тепловые NO_x:

часть азота в воздухе горения взаимодействует с кислородом с образованием оксидов азота;

основной механизм образования оксидов азота в печном пламени;

2) топливные NO_x:

соединения, содержащие азот, химически связанные в топливе, реагируют с кислородом воздуха с образованием различных оксидов азота.

Небольшие изменения в выбросах NO_x наблюдаются при использовании отходов:

содержание NO_x для первичного обжига (основная горелка печи) может быть ниже, если топливные отходы включают воду или требуют большего количества кислорода (влияние на температуру пламени, которая понижается). Эффект сравним с охлаждением пламени;

содержание NO_x при сжигании топлива в декарбонизаторе может быть ниже, если грубоизмельченное топливо уменьшает зону горения.

Кроме того, NO_x также может образовываться в результате окисления NH₃, если он вводится для восстановления NO_x в зону с недостаточной температурой печи, где температура составляет менее 1000 ºC.

Тепловой NO_x образуется при температуре около 1050 ^оС. Из-за необходимости получения качественного цементного клинкера процесс обжига происходит в окислительной атмосфере, которая частично окисляет молекулярный азот из воздуха в пламени с образованием монооксида азота. Тепловой NO_x образуется в основном в зоне обжига, где количество его недостаточно для достижения указанной реакции. Количество тепловых NO_x, образующихся в зоне горения, зависит от температуры в зоне горения и количества кислорода (коэффициент избытка воздуха). Скорость реакции образования NO_x увеличивается с повышением температуры. Поэтому трудно обжигаемая смесь, которая требует создания более горячей зоны, будет способствовать большему образованию NO_x, чем легко обжигаемая смесь. Скорость реакции также увеличивается с повышением содержания кислорода (коэффициент избытка воздуха). Работа печи с повышенным содержанием кислорода на холодном конце приводит к повышению количества NO_x в зоне горения (хотя выделение SO₂ и СО может снизиться), как показано на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4. Образование NO_x при высокой температуре (зона горения с температурой >1200 °C) с атмосферным N₂, O и OH по [52]

Длинные вращающиеся известеобжигательные печи и вращающиеся печи с запечным теплообменником характеризуются определенным положением факела и тем, что его температура выше, чем в шахтных печах. Благодаря процессам теплопередачи температура печных газов высокая, это приводит к увеличению уровня термического NO_x. Поэтому с увеличением температуры и содержания кислорода в зоне обжига известеобжигательных печей количество термических NO_x возрастает, то выбросов NO_x из вертикальных шахтных печах меньше, чем из вращающихся печей.

NO и NO₂являются доминирующими оксидами азота в отходящих газах цементной печи. Топливные NO_x из азотсодержащих соединений топлива являются менее важными. Во вращающейся печи образование топливного NO (оксид азота) в зоне горения незначительно. Выделение NO_x обусловлено в большей степени за счет азота воздуха, подаваемого на горение, чем их образованием при окислении азотсодержащих соединений топлива.

Расчетное количество NO составляет 95 % и NO₂5 % в общем количестве оксидов азота в отходящих газах вращающихся печей [2, 64]. Топливные NO_x накапливаются при горении азота, присутствующего в топливе, при более низкой температуре, преобладающей в установках вторичного сжигания топлива (декарбонизаторах). Азот топлива либо соединяется с другими атомами с образованием газа N₂, либо реагирует с кислородом с образованием топливного NO_x. В декарбонизаторе превалирует температура 850 – 950 ^оС, которая недостаточно высока для образования значительного количества теплового NO_x, но топливный NO_x в этих условиях может образоваться, как показано на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5. Образование топливных NO_x и термических NO_x в печах сухого способа производства с циклонным теплообменником и декарбонизатором по [52]

"Быстрый NO_x" образуется в результате разрыва связей N₂углеводородными радикалами "CH", высвобождаемыми в основном топливом, а не радикалами O₂. В практическом плане эти количества незначительны (менее 100 ppm), поэтому в целом этот механизм образования не рассматривается.

Подобным образом и другие способы вторичного сжигания топлива в холодном конце печи такие, как сжигание в газоходе перед первой ступенью запечного циклонного теплообменника или в камере колосникового теплообменника, могут увеличить количество топливного NO_x. Поэтому в печах с теплообменниками, где в теплообменнике может сгорать до 60 % топлива, образование топливного NO_x в значительной степени обусловливает увеличение общего количества выделяющегося NO_x. Образование тепловых NO_x в этих печах намного ниже в сравнении с печами, где все топливо сжигается в зоне обжига.

Выделение NO_x очень зависит от типа используемого процесса. Кроме температуры и содержания кислорода (коэффициент избытка воздуха) на образование NO_x могут оказывать влияние форма пламени и температурный профиль, геометрия камеры горения, реакционная способность и содержание NO_x в топливе, присутствие влаги, длительность реакции горения и конструкции горелки.

4.1.5.2. Методы снижения выбросов NO_x

Для снижения или контроля выбросов NO_x считаются пригодным использование как первичных мер, интегрированных в технологический процесс, так и специальных технологий или их сочетание с первичными мерами. Ниже приводятся используемые технические решения и технологии:

охлаждение пламени, т.е. добавление воды в топливо или непосредственно в пламя основной горелки печи или использование жидких / твердых отходов с более высоким содержанием воды;

горелки с низким выделением NO_x;

сжигание топлива в средней части печи (для печей с мокрым процессом и длинных сухих печей);

использование минерализаторов для улучшения обжигаемости сырьевой смеси;

постадийное сжигание топлива (обычное топливо или топливные отходы) в сочетании с декарбонизатором и использованием оптимальной топливной смеси;

оптимизация технологических процессов печи (например, оптимизация условий сжигания и гомогенизация подаваемого топлива, методы косвенного сжигания, оптимизированная работа охладителя, выбор топлива, оптимизированные уровни кислорода и т. д.).

Если первичные меры не могут снизить выбросы NO_x до желаемых технических показателей, вторичные технологии, которые могут быть использованы для NO_x:

технология селективного некаталитического восстановления SNCR;

технология селективного каталитического восстановления SCR.

Для сохранения окружающей среды и по экономическим соображениям снижение количества выбросов NO_x предпочтительно следует начинать с осуществления первичных технических решений, интегрированных в технологический процесс, а именно: автоматизированное управление технологическим процессом, постадийное сжигание топлива и охлаждение пламени, улучшение конструкции горелок, оптимизация способов присоединения холодильника к печи, выбор топлива и топливных отходов (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6. Применение различных технических решений по снижению выбросов оксидов азота [53]

Только некоторые печи с циклонными теплообменниками или циклонными теплообменниками и декарбонизаторами после оптимизации процесса работы и применения только первичных мер имеют выбросы NO_x менее 500 мг/Нм³. Качество сырьевых материалов (т.е. их обжигаемость), также как состав топливной смеси и конструкция печи являются причинами, не обеспечивающими достижения указанной величины выбросов оксидов азота. Однако на многих цементных заводах в 28 странах ЕС использование SNCR технологии при объединении с первичными техническими решениями позволило достигнуть снижения NO_x, 200 - 500 мг/Нм³. В 2020 г. более 200 печей в странах ЕС используют технологию SNCR (около 80 % действующих печей), в то время как (2018 г.) технология SCR применялась только на 16 предприятиях [54].

Эффективность различных методов снижения выбросов NO_x представлена в таблице 4.3.

Оптимизация процесса обжига, стабильная и оптимальная работы печи и условий обжига, оптимизация процесса контроля, гомогенизации, подачи топлива применяются для снижения выбросов NO_x. Применяется первичная оптимизация технических переделов: контроль процесса, улучшение работы установок непрямого сжигания топлива, оптимизация холодильника, выбор топлива и оптимизация содержания кислорода при обжиге клинкера.

Таблица 4.3. Технические решения для снижения выбросов NOx, применяемые при производстве цемента

№ п/п	Техническое решение	Применимость для типов печей	Эффективность снижения выбросов, %	Данные по выбросам, мг/Нм^3 *
1	2	3	4	5
1	Оптимизация процесса обжига	все	25	Снижаются с 1400 до 1000
2	Охлаждение пламени факела	все	10 - 35	500 - 1000
3	Использование минерализаторов	все	10 - 15	-
4	Применение горелок с низким выделением NO_x	все	0 - 35	500 - 1000
5	Сжигание топлива в средней части печи	длинные	20 - 40	-
6	Постадийное сжигание топлива,	Декарбонизатор	10 - 50	800 - 1000
6	Постадийное сжигание топлива,	Теплообменник	10 - 50	800 - 1000
7	Технология SNCR	Теплообменник декарбонизатор	30 - 90	менее 200 - 500 ^**
8	Технология SCR	Возможно все, теплообменник и декарбонизатор	43 - 95	200 - 500 ^**

* относится к среднесуточным значениям, сухому газу, 273 K, 101, 3 кПа и 10 % O₂;

** достигается только в современных печах с оптимизированными условиями рабочего процесса.

Как видно из таблицы 4.3, достичь технических показателей выбросов NO_x ниже 500 мг/Нм³(в соответствии с требованиями действующих экологических норм ЕС или даже ниже 800 мг/Нм³, как в предыдущих правилах ЕС) без применения метода SNCR практически невозможно, за исключением очень редких и особых случаев.

4.1.5.2.1. Охлаждение пламени

Добавление воды в топливо или непосредственно в пламя с использованием различных методов инжекции (впрыскивание жидкости или жидкости + твердого вещества), использование жидких и твердых отходов с высокой влажностью снижают температуру и увеличивают концентрацию гидроксильных радикалов. Это оказывает положительный эффект на снижение NO_x в зоне горения.

Требуется дополнительное тепло для испарения воды, что вызывает небольшое увеличение выбросов СО₂(примерно 0,1 – 1,5 %) в сравнении с общим количеством выделяющегося СО₂в печи. Энергетическая эффективность процесса обжига снижается.

4.1.5.2.2. Горелки с низким выделением NO_x

Конструкции горелок с низким выделением оксидов азота (непрямое сжигание) различаются в деталях, но в большинстве конструкций топливо и воздух подаются в печь через коаксиальные трубы. Количество первичного воздуха снижается до 6 – 10 % от требуемого по стехиометрии для горения (обычно 10 – 15 % в традиционных горелках). Осевой воздух подается с большой скоростью через внешний канал. Уголь вдувается через центральную трубу или средний канал. Третий канал используется для вихревого воздуха. Закрутка воздуха осуществляется специальными лопатками, расположенными вблизи сопла горелки. Эффект этой конструкции горелки заключается в очень быстром воспламенении топлива, особенно при наличии в топливе летучих соединений, при недостатке кислорода в атмосфере, что ведет к снижению образования NO_x.

4.1.5.2.3. Постадийное сжигание топлива

Постадийное сжигание применяется на цементных печах, оборудованных декарбонизатором специальной конструкции. Первая стадия горения происходит во вращающейся печи при оптимальных условиях обжига клинкера. Вторая стадия – в горелке на входе в печь, где образуется восстановительная атмосфера, которая разлагает часть оксидов азота, накопленного в зоне обжига. Высокая температура в этой зоне особенно предпочтительна для реакции превращения NO_x в элементарный азот. На третьей стадии топливо подается в декарбонизатор с количеством третичного воздуха, вызывающего также образование восстановительной атмосферы. Эта система снижает NO_x, образующийся при сжигании топлива, а также уменьшает количество NO_x, приходящего в печь извне. На четвертой финальной стадии оставшийся третичный воздух подается в верхнюю часть системы для остаточного сжигания. Цементная печь отличается от традиционных местом подачи топлива в печь, распределением путей подачи топлива, печного питания и третичного воздуха, а также геометрической конфигурацией.

Технология постадийного сжигания в основном может быть использована только на печах, оборудованных декарбонизатором. Необходима существенная модификация завода, использующего циклонный теплообменник без декарбонизатора. Если это не может быть связано с увеличением производительности, производителям предлагается решение с так называемым малым воздуховодом третичного воздуха и декарбонизатором. В этом случае в декарбонизаторе получают всего 10 – 25 % тепла для обжига клинкера, но это способствует образованию восстановительной зоны для разложения оксидов азота. С другой стороны эксперименты показывают, что в печи, в которой 10 % топлива сжигается на входе в нее, не всегда происходит образование восстановительной зоны.

Сжигание кусковых отходов топлива (например, шины) является одним из вариантов технологии стадийного сжигания топлива, при этом сжигание кусков топлива сопровождается образованием восстановительной атмосферы в зоне обжига. В печах, оборудованных запечными теплообменниками и декарбонизатором, подача кусков топлива производится на входе в печь или декарбонизатор.

4.1.5.2.4. Печи со сжиганием топлива в середине печи

В длинных печах мокрого и сухого способа создание зоны восстановления может быть достигнуто за счет сжигания кускового топлива, что может снизить выбросы NO_x. Поскольку в длинных печах нет свободного доступа в зоны с температурой выше 900 – 1000 ^оС, система сжигания топлива в середине печи устраивается таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи в нее отходов, которые нельзя подать через основную горелку (например, шины).

4.1.5.2.5. Использование минерализаторов при обжиге клинкера

Добавление в сырьевую смесь минерализаторов, таких как фтор, является технологией регулирования качества клинкера, позволяющей снизить температуру в зоне спекания. При снижении температуры обжига одновременно достигается уменьшение образования NO_x, при этом происходит и снижение потребления энергии. Избыточное добавление фторида кальция может привести к увеличению выбросов HF.

4.1.5.2.6. Селективное некаталитическое восстановление (SNCR)

Эта технология включает инжекцию водного раствора аммиака (до 25 % NH₃), водных растворов соединений аммиака или мочевины в дымовые газы для восстановления NO до N₂. Оптимальный температурный интервал протекания реакции – 830 – 1050 ^оС при обеспечении достаточного времени контакта восстанавливающего агента с дымовыми газами (рисунок 4.7).

Для определения оптимального температурного интервала для подачи раствора мочевины или аммиака были выполнены лабораторные эксперименты, а также полномасштабные испытания. Подходящий интервал температуры обычно достигается в печах с запечными циклонными теплообменниками, в печах, снабженных циклонными теплообменниками и декарбонизаторами, и в печах Леполь. Однако и заводы в ЕС, использующие длинные вращающиеся печи, были оборудованы установками селективного некаталитического восстановления для снижения выбросов NO_x.

Рисунок 4.7. Принцип селективного некаталитического восстановления (SNCR) по [2]

На большинстве заводах в ЕС (32 %) применяют раствор мочевины, 27 % заводов используют водный раствор аммиака [2]. Могут использоваться и отходы других производств, содержащие соединения аммиака. Другими возможными реагентами - восстановителями, которые могут применяться в промышленном масштабе, являются газообразный аммиак, растворы солей аммония, сухая мочевина (таблетки мочевины), растворы мочевины, нитрит кальция, цианамид и другие подобные вещества. Склады и транспортные средства проектируются в соответствии с физико-химическими свойствами соответствующих реагентов и требуют дополнительных мероприятий, обеспечивающих безопасность их хранения и переработки. Эксперименты показали, что большинство применяемых растворов аммиака является наилучшим реагентом для технологии некаталитического восстановления оксидов азота в печах, оборудованных теплообменником и декарбонизатором, как показано на рисунке 4.8.

Хорошее распределение аммиака в стехиометрическом количестве является весьма важным для достижения наивысшей эффективности снижения выбросов оксидов азота и снижения количества следов аммиака. Чтобы достигнуть оптимального использования вводимых реагентов - раствора аммиака или мочевины и обеспечить высокую эффективность снижения NO_x, при проектировании и в производстве необходимо иметь в виду следующие моменты, позволяющие технически и экономически улучшить эксплуатацию рассматриваемой системы: инжектирование реагентов должно осуществляться в температурном интервале 830 – 1050 ^оС, чтобы предотвратить присутствие следов аммиака или его сжигание, поскольку это потенциально может привести к образованию вторичного NO_x.

Рисунок 4.8. Эффективность снижения при использовании мочевины и аммиака

На рисунке 4.9 показаны экспериментальные данные по эффективности снижения NO_x в зависимости от температуры (при различных молярных соотношениях). Максимальная эффективность достигается при температуре около 960 °C (реагент не указан).

4.1.5.2.7. Селективное каталитическое восстановление оксидов азота (SCR)

В технологии SCR NO и NO₂восстанавливаются до N₂с помощью NH₃и катализатора при температуре около 300 – 400 ^оС. Эта технология широко применяется для снижения NO_x в других отраслях промышленности (теплоэлектростанций, при сжигании отходов).

Рисунок 4.9. Оптимизация расхода мочевины/аммиака при использовании SNCR.

DeNQx Efficiency of the SNCR System: n = (NO_x _исход. - NO_x _финал) / (NO_x _исход.)

В цементной промышленности в основном рассматриваются две системы: установка с низким пылевыделением между системой обеспыливания и дымовой трубой и высоким пылевыделением - между теплообменником и системой обеспыливания, как показано на рисунке 4.10.

б)

а)

Рисунок 4.10. Методы SCR с низким (а) и высоким (б) содержанием пыли [52]

Установка системы с низким пылевыделением требует повторного подогрева отходящих газов после их обеспыливания, что сопровождается дополнительными затратами на энергию и потерями давления. Система с высоким пылевыделением газов более предпочтительна по техническим и экономическим показателям. Эта система не требуют дополнительного подогрева, так как температура газов на выходе из теплообменника обычно достаточно высокая для работы с применением SCR технологии.

Поскольку катализаторы разлагают углеводороды, то при внедрении технологии SCR снижаются также выбросы общих органических соединений и выбросы полихлорированных дибензодиоксинов и фуранов.

Выбросы NO_x из вращающихся известьобжигательных печей в зависимости от типа печи, используемого топлива и вида производимой извести лежат в диапазоне 300 – 2000 мг/Нм³. Результаты точечных измерений свидетельствуют о том, что 68 % выбросов NO_x составляют менее 500 мг/Нм³. В зависимости от типа печи и вида выпускаемой извести выбросы NO_x из шахтных печей находятся в интервале ниже 100 – 500 мг/Нм³. Результаты точечных измерений с получасовым интервалом свидетельствуют о том, что 60 % выбросов NO_x шахтных печей менее 100 мг/Нм³, в случае печей с параллельным потоком шахтных пересыпных и прочей конструкции такая величина выбросов NO_x наблюдается в 80 %, а кольцевых шахтных печей - в 50 %.

Наибольшие выбросы NO_x фиксируются у вращающихся печей. По этой причине приоритетное внимание уделяется контролю выброса вращающимися печами. Возможность снижения выбросов NO_x обеспечивается теме же техниками, как и при производстве цемента.

4.1.6. Оптимизация работы печи и параметров, влияющих на образование и выбросы NO_x, SO₂ и CO, в зависимости от процессов в печи (мокрый, длинные сухие печи, сухой с циклонными теплообменниками/ декарбонизатором)

Первым шагом контроля выбросов SO₂ является оптимизация технических решений по первичным мерам: оптимизация процесса обжига клинкера, включающая стабильную работу печей, однородное распределение нагретого материала в печи, предотвращение восстановительной атмосферы при обжиге, а также выбор сырьевых материалов и топлива с невысоким содержанием сульфатов.

Концентрация кислорода на входе материала в печь является решающим фактором связывания SO₂сырьевыми материалами. Увеличение содержания кислорода в длинных печах снижает количество выбросов SO₂и увеличивает количество NOx. Однако для достижения качества продукции требуется поддерживать избыток кислорода при обжиге клинкера. Поэтому в системе всегда имеется достаточный приток кислорода, чтобы обеспечить образование сульфатов в нижней части циклонного теплообменника или в камере горячих газов колосникового подогревателя печи Леполь, которые выходят из печи совместно с клинкером (рисунок 4.11).

Баланс для защиты окружающей среды должен быть найден оптимизацией соотношения выбрасываемых NO_x/ SO₂/ СО путем регулирования содержания кислорода. В тех случаях, когда этих методов недостаточно, могут применяться дополнительные методы "на конце трубы", особенно для обжиговых печей с мокрым и длинным сухим процессом, а также обжиговых печей "Леполь", особенно если используемое топливо имеет высокие концентрации серы.

Для печей сухого процесса с технологией предварительного подогрева (с декарбонизатором или без него) ситуация, касающаяся уровня кислорода в печи и улавливания SO₂, совершенно иная. В печах этого типа улавливание соединений серы в нижней части циклонного теплообменника (часто увеличенное наличием устройства "пылевой завесы") эффективно даже при использовании топлива с высоким содержанием серы (например, нефтяного кокс) и независимо от содержания кислорода в задней части печи (в определенных пределах, совместимых с качеством клинкера и работой печи).

Рисунок 4.11. Оптимизация работы печи и параметров, влияющих на образование и выбросы NOx, SO2 и CO [52]

4.1.7. Техники предотвращения и/или уменьшения выбросов металлов

Сырьевые материалы и топливо всегда содержат металлы. Их концентрация изменяется в широких пределах от одного местонахождения к другому, а на их выбросы в атмосферу влияют очень сложные механизмы. Кроме того, концентрация металлов в топливных отходах изменяется с изменением источника отходов. Все металлы могут быть разделены на 4 класса в зависимости от летучести металлов и их солей:

1) металлы, которые индивидуально или в смеси представляют собой тугоплавкие, нелетучие вещества, такие как Ва, Ве, Cr, As, Ni, V, Al, Ni, Ca, Fe, Mn, Cu и Ag:

эти металлы обычно полностью адсорбируются клинкером и выводятся вместе с ним, поэтому не циркулируют в печной системе, но в исключительных случаях, если загрузка металла (из сырья и альтернативных материалов, топлива или отходов) слишком высока, выбросы из дымовой трубы могут иметь более высокие, чем обычно, концентрации некоторых из них (например, Ni, Cr и Cu); в отходящих газах имеются только выбросы пыли; величина выбросов пыли зависит только от эффективности пылеотделения; выбросы этих металлов крайне малы;

2) металлы или их соединения, являющиеся полулетучими: As, Sb, Cd, Pb, Se, Zn, K и Na:

эти металлы конденсируются в виде сульфатов и хлоридов в температурном интервале 700 – 900 ^оС и циркулируют в печи; полулетучие элементы аккумулируются в теплообменнике и осаждаются в циклонах, и в большом количестве, почти полностью остаются в клинкере, за исключением случаев, когда загрузка металлов слишком высока, а выбросы из дымовой трубы могут иметь более высокие, чем обычно, концентрации некоторых из них;

3) таллий или его смесь с летучими соединениями:

соединения таллия (например, хлорид таллия) конденсируются в интервале 450 – 550 ^оС, в случае использования печей с циклонными теплообменниками - в верхней зоне теплообменника, где они могут постепенно накапливаться (внутренняя циркуляция);

4) ртуть: металл или его соединения крайне летучи:

ртуть и соединения ртути свободно выходят из печи и теплообменника и только частично адсорбируются сырьевой смесью в зависимости от температуры дымовых газов.

Поведение и уровень выбросов отдельных металлов в процессе обжига клинкера зависят от их летучести, схемы ввода в печь, концентрации металла в сырьевых материалах и топливе, особенно при использовании опасных топливных отходов в качестве сырья и в качестве топлива, вида процесса и, главным образом, от эффективности осаждения металлов в системе сбора пыли.

Металлы, внедренные в процесс обжига через сырьевые материалы и топливо, могут испаряться полностью или частично в теплообменнике и/или в печи в зависимости от их летучести, взаимодействия с соединениями, присутствующими в газовой фазе, и конденсироваться на клинкере, подаваемом в холодильник. Металлы из топлива первоначально поступают в дымовые газы, но выбрасываются вместе с ними из печи в очень малом количестве благодаря удерживающей способности печи и теплообменника. Поскольку отношение сырьевых материалов к топливу в клинкере составляет примерно 10 : 1, вид и природа сырьевых материалов являются решающим фактором для выбросов металлов, но для очень летучих металлов, таких как ртуть, твердое топливо (например, уголь) может вносить значительный вклад в выбросы из дымовой трубы.

Нелетучие металлы и их соединения остаются в процессе и выходят из печи в составе клинкера (более 99,9 % от всего их количества). Соединения полулетучих металлов частично переходят в газовую фазу при температуре обжига, а затем конденсируются на сырьевом материале в холодной части печи. Это приводит к циркуляции металла в печной системе (внутренние циклы), циркуляция металла может происходить только в печи и теплообменника или также охватывать установки сухого помола сырья. Если металлы в значительной степени конденсируются в теплообменнике, они будут возвращаться в печь вместе с материалом. Это приводит к внутренней циркуляции металла (цикл печь/теплообменник). Этот цикл приводит к повышению концентрации металла в местах, где устанавливается равновесие, и поддерживается равновесием между входом с сырьем и выходом с портландцементным клинкером.

Летучие металлы и их соединения конденсируются на частицах сырьевых материалов при низкой температуре и потенциально образуют внутренний или наружный циклы кругооборота, если не выбрасываются с выходящим из печи дымовыми газами. Таллий, ртуть и их соединения легко переходят в газовую фазу. Они не связываются в достаточной мере в состав портландцементного клинкера. Таллий и его соединения конденсируются в верхней зоне теплообменника в температурном интервале 450 – 500 ^оС. Таким образом, большая часть таллия, привнесенная в печную систему, остается в теплообменнике. Вследствие этого формируется внутренний или внешний цикл кругооборота металла между теплообменником, зоной сушки сырьевых материалов и системой очистки отходящих газов. Уровень выбросов таллия зависит от его концентрации во внешнем цикле и эффективности работы системы пылеосаждения. Например, концентрация таллия в пыли электрофильтров напрямую зависит от уровня его концентрации в цикле.

Менее распространенные кадмий, свинец, селен, сурьма и мышьяк, их соединения также легко переходят в газовую фазу. Образуется внутренний цикл кругооборота высоколетучих металлов, в котором они реагируют с разложившимся при обжиге материалом или осаждаются на материале, поступающем в холодную часть зоны кальцинации, в теплообменнике или в сушильном отделении.

Металлы из внешнего цикла возвращаются в сырьевую смесь совместно с осажденной в системе пылеулавливания пылью, на которой они конденсируются.

Пыль от производства цемента содержит небольшое количество металлов и их соединений, таких, как мышьяк As, кадмий Cd, ртуть Hg, свинец Pb, таллий Tl, цинк Zn. Главными источниками богатой металлами пыли является печная система с теплообменником и декарбонизатором, вращающаяся печь и клинкерный холодильник. Использование угля и топливных отходов может увеличивать поступление металлов в технологический процесс. Поскольку металлы, поступающие в печную систему, различаются по летучести, при высокой температуре нагретых газов в цементной печи металлические соединения находятся в также в газовой фазе. Исследования баланса показывают, что имеется низкое удерживание элементов с высокой летучестью в клинкере, они аккумулируются в основном в печной системе.

Для снижения выбросов металлов необходимо осуществлять тщательный отбор сырьевых материалов, топлива и особенно отходов (как альтернативное сырье, так и альтернативные виды топлива), сжигаемых в печи, с целью минимизации содержания в них различных металлов, особенно металлов и их соединений с высокой летучестью. Рекомендуется использовать системы обеспечения качества, гарантирующие соблюдение требуемых характеристик отходов.

Металлы с низкой летучестью почти полностью выводятся из печной системы с клинкером, поэтому принятие каких-либо мер для снижения их выбросов обычно не требуется, если количество металлов в печи не слишком велико (например, поступление из отходов с высокой концентрацией некоторых металлов).

Металлы с повышенной летучестью, к которым относятся кадмий Cd, таллий Tl, свинец Pb, сурьма Sb, мышьяк As, имеют тенденцию к организации кругооборота (рецикла) внутри печной системы и циклонного теплообменника. В процессе кругооборота их концентрация в определенных зонах печи и теплообменника постепенно увеличивается, что приводит к увеличению эмиссии данных металлов и их соединений в атмосферу вместе с пылью. Так как летучие металлы (кроме части ртути) обычно связываются пылью, стратегия уменьшения выбросов металлов напрямую связана со стратегией уменьшения выбросов пыли. Эффективное возвращение пыли снижает выбросы металлов.

Основными способами снижения выбросов этих металлов будут снижение выбросов пыли, особенно тонкодисперсной, менее 10 мкм, из печи для обжига клинкера и разрыв их кругооборота для предотвращения постепенного аккумулирования. Для разрыва кругооборота необходимо использовать систему байпаса дымовых газов. Пыль, уловленную в системе байпаса после резкого охлаждения дымовых газов, особенно пыль фракции менее 10 мкм, рекомендуется использовать в качестве технологической добавки или вспомогательного компонента при помоле цемента.

Особое место среди металлов занимает ртуть Hg. Она обладает высокой летучестью при температурах до 100 ^оС, практически не оседает на частицах пыли и удаляется из печи вместе с дымовыми газами. Минимизация выбросов ртути обеспечивается снижением температуры отходящих газов. Нелетучие элементы остаются в процессе и существуют в печи как составляющая часть цементного клинкера.

Единственным способом снижения выбросов ртути из цементных печей является минимизация ее содержания во всех материалах, подающихся в печь. В критических ситуациях снижение выбросов ртути из цементных печей может быть достигнуто путем резкого снижения температуры отходящих газов или путем адсорбции на активированном угле (см. НДТ для снижения выбросов SO₂).

Для снижения выбросов металлов при производстве извести следует исключить подачу в печную систему топлива, содержащего повышенное количество металлов. Более того, материалы с повышенным содержанием летучих металлов типа Hg и Tl необходимо подвергать особому контролю.

Тщательный подбор и обеспечение соответствия гарантийным характеристикам поступающих в печь веществ могут способствовать снижению выбросов: например, при использовании системы гарантии качества, подаваемых в печь отходов, используемых в качестве топлива. При этом особое внимание следует уделять ртути. Ввиду летучести ртути могут возникнуть относительно более высокие технологические показатели ее выбросов. Поэтому ввод ртути с горючими отходами необходимо контролировать и, если необходимо, ограничивать.

Эффективное удаление пыли снижает выбросы металлов, так как выделяющиеся металлы (за исключением ртути) в большой мере связаны с пылью. Следует обратить внимание на поглощение с активированным углем.

4.1.8.1. Выбросы СО

Выделение СО и углерода, связанного в органические соединения, в процессе обжига клинкера в печи вызвано наличием небольшого количества органических соединений в природных сырьевых материалах (остатки организмов и растений, включенных в горные породы в ходе геологических отложений). В период нахождения материала в теплообменнике они окисляются с образованием СО и СО₂. В этом процессе из органического углерода также может образоваться небольшое количество (следы) органических газов. Следовательно, содержание СО и следов органических газов в отходящих газах не позволяет сделать каких-либо заключений по условиям горения топлива в самой вращающейся печи.

Дополнительные выбросы СО могут быть результатом неполного сжигания топлива или неправильно подобранных условий горения в декарбонизаторах. Однако такое увеличение выбросов СО обычно совпадает со снижением выбросов оксидов азота NO_x. В то же время такие восстановительные условия горения могут способствовать образованию и увеличению SO₂, особенно в печах мокрого процесса, длинных сухих печах и печах "Леполь".

На теплоэлектростанциях концентрация СО в отходящих дымовых газах и органически связанный углерод являются критерием недожога топлива. В отличие от этого процесс обжига клинкера является процессом превращения материала, который может происходить с избытком воздуха с целью улучшения качества клинкера. Совместно с длительным пребыванием при высокой температуре это приводит к полному сжиганию топлива.

В зависимости от месторождения сырьевого материала от 1,5 до 6 г органического углерода на 1 кг клинкера привносится в процесс с природным материалом. Исследования различных сырьевых смесей показали, что 85 – 95 % органических соединений в сырьевом материале преобразуются в СО₂в присутствии 3 % кислорода, но в то же время 5 – 15 % превращается в СО. Количество органических углеродных соединений в этих условиях значительно ниже 1 %.

4.1.8.2. Выбросы ООУ (ЛОС)

В тепловом процессе появление летучих органических соединений (и оксида углерода) в основном связано с неполным сгоранием топлива. В цементных печах при нормальных и стабильных условиях работы выбросы этих веществ будут меньше благодаря применяемому типу печи, времени пребывания газов в печи, высокой температуре, природы пламени (2000 ^оС) и избытку кислорода. В этих условиях органические соединения разлагаются с высокой эффективностью (>99,9999 %). Эти выбросы могут увеличиваться при внезапных остановках или ненормальных условиях эксплуатации оборудования. Эти события могут появляться с частотой 1 – 2 раза в неделю или один раз в два - три месяца.

Выбросы летучих органических соединений могут появиться на первых стадиях процесса обжига (теплообменник, декарбонизатор), когда органическое вещество, присутствующее в сырьевой смеси, улетучивается при нагревании материала. Органическое вещество высвобождается при температурах 400 – 600 ^оС. Содержание летучих органических соединений в отходящих газах вращающихся печей обычно находится в пределах 1 – 80 мг/Нм³или даже меньше (максимальный предел выбросов ЕС для ООУ/ЛОС составляет 10 мг/Нм³, тем не менее, компетентный орган может разрешить отступление от такого предельного значения выбросов в тех случаях, когда ТОС/ЛОС не является результатом совместного сжигания отходов) на основе общего количества органических соединений. Однако в редких случаях выбросы могут достигнуть 120 мг/Нм³или больше в зависимости от характеристик сырьевого материала.

Методы / методы борьбы с выбросами ООУ/ЛОС

В нормальных условиях выбросы ЛОС, как правило, невелики, но могут увеличиваться из-за их присутствия в сырье, используемом на заводе. Природное сырье или отходы с высоким содержанием летучих органических соединений не должны выбираться в максимально возможной степени, но если они подаются в печь, как обычно, через используемые питатели, то топливо с высоким содержанием галогенов не должно использоваться в качестве вторичного топлива.

Если концентрация ЛОС окажется высокой, теоретически следует применить технологию адсорбции активированным углем, как описано в другом месте, но в настоящее время она не признана экономичной НДТ.

Выбор, когда это возможно, сырьевых материалов с низким содержанием органического вещества снижает выбросы СО. Когда в результате неполного сгорания топлива появляется оксид углерода, улавливание выбросов становится менее эффективным. Поэтому при работе установки соблюдается тенденция ограничения выделения СО из печи. Улучшение сжигания, оптимизация и качество топлива, характеристики горелки и ее конфигурация, конструкция печи, температура горения и время пребывания топлива в печи - все это может снизить выбросы СО.

Все технические решения, которые приводят к снижению потребления топлива, также уменьшают количество выбросов СО₂. Выбор, при возможности, сырьевых материалов с низким содержанием органического вещества и топлива с низким отношением количества углерода и величины его калорийности снижает выбросы СО₂.

4.1.8.3. Проскок СО

Выделения пыли из-за проскока СО могут увеличиваться при использовании электрофильтров и в некоторых случаях, гибридных фильтров. Из соображений безопасности электрофильтры должны быть выключены при появлении СО в отходящих газах.

Чтобы снизить время отключения электрофильтра необходимо выполнить следующие мероприятия:

1) дать объективную оценку ситуации и выявить основные причины, влияющие на появление СО, а именно:

нарушение режима обжига;

высокий уровень СО из-за высокого содержания органических соединений в сырьевом материале;

нарушения в питании печи топливом;

нарушения процесса сжигания топлива;

2) сравнить текущую и оптимальную ситуацию, установить приоритеты;

3) оптимизировать процесс, обеспечить анализ системы, надежности и скорости технических решений.

Чтобы идентифицировать причины и направление действия, а также разработать необходимые технические решения требуется следующая информация:

информация о наличии, надежности и динамике поведения анализируемого оборудования;

информация о статистике появления СО;

информация об используемом топливе, системе подачи топлива и процессе.

Система питания топливом, спроектированная для предотвращения волнообразной подачи в печь и обеспечения стабильной работы системы сжигания, может минимизировать появление проскоков СО.

Время запаздывания при контроле СО может быть снижено за счет увеличения количества образцов, сокращения расстояния от точки отбора пробы до анализатора, снижения объема анализируемой пробы и быстрого электронного описания сигнала. Быстрое определение состояния системы можно обеспечить в течение менее 3 сек, но имеется ограничение для газов с большим количеством пыли. Необходимы также постоянный уход и калибровка режима работы прибора. Возможность анализатора такова, что имеется соответствующий критический диапазон показаний, при котором можно определять компоненты: до 5 % для СО и 3 % для СН₄.

Если появление СО не может быть предотвращено, любые воспламеняющиеся источники, особенно оборудование с высоким напряжением (электрофильтры) требуют специального внимания. Другими источниками, которые потенциально могут привести к возгоранию или взрыву в системе пылеочистки, могут быть трение твердых тел или вентилятор. Критическим параметром считается присутствие в газах более 8 % СО или СН₄в присутствии более 6 % О₂. Фактически при проскоке СО рост его концентрации в газах происходит очень быстро и может достичь критического значения еще до осуществления анализа, хотя и в этом случае система должна поднять тревогу. Поэтому уровень срабатывания системы отключения и сигнализации должен быть настроен значительно ниже критического; в добавок он зависит от концентрации СН₄и Н₂, особенно при использовании природного газа в качестве топлива.

Отключение электрофильтров происходит в основном на стадии пуска - остановки печи. Для безопасной работы и защиты электрофильтра газоанализатор должен работать постоянно на всех стадиях процесса. Время отключения электрофильтра на заводе может быть снижено за счет использования дублирующей системы. Стандартный этап действия для предотвращения проскока СО в электрофильтре может первоначально включать снижение питания топлива и высокого уровня напряжения. Затем система нуждается в очистке действующим вентилятором. Время необходимой очистки может быть определено таким же способом, как и время простоя.

4.1.9.1. Выбросы СО

Выбросы СО известеобжигательных печей составляют в зависимости от типа печей и вида топлива от 100 до 2500 мг/Нм³. Примерно до 50 % точечных измерений показывает, что выбросы СО меньше 100 мг/Нм³. Концентрацию СО измеряют в основании печной трубы, так как при попадании в атмосферу СО быстро окисляется до СО₂и рассеивается.

Ввиду того, что оксид углерода (СО) образуется в результате неполноты сжигания топлива, его наличие обычно приводит к снижению производительности, и поэтому операторы стремятся ограничить выброс СО управляемых ими печей.

Выброс СО в поступающих в трубу отходящих газах вращающихся печей контролируют непрерывно. При наличии серы в извести или топливе выброс СО связан с заданным качеством извести. Выбросы СО из вращающихся печей в зависимости от качества топлива составляют 100 – 400 мг/Нм³.

В соответствии с конструкцией кольцевые шахтные печи эксплуатируют таким образом, чтобы горелки нижнего ряда работали с избытком кислорода, а горелки верхнего ряда при его стехиометрическом соотношении. В результате типичные выбросы СО этих печей составляют 100 – 2500 мг/Нм³.

В шахтных печах других типов не представляется возможным количественно измерить выбросы СО.

Следует подчеркнуть то обстоятельство, что по сравнению с печами других видов наличие выбросов СО в случае шахтных пересыпных печей не является признаком неполноты горения. Условия эксплуатации известеобжигательных печей определяются требованиями к качеству продукции, т.е. необходимыми свойствами получаемой извести. Чем выше выбросы СО, тем выше энергопотребление печи: каждый процент повышения выбросов СО увеличивает расход энергии на 200 кДж/кг извести. Поэтому печи эксплуатируют таким образом, чтобы обеспечить минимальные выбросы СО, гарантирующие допустимые показатели продукции. В известковой продукции Германии в целях оптимизации поддерживают уровень выбросов СО в отходящих газах менее 3 % [2], что является единственным решением оптимизации процесса с точки зрения снижения выбросов СО. При обжиге в шахтных пересыпных печах продукции с конкретными свойствами необходимо поддерживать уровень выбросов СО между 1 и 6 %. Однако для определенных целей нужна сильно обожженная известь, которую получают в шахтных пересыпных печах. Выбросы СО таких печей в зависимости от вида топлива находятся на уровне 100 – 400 мг/Нм³.

Некоторые известняки содержат углерод, который в процессе обжига извести может вызывать более высокий выброс СО, как например, в случае производства гидравлической извести в шахтных печах или печах другой конструкции, когда известняк содержал 65 – 90 % СаСО₃и MgCO₃. Чистота этого сырья отличается от чистоты сырья, используемого для производства другой извести. В ходе периодических (два раза в год) измерений в период выбросы СО при точечных измерениях при стандартном содержании О₂10 % составили 4541 – 9555 мг/Нм³.

4.1.9.2. Выбросы ООУ

Выбросы летучих соединений углерода обычно измеряют как общий органический углерод (ООУ). Результаты специального анализа показывают, что часть ООУ представлена метаном, при этом зафиксировано и наличие бензола. В выбросах шахтных пересыпных печей 80 – 90 % составляет метан и 2 % - бензол.

Выбросы летучих соединений углерода часто связывают с выбросами СO, образующегося в результате неполного сгорания топлива. Ввиду того, что операторы придерживаются тенденции ограничения выбросов СО, выбросы летучих соединений углерода в основном низки. Однако в очень ограниченном ряде случаев, когда в сырье, известняке содержится до 0,1 % органического материала, могут быть выбросы летучих органических соединений.

Во всех типах печей, кроме печей с параллельным потоком, и шахтных пересыпных печей выбросы до 10 мг/Нм³(в пересчете на эквивалентный углерод) имеют место лишь в течение короткого периода пуска и нарушения режима. У печей с параллельным потоком материала процесс связан с изменением цикла каждые 10 – 12 мин, и поэтому уровень выбросов летучих соединений углерода незначительно выше уровня, наблюдаемого в печах другой конструкции. Что качается шахтных пересыпных печей, то более высокие выбросы ООУ можно связать с особыми условиями процесса, протекающего в верхней части печи (восстановительный режим).

При производстве извести подбор сырьевых материалов с пониженным содержанием органических материалов может также снизить выбросы СО. Однако выбор сырьевого материала зависит от типа печи и/или от вида производимой (например: гидратной) извести.

4.1.9.3. Отключение электрофильтров

При повышении уровня СО в дымовых газах в целях безопасности следует отключить электрофильтры. Менеджмент регулирования выбросов СО, который был разработан для цементных печей, соединенных с электрофильтрами, применим и к оснащенным электрофильтрами вращающимся известеобжигательным печам. Однако в случае известеобжигательных печей интенсивность выброса пыли (кг/тонн продукции) намного ниже, чем у цементных, вследствие дезактивации электрофильтров из-за использования более крупного известняка и отсутствия системы повторного использования пыли.

4.1.10. Выбросы CO₂от печей для обжига клинкера и извести

Как в процессах производства клинкера, так и извести выбросы CO₂связаны с кальцинированием карбонатов используемого сырья, в основном известняковых пород (и, в гораздо меньшей степени, сжигания органического углерода, содержащегося в этом сырье) и сжиганием печного топлива, связанного с производством клинкера и извести.

В странах ЕС и большинстве стран мира выбросы CO₂определяются и регистрируются как выбросы парниковых газов (ПГ).

Киотский протокол был создан в 1997 г., вступил в силу в 2005 г. и подписан более чем 190 странами. Его основная цель заключалась в сокращении выбросов парниковых газов в промышленно развитых странах как минимум на 5 % по сравнению с уровнями 1990 г. в период 2008 – 2012 гг. В настоящее время этот протокол был обновлен до Парижского договора, вступившего в силу с 2016 г., который ставит своей основной целью удерживать повышение глобальной температуры ниже 2 °C по сравнению с доиндустриальными уровнями.

В странах ЕС и некоторых штатах США выбросы CO₂контролируются и сообщаются в соответствии со схемами выбросов парниковых газов, которые в ЕС включают схему торговли выбросами (ETS).

Сегодня технологии для контроля выбросов CO₂в цементном и известковом секторах находятся в стадии разработки, и сокращения, достигнутые за последние 20 лет, были в основном сосредоточены на двух основных аспектах: сокращение энергии (электрической и термической), необходимой для производства продукции, а также в цементном секторе - частично заменить клинкер другими материалами (вяжущие / добавки).

Следовательно, в настоящее время нет НДТ для сокращения выбросов CO₂для цементной и известковой промышленности, за исключением многих мероприятий, проводимых в рамках сокращения энергопотребления и замены клинкера для цементного сектора.

4.1.10.1. Клинкерные печи

Подсчитано, что выбросы СО₂составляют 900 – 1000 кг/тонну серого клинкера при потреблении тепла 3500 – 5000 МДж/тонн клинкера, однако эта величина зависит от типа применяемого топлива [2]. Благодаря измельчению цемента с минеральными добавками количество выделяемого СО₂снижается в пересчете на тонну цемента.

Около 62 % от общего количества СО₂ выделяется в процессе декарбонизации известняка сырьевой смеси, а оставшееся 38 % - при горении топлива. Выделение СО₂при сгорании топлива прямо пропорционально удельному расходу тепла на обжиг клинкера и отношению содержания в нем углерода к его теплотворной способности.

За последние 25 лет выделение СО₂ при сгорании топлива снизилось примерно на 30 % в связи с постоянным увеличением эффективности процессов его сжигания в печи.

4.1.10.2. Печи для обжига извести

Основные химические реакции производства извести/ доломита можно представить:

известь кальциевая:

CaCO₃+ энергия → СаО + СО₂(процесса) + СО₂(горения)

известь доломитовая:

CaCO₃∙MgCO₃+ энергия → СаО∙MgO + CO₂(процесса) + СО₂(горения).

СО₂(процесса декарбонизации) представляет выбросы при получении кальциевой/ доломитовой извести. СО₂(горения) представляет выбросы от сжигания топлива.

В таблице 4.4 сопоставлено количество СО₂ процесса декарбонизации и горения, образующегося в печах разного типа.

Таблица 4.4. Факторы, влияющие на выбросы СО₂ из известеобжигательных печей различного типа [2]

№ п/п	Тип печи	СО2(процесса)/т СаО кальциевой извести	СО2(процесса)/т СаО доломитовой извести	СО2(горения)т/т кальцивой/ доломитовой извести	Суммарный выброс СО2
1	2	3	4	5	6
1	Длинные вращающиеся	0,785	-	0,365 - 1,062	1,150 - 1,847
1	Длинные вращающиеся	-	0,913	0,365 - 1,062	1,278 - 1,975
2	Вращающиеся с запечным теплообменником	0,785	-	0,269 - 0,617	1,054 - 1,402
2	Вращающиеся с запечным теплообменником	-	0,913	0,269 - 0,617	1,182 - 1,530
3	С параллельным потоком	0,785	-	0,202 - 0,425	0,987 - 1,210
3	С параллельным потоком	-	0,913	0,202 - 0,425	1,115 - 1,338
4	Кольцевые	0,785	-	0,224 - 0,465	1,009 - 1,250
4	Кольцевые	-	0,913	0,224 - 0,465	1,137 - 1,378
5	Пересыпные	0,785	-	0,224 - 0,708	1,009 - 1,483
5	Пересыпные	-	0,913	0,224 - 0,708	1,137 - 1,621
6	Прочие	0,785	-	0,224 - 0,508	1,009 - 1,290
6	Прочие	-	0,913	0,224 - 0,508	1,137 - 1,419

Выбросы СО₂в расчете на 1 т негашеной извести снижаются не только путем замены старых печей на более эффективные, но и за счет совершенствования энергозатрат (например, более совершенного контроля процесса) и увеличения производительности (например, снижения выхода пыли).

4.2. Работы, связанные с пылью: техники хранения и складирования опасных и сыпучих материалов

При производстве цемента и извести не используются опасные материалы, за исключением случаев, когда опасные отходы используются в качестве альтернативного сырья или альтернативного топлива, но в этом случае определены и внедрены строгие процедуры (см. раздел 4.9 в главе 4).

Для того, чтобы изначально снизить неорганизованные выбросы пыли из расположенных на открытом воздухе хранилищ сыпучих материалов, штабелей и прочих источников пылящих сырьевых материалов или топлива, эти источники пыли необходимо изолировать экранированием, устройством перегородок или вертикальной растительностью (с помощью искусственных или природных препятствий для раздувания пыли ветром).

Использование для хранения материалов силосов или полностью автоматизированных хранилищ рассматривается как эффективное решение проблемы неорганизованных выбросов пыли из объемных штабелей. Для предотвращения неорганизованных выбросов пыли в ходе операций погрузки и выгрузки такие хранилища оборудуют одним и более тканевым фильтром. Снижения выбросов можно добиться соответствующим увлажнением на участках загрузки и выгрузки и использованием расположенных на надлежащей высоте конвейеров. В том случае, если не удается избежать неорганизованных выбросов пыли, их уровень можно снизить подбором высоты разгрузки и высоты хранящегося материала. Эти операции проводят либо в автоматическом режиме, либо снижением скорости разгрузки.

Кроме того, такие участки (если они расположены в сухой местности) следует увлажнять специальными разбрызгивающими устройствами и очищать специальными грузовиками. В том случае, если техническое решение связано с использованием увлажнения или разбрызгивающих устройств, необходимо уплотнить поверхность основания и обеспечить сбор избыточной воды, которую можно использовать в замкнутом оборотном цикле.

Для предотвращения выбросов пыли при разгрузочных операциях их предлагается осуществлять под вакуумом. Новые постройки можно легко оборудовать стационарными системами для вакуумной очистки, в существующих строениях предпочтительно использовать мобильные системы с гибкими соединениями. Для снижения выбросов пыли на участках поверхности, где передвигаются грузовики, эти поверхности по возможности должны иметь покрытие, поверхность которого необходимо очищать. Увлажнение поверхности покрытия особенно в сухую погоду может способствовать снижению выбросов пыли. Для снижения таких выбросов до минимума следует обеспечить содержание помещений в чистоте.

При осуществлении локальных увлажнений растет расход воды. Использование вакуумных систем связано с увеличением расхода электроэнергии. В процессе обслуживания оборудования могут появиться дополнительные отходы.

4.3. Потребление воды и методы сокращения сбросов в наземные и водные объекты/ потоки

4.3.1. Водопотребление при производстве цемента

В основном цементная промышленность не имеет производственных сточных вод, тем не менее воду на заводах необходимо рециркулировать в максимально возможной степени, в частности, путем обеспечения замкнутого контура для охлаждения и ограничения / рециркуляции количества воды, используемой для операций по очистке (например, мойки/подъема мобильного тяжелого оборудования, например, самосвалов, фронтальных погрузчиков и т.д.), которые обычно являются двумя основными видами использования промышленной воды, не потребляемой в самом процессе.

В цементном производстве сухого или полусухого способа вода используется в небольшом количестве для процесса очистки. Если очищающая вода не рециркулируется, необходимо принять меры для обеспечения надлежащей обработки сточной воды (например, осаждение взвешенных твердых частиц в накопительных насыпях, резервуарах или резервуарах для сбора жира, маслоотделитель и т. д.) перед сбросом в естественную среду.

В принципе, сбросов в воду не происходит, потому что вода возвращается в производственный процесс (например, башня кондиционирования газа, закачка воды в цементные мельницы, если требуется, и т. д.).

Вода, используемая для охлаждения некоторого оборудования завода (подшипники мельниц, печей и т. д.), должна быть переработана (замкнутый цикл) не только для снижения общего потребления воды на площадке, но и для минимизации рисков загрязнения (например, вода, загрязненная нефтесодержащими продуктами), если вода сбрасывается в естественные грунты, в водоем или ручей.

При полумокром способе шлам обезвоживается в фильтрпрессах. В мокром способе вода используется для помола сырьевых материалов для получения шлама. Используемые сырьевые материалы часто имеют высокую влажность. Шлам или используется для питания печи, где вода испаряется, или вначале направляется на сушку.

В регионах с дефицитом воды новые заводы должны быть спроектированы таким образом, чтобы не было расхода воды. Забор грунтовых вод в этих регионах также должен быть сведен к минимуму путем разработки альтернатив, таких как сбор дождевой воды либо с самого начала завода, либо включенный в будущую эволюцию завода для частичной или полной замены других водозаборов для удовлетворения потребностей завода и карьера в воде.

В регионах с дефицитом воды установки с высоким потреблением воды, такие как автономные электростанции и системы кондиционирования газа, должны проектироваться с использованием соответствующих решений, не использующих воду.

При обработке отходов на месте сети должны быть разделены с помощью защитного резервуара, способного вместить все утечки, образующиеся для борьбы с пожарами в хранилищах отходов.

В нормальных условиях эксплуатации участки обращения с отходами не связаны с единой точкой сброса завода (рисунок 4.12).

Рисунок 4.12 - Основные потоки воды на цементно-известковом заводах

Передовой опыт управления водопотреблением:

регулярный контроль и проверка счетчиков воды (например, один раз в месяц), включая использование воды из колодца, если применимо (при обнаружении чрезмерного расхода воды по сравнению с обычными цифрами следует принять меры по устранению недостатков);

отчетность о потреблении промышленной и питьевой воды должна вестись регулярно (не реже одного раза в год).

Сточные и бытовые воды, перелив охлаждающей жидкости (если нет замкнутого контура) и вода для ополаскивания грузовиков, дождевая вода должны контролироваться с точки зрения качества и количества.

4.3.2. Водопотребление при производстве извести

Добываемые в карьере сырьевые материалы для производства извести могут содержать небольшое количество глины и песка. В этом случае перед подачей в печь известняк промывают. В зависимости от природы и количества примесей расход воды на эти цели составляет 0,5 – 2 м³/тонн. После использования промывная вода содержит в 1 л 50 – 200 мл суспензии твердого вещества, что соответствует 5 – 20 г/л. В целом промывная вода не содержит других загрязняющих веществ. В качестве воды для промывки известняка используют либо воду поверхностных источников, либо получающуюся при добыче грунтовую воду. Другими источниками воды являются дождевая вода и вода из артезианских скважин.

Очищенная вода вновь используется в процессе промывки. Оборотная вода восполняет 85 % необходимой для промывки воды,15 % приходится на использование свежей воды.

В результате обработки в сгустителе или при механическом обезвоживании с помощью пресса получается кек с остаточной влажностью до 20 %.

Во многих странах мира при производстве цемента и извести критерии качества сточных вод должны соответствовать правилам страны или региона.

При отсутствии нормативных требований для заводов по производству цемента и извести часто требуются следующие критерии:

взвешенные твердые вещества < 30 мг/л;

углеводороды < 5 мг/л;

ХПК < 50 мг/л;

БПК < 40 мг/л.

4.4. Техники контроля загрязнения земли/почвы и управления отходами

Производство цемента неизбежно сопровождается образованием, накоплением, временным хранением, удалением отходов производства и потребления. Все образующиеся отходы при неправильном обращении могут оказывать негативное влияние на окружающую среду.

В целях предотвращения загрязнения компонентов природной среды все отходы производства и потребления должны собираться, храниться, обезвреживаться, транспортироваться и размещаться в соответствии с действующими нормативами и стандартами РК.

На предприятиях должна действовать единая система управления отходами, которая заключается в следующем:

идентификация образующихся отходов;

раздельный сбор отходов (сегрегация) в местах их образования с учетом целесообразного объединения видов по степени и уровню их опасности с целью оптимизации дальнейших способов удаления;

накопление и временное хранение отходов до целесообразного вывоза;

сбор отходов на отведенных и обустроенных бетонированным покрытием площадках;

вторичное использование определенных видов отходов на собственном производстве;

транспортировка под строгим контролем с регистрацией движения всех отходов;

передача отходов на договорной основе организациям, осуществляющим вывоз, переработку и размещение отходов.

Места организованного временного хранения (накопления) отходов (в том числе бочки, емкости, контейнеры, складские помещения, открытые площадки) должны соответствовать экологическим и санитарно-эпидемиологическим требованиям.

С целью минимизации воздействия образующихся отходов на окружающую среду, предприятия по производству цемента должны на постоянной основе планировать и реализовывать мероприятия по обращению с отходами, которые включают в себя:

учет отходов: образовавшихся, полученных, накопленных, повторно использованных, размещенных и переданных другим лицам;

безопасное хранение отходов до их повторного использования и/или переработки и передачи сторонней организации;

своевременное заключение договоров на передачу отходов с предприятиями, имеющими лицензии на осуществление деятельности по использованию, обезвреживанию, транспортировке, размещению отходов;

разработку паспортов опасных отходов;

контроль по соблюдению лимитов накопления отходов, лимитов захоронения отходов;

разработка программы управления отходами с постепенным сокращением объемов отходов.

4.4.1. Методы управления отходами на объектах цементной промышленности

Повторное использование

Часть образующихся отходов может быть повторно использована на цементном заводе с учетом требований процесса и характеристик конкретной продукции.

Печная пыль непосредственно может быть возвращена в процесс производства или использована для других целей. Возврат пыли может проводиться напрямую в печь либо совместно с подачей в печь сырьевой смеси (в этом случае ограничивающим фактором является концентрация щелочных металлов), либо после смешивания с цементом.

Использование вторичных материалов в качестве сырья

Промышленные отходы (необожженное сырье, не кондиционная смесь сырьевых материалов (известняк, глина), обломки футеровочного огнеупорного кирпича) могут быть использованы как составляющая часть сырьевой смеси.

В производстве цемента используются собственные и сторонние минеральные добавки, в том числе камень гипсовый и гипсоангидритовый, железосодержащие добавки (огарки, металлургический шлак, железная руда), отходы абразивных изделий, строительный песок, алевролит, гранулированные шлаки, золошлаковые отходы. Часть отработанных масел используется повторно на производственные нужды предприятия, в том числе для смазки узлов технологического оборудования.

В странах ЕС и многих странах мира при розжиге вращающихся печей в качестве дополнительной топливной добавки к топливу используются ветошь промасленная, отработанные масла. Часть отработанных масел используется повторно на производственные нужды предприятия, в том числе для смазки узлов технологического оборудования. Действительно, цементный процесс - очень хороший инструмент для избавления от маслянистой ветоши (либо извне, либо созданной цементным заводом), в противном случае маслянистая ветошь часто попадает на свалки, где она загрязняет почву и грунтовые воды.

Что касается отработанного масла, то даже, если в правилах ЕС указано, что предпочтительным способом утилизации отработанного масла является его переработка, отработанное масло также можно использовать в качестве альтернативного топлива в любом процессе сжигания, например, в печах для обжига цемента и извести. Действительно, часто не хватает промышленных мощностей для переработки всего отработанного масла, произведенного в данном регионе или стране.

В настоящее время согласно национальному стандарту Республики Казахстан СТ РК 3129 "Ресурсосбережение. Отходы. Масла смазочные отработанные" отработанные масла и отработанная продукция, в том числе предназначенная не для целей получения смазочных материалов и масел, включая отходы регенерации, в исключительных случаях с разрешения компетентных органов государства в области природопользования и охраны окружающей среды могут использоваться в качестве одного из компонентов при приготовлении топлива, которое предназначается для применения исключительно на энергетических установках. Однако при пересмотре нормативной документации в Республике Казахстан возможно будет использовать опыт ЕС.

Передача на переработку/ размещение.

Материалы, которые нельзя возвращать в производственный процесс, отправляются с завода для использования в других отраслях промышленности или переработки отходов вне завода на других установках сторонним специализированным предприятиям на договорной основе.

Использование энергетического потенциала отходов: получение энергии из отходов.

Использование отходов в качестве альтернативного топлива представлено в разделе 4.9.

4.4.2. Техники контроля загрязнения почвенного покрова

Для предотвращения загрязнения и деградации почвенного покрова могут быть реализованы следующие эксплуатационные меры:

сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух за счет применения высокоэффективного оборудования и технологий по очистке выбросов загрязняющих веществ;

орошение пылящих поверхностей (увлажнение дорожного полотна не только снижает пылеобразование, но и уплотняет полотно дороги, что предотвращает ветровую эрозию);

создание и поддержание в рабочем состоянии поверхности промышленной площадки, не допущение загрязнения, захламления, включая проведение мероприятий по предотвращению или быстрой ликвидации утечек и разливов, а также обеспечение обслуживания дренажных систем и других подземных коммуникаций;

обеспечение на предприятии герметичности внешних и всех внутренних сооружений, оборудования для очистки сточных вод с организацией надежной гидроизоляции прудов-отстойников, аварийных резервуаров и др.;

исключение проезда транспорта по бездорожью (интенсивное непорядочное движение автотранспорта может привести к разрушению поверхностной солевой корочки и активизации процесса ветрового и солевого переноса, а также развитию процессов дефляции);

организация хранения, погрузочно-разгрузочных работ и транспортировки глинистого сырья на цементный завод и вскрышных пород в отвалы, обеспечивающих минимизацию попадания пылящих материалов в окружающую среду; погрузка и разгрузка материалов осуществляются только в специально отведенных местах, защищенных от утечки стоков;

своевременное техническое обслуживание эксплуатируемого оборудования, техники с целью проверки на целостность, герметичность во избежание проливов ГСМ и загрязняющих веществ;

четкая систематизация процессов образования, удаления и обезвреживания всех видов отходов (отходы, планируемые к утилизации, собираются и хранятся в специально отведенных местах, защищенных от утечек);

сохранение почв посредством поэтапного селективного снятия, складирования и дальнейшего использования плодородного и потенциально плодородного слоев почвы при восстановлении нарушенных территорий;

восстановление рельефа территории ведения работ, проведение рекультивации нарушенных земель (отвалов вскрышных пород);

сохранение почв посредством поэтапного снятия, складирования и дальнейшего использования плодородного и потенциально плодородного слоев почвы при восстановлении нарушенных территорий.

4.5. Техники управления и снижения уровня шумового воздействия

4.5.1. Снижение уровня шумового воздействия при производстве цемента

Шум генерируется во всем цементном производстве, начиная от приготовления сырьевых материалов, сырьевой смеси, в процессе обжига, получения цемента и заканчивая складированием цемента и его отправкой.

Такими источниками являются добыча сырья и его переработка, получение клинкера и цемента, установки дробления, помола и приготовления сырья, цементные печи сами по себе, мельницы для помола цемента, ленточные конвейеры, фильтры, холодильники, такие как рекуператорный холодильник и др. Шум появляется во всем производственном процессе, начиная со взрыва на карьере до получения конечной продукции.

Образование шума сопровождает все стадии производственного процесса от добычи и подготовки сырья до процесса получения извести и складирования материалов до выгрузки и отправки готовой продукции. Например, при производстве извести подача кусков известняка в печь может вызывать шум и/или вибрацию такой интенсивности, которая требует специальных мероприятий для ослабления.

Тяжелые машины и большие вентиляторы, используемые в различных переделах цементного производства, имеют высокий уровень шума и создают вибрацию, особенно от следующих машин и операций:

желоба и хопперы;

дымососы;

вентиляторы;

вибраторы.

Заводы должны выполнять требования национальных стандартов по снижению уровня шума. Снижение шума часто можно достигнуть непосредственным применением технических решений, направленных на изоляцию источников шума. Чтобы снизить уровень шума и предотвратить его распространение на близлежащую территорию, на цементном заводе могут быть применены различные технические решения по снижению шума:

ограждение шумящих установок;

изоляция вибрирующих установок;

использование внутренней и наружной обшивки, сделанной из стойкого материала для лотков, желобов;

строения для прикрытия эксплуатационного оборудования, перерабатывающего материалы;

возведение стен, защищающих от шума;

глушитель на выпускном отверстии для дымовой трубы;

звукоизоляция изоляция каналов, труб и воздуходувок, которые находятся в шумонепроницаемом здании.

Если вышеупомянутые технические решения не могут быть применены и установки, выделяющие шум, невозможно перевести в отдельные здания, например, из-за размера печей и их средств обслуживания, применяются вторичные технические решения. Например, должно быть осуществлено строительство зданий или природных барьеров, таких как растущие деревья и кустарники между защищаемой зоной и источником активного шума, например, печь или площадь склада. Двери и окна защищаемого пространства должны быть плотно закрыты в период эксплуатации шумовыделяющих установок. Если жилая зона находится близко от завода, планирование строительства новых зданий на промплощадке увязывается с необходимостью снижения шумовых выбросов.

Первоначальный отчет о шуме и последующий периодический (например, каждые 3 года) мониторинг в отдельных точках границы собственности цементно-известковых заводов должны проводиться как для завода, так и для карьера для любого завода.

Измерения необходимо проводить днем и ночью.

Такое оборудование, как цементные мельницы, вентиляторы и другие потенциальные источники шума, должно быть классифицировано и подробно описано в документе с техническими характеристиками.

Если рассматриваемый объект расположен рядом с жилыми районами, модели распространения шума могут использоваться для определения любых корректирующих действий, которые могут потребоваться, например, шумозащитное экранирование или изоляция определенных мастерских, где это необходимо.

При отсутствии национальных/ региональных/ местных нормативных актов, уровни шума, контролируемые на границах собственности (завод и карьер), должны соответствовать как минимум следующим ограничениям, иначе указываемым в местных нормативных актах: 65 дБ днем и 55 дБ ночью (в ближайшем доме).

4.5.2. Снижение уровня шумового воздействия при производстве извести

Шум создается на всех стадиях производства извести. Источниками шума являются:

подача известняка/доломита в печь, скиповые устройства;

работа транспортерных лент;

работа вращающейся печи и вращающегося холодильника;

дымососы, вентиляторы, вытяжки;

дробилки, мельницы, грохота, классификаторы, пневмотранспорт, вибраторы.

4.6. Техники снижения уровня запаха

Выбросы запаха являются редкой проблемой на хорошо работающем цементном заводе. Если сырьевые материалы содержат горючие компоненты (керогены), которые не горят при нагревании в теплообменнике, но подвергаются пиролизу, то могут появиться выбросы углеводородов. Эти выбросы могут быть видны поверх трубы как "синий туман" или шлейф выброса, которые могут вызвать неприятные запахи вокруг цементного завода при неблагоприятных погодных условиях.

Сжигание топлива, содержащего серу и/или использование сырьевых материалов, содержащих серу, могут привести к выделению запаха (проблема особенно часто встречается в шахтных печах).

Кроме того, отходы, используемые в качестве сырьевых материалов или топлива, могут приводить к появлению запаха, особенно на различных этапах производства, таких как складирование и переработка. В случае использования аммиака для снижения NO_x может также возникнуть запах в определенный период процесса производства, если должным образом не управлять эти процессом.

Неприятные запахи, возникающие при выбросах углеводородов, можно избежать, используя термическое дожигание, фильтры на основе активированного угля, или путем введения сырьевого материала непосредственно в горячую зону печи.

Если причиной запаха являются соединения серы, можно изменить топливо или сырьевые материалы.

Используемые в качестве сырья или топлива отходы могут вызывать выделение запахов, особенно на таких стадиях процесса как подготовка и складирование. Места складирования таких отходов должны быть закрытыми или необходимо применять специальную систему складирования отходов.

Выделение запаха может наблюдаться при производстве извести в шахтных пересыпных печах, что вызвано выбросами сероводорода. Это связано с частичным восстановлением и наличием форм элементарной серы, которые могут вызвать выброс H₂S. Для снижения выброса H₂S в дымовых газах возможно использование регенеративной форсажной камеры.

При использовании в составе топлива 30 % кокса и 70 % антрацита наблюдается выброс сероводорода в количестве 6 – 9,5 мг/Нм³. В случае использования исключительно антрацита выделение сероводорода снижается от незаметного уровня до > 1,6 мг/Нм³. Снижением содержания в топливе серы возможно уменьшить выделение запахов. Неприятные запахи могут быть вызваны и используемыми в качестве топлива отходами. Хранилища отходов необходимо прикрывать или использовать системы для хранения отходов.

4.7. Система экологического менеджмента

Данный раздел описывает управление защитой окружающей среды как взаимодействие между системами управления и инструментами управления, связанными с экологическими воздействиями основных операций. В противном случае он не будет соответствовать цели комплексного подхода.

Внедрение системы экологического менеджмента (СЭМ) на каждом конкретном объекте зависит от воздействия ведущейся деятельности на окружающую среду и должно учитывать конкретную экологическую ситуацию на территории производственной площадки и вокруг нее. В этой главе представлены общие принципы и относящиеся к ним инструменты, необходимые для внедрения СЭМ и подходящие для производств цементной промышленности.

СЭМ является методом, позволяющим операторам установок решать экологические проблемы на систематической и очевидной основе. СЭМ являются наиболее действенными и эффективными, когда они образуют неотъемлемую часть общей системы менеджмента и операционного управления производством.

СЭМ фокусирует внимание оператора на экологических характеристиках установки, в частности, путем применения четких рабочих процедур как для нормальных, так и для нестандартных условий эксплуатации, а также определения соответствующих линий ответственности.

Все действующие СЭМ включают концепцию непрерывного совершенствования, а это означает, что управление окружающей средой – это непрерывный процесс, а не проект, который в итоге подходит к концу. Существуют различные схемы процессов, но большинство СЭМ основаны на цикле PDCA (планируй - делай - проверяй - исполняй), который широко используется в других контекстах менеджмента организаций. Цикл представляет собой итеративную динамическую модель, где завершение одного цикла происходит в начале следующего.

СЭМ может принимать форму стандартизированной или стандартизированной ("настраиваемой") системы. Внедрение и соблюдение международно признанной стандартизированной системы, такой как ISO 14001:2015, могут повысить доверие к СЭМ, особенно при условии надлежащей внешней проверки, обеспечивают дополнительную достоверность в связи с взаимодействием с общественностью посредством заявления об охране окружающей среды и механизма обеспечения соблюдения применимого природоохранного законодательства. Однако нестандартизированные системы могут в принципе быть одинаково эффективными при условии того, что они должным образом разработаны и внедрены.

Стандартизированные системы (ISO 14001:2015) и нестандартизированные системы в принципе применяются к организациям, настоящий документ использует более узкий подход, не считая всех видов деятельности организации, например, в отношении их продуктов и услуг.

СЭМ может содержать следующие компоненты:

заинтересованность руководства, включая высшее руководство на уровне компании и предприятия (например, руководитель предприятия);

анализ, включающий определение контекста организации, выявление потребностей и ожиданий заинтересованных сторон, определение характеристик предприятия, связанных с возможными рисками для окружающей среды (и здоровья человека), а также применимых правовых требований, касающихся окружающей среды;

экологическую политику, которая включает в себя постоянное совершенствование установки посредством менеджмента;

4) планирование и установление необходимых процедур, целей и задач в сочетании с финансовым планированием и инвестициями;

5) выполнение процедур, требующих особого внимания:

структура и ответственность;

набор, обучение, информированность и компетентность персонала, чья работа может повлиять на экологические показатели;

внутренние и внешние коммуникации;

вовлечение сотрудников на всех уровнях организации;

документация (создание и ведение письменных процедур для контроля деятельности со значительным воздействием на окружающую среду, а также соответствующих записей);

эффективное оперативное планирование и контроль процессов;

программа технического обслуживания;

готовность к чрезвычайным ситуациям и реагированию, включая предотвращение и/или снижение воздействия неблагоприятных (экологических) последствий чрезвычайных ситуаций;

обеспечение соответствия экологическому законодательству;

6) обеспечение соблюдения природоохранного законодательства;

7) проверку работоспособности и принятие корректирующих мер с уделением особого внимания к следующим действиям:

мониторинг и измерение;

корректирующие и превентивные действия,

ведение записей;

независимый внутренний и внешний аудит для определения независимо от того, соответствует ли СЭМ запланированным мероприятиям и надлежащим ли образом внедряется и поддерживается;

8) обзор СЭМ и ее постоянную пригодность, адекватность и эффективность со стороны высшего руководства;

9) подготовку регулярного ежегодного экологического отчета;

10) валидацию органом по сертификации или внешним верификатором СЭМ;

11) следование за развитием более чистых технологий;

12) рассмотрение воздействия на окружающую среду от возможного снятия с эксплуатации установки на этапе проектирования нового завода и на протяжении всего срока его службы;

13) применение отраслевого бенчмаркинга на регулярной основе (сравнение показателей своей компании с лучшими предприятиями отрасли);

14) систему управления отходами;

15) на установках/объектах с несколькими операторами, создание объединений, в которых определяются роли, обязанности и координация операционных процедур каждого оператора установки в целях расширения сотрудничества между различными операторами;

16) инвентаризацию сточных вод и выбросов в атмосферу.

Согласно данному подходу – эффективная система экологического менеджмента имеет следующие взаимосвязанные структурные элементы:

утвержденная экологическая политика;

утвержденные цели и задачи по охране окружающей среды;

процедуры идентификации и оценки экологических аспектов;

персонал, ответственный за поддержание системы экологического менеджмента (обучение);

управление операциями;

документационное обеспечение системы экологического менеджмента;

оценка результатов деятельности (мониторинг, измерение, анализ и оценка, внутренний аудит, анализ со стороны руководства);

система учета мнений заинтересованных сторон (общественность, государственные надзорные органы, поставщики, подрядчики и т. д.);

корректирующие и предупреждающие действия.

Основным принципом оценки эффективности функционирования системы является обеспечение фактического непрерывного улучшения результативности природоохранной деятельности и снижения негативного воздействия на окружающую среду, начиная с наиболее значимых экологических аспектов.

Система экологического менеджмента может быть интегрирована в связанную с системой менеджмента качества (CMК), поскольку некоторые аспекты являются одинаковыми или аналогичными, с интегрированной системой менеджмента (ИСМ) или без нее, но рекомендуется держать ключевые главы ISO 14001 (те, которые касаются вопросов окружающей среды) отдельно от глав ISO 9001(больше касающихся конкретных вопросов качества и клиентов).

Организация системы экологического менеджмента добровольна. При этом внедрение СЭМ, организованных по данному принципу, зарекомендовало себя в качестве эффективной системы в Казахстане.

В случае необходимости предприятие может сертифицировать СЭМ, обратившись в сертификационный орган. Сертификация системы экологического менеджмента дает предприятию ряд преимуществ на рынке, а иногда и является прямым требованием потребителей и/или поставщиков.

Предотвращение негативного воздействия на окружающую среду во многом зависит от правильного ведения технологического процесса, выполнения технологических и иных производственных операций, а также надлежащего уровня информированности персонала в области экологической безопасности, соответствующего выполняемым работам и уровню ответственности.

НДТ предусматривает регулярное повышение квалификации персонала для качественного выполнения работ и осознания своей роли в процессе охраны окружающей среды. Для этого необходимо разработать стандарт организации по процессу обучения персонала, который должен предусматривать:

графики обучения, программы повышения квалификации персонала (стажировки, переподготовки);

проведение обучения на базе учебных заведений, имеющих соответствующие лицензии в области образования;

проведение периодической проверки знаний персонала.

4.7.1. Контроль качества сырья и топлива, параметры контроля для разных типов топлива

4.7.2. Производственный экологический контроль

Производственный экологический контроль (ПЭК) является основой обеспечения экологической безопасности и осуществляется предприятием самостоятельно за счет собственных источников финансирования в целях соблюдения требований в области охраны окружающей среды.

Объектами ПЭК предприятий, подлежащих регулярному наблюдению, являются:

источники выбросов загрязняющих веществ (далее - ЗВ);

источники сбросов ЗВ;

источники образования и объекты размещения отходов.

Целями проведения производственного экологического контроля являются:

обеспечение соблюдения требований экологического законодательства Республики Казахстан;

обеспечение выполнения в процессе хозяйственной и иной деятельности мероприятий по охране окружающей среды, рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов (далее – природоохранные мероприятия).

Основными задачами производственного экологического контроля являются:

контроль за соблюдением требований экологического законодательства РК;

контроль за соблюдением условий и объемов добычи природных ресурсов, в том числе за выполнением мероприятий по рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов;

контроль за своевременной разработкой и соблюдением установленных нормативов, лимитов допустимого воздействия на окружающую среду и соответствующих разрешений; за соблюдением нормативов допустимых концентраций ЗВ в сточных водах; за учетом номенклатуры и количества ЗВ, поступающих в окружающую среду, а также уровня оказываемого физического и биологического воздействия; за обращением с опасными отходами; за эксплуатацией природоохранного оборудования и сооружений; за выполнением мероприятий по охране окружающей среды;

контроль за ведением документации по охране окружающей среды; своевременным предоставлением сведений о состоянии и загрязнении окружающей среды; организацией и проведением обучения, инструктажа и проверки знаний в области охраны окружающей среды и природопользования;

соответствие требованиям технических регламентов в области охраны окружающей среды и экологической безопасности.

Производственный экологический контроль проводится на основе программы производственного экологического контроля.

Программа ПЭК определяется как единый, самостоятельный документ внутреннего пользования и является руководством для проведения производственного экологического контроля и производственного мониторинга окружающей среды.

Структурно программа производственного экологического контроля включает два раздела:

производственный мониторинг;

производственный экологический контроль.

Производственный мониторинг является элементом производственного экологического контроля, выполняемым для получения объективных данных с установленной периодичностью.

Производственный экологический контроль представляет собой комплекс административно-хозяйственных мероприятий по контролю экологических аспектов производственной деятельности предприятия (в том числе по результатам производственного мониторинга).

Производственный мониторинг окружающей среды представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий по определению фактического воздействия на окружающую среду в результате деятельности предприятия.

Задачей производственного мониторинга окружающей среды является определение показателей состояния основных компонентов окружающей среды: атмосферного воздуха, водной среды, почвенного покрова.

Выделяют:

операционный мониторинг;

мониторинг эмиссий в окружающую среду;

мониторинг воздействия.

Операционный мониторинг (мониторинг производственного процесса) включает в себя наблюдение за параметрами технологического процесса для подтверждения того, что показатели деятельности находятся в диапазоне, который считается целесообразным для его надлежащей проектной эксплуатации и соблюдения условий технологического регламента цементного завода.

В процессе операционного мониторинга осуществляется контроль деятельности предприятия с целью сравнения фактических данных природопользования (в штатном режиме) с установленными показателями:

учет параметров недропользования (количество добычи полезных ископаемых);

учет количества перерабатываемых и используемых сырья и материалов;

учет обращения с отходами (объемы образования и способы обращения);

учет времени работы оборудования и параметров технологического процесс;

учет потребляемой воды на технологические и бытовые нужды.

Мониторинг эмиссий в окружающую среду включает в себя наблюдение за производственными потерями, количеством и качеством эмиссий и их изменением. С учетом специфики хозяйственной деятельности для предприятий цементного производства предусматривается проведение мониторинга эмиссий в атмосферный воздух и мониторинг отходов.

Мониторинг воздействия представляет собой наблюдения за изменением состояния компонентов окружающей среды в результате производственной деятельности предприятия.

Для предприятий цементной промышленности в соответствии со спецификой их деятельности составляющим мониторинга воздействия является мониторинг атмосферного воздуха.

Организация мониторинга почвенного покрова для предприятий цементной промышленности не предусмотрена.

Производственный мониторинг окружающей среды осуществляется производственными или независимыми лабораториями, аккредитованными в порядке, установленном законодательством Республики Казахстан о техническом регулировании.

4.7.2.1. Производственный контроль в области охраны атмосферного воздуха

В разделе "Мониторинг эмиссий в атмосферный воздух" программы ПЭК должен быть запланирован регулярный контроль параметров и характеристик, нормируемых или используемых при установлении нормативов предельно допустимых выбросов:

источников выделения ЗВ в атмосферу;

организованных и неорганизованных, стационарных и передвижных источников выбросов ЗВ в атмосферу;

установок очистки газов.

Программа ПЭК в области охраны атмосферного воздуха должна содержать план-график контроля стационарных источников выбросов с указанием номера и наименования структурного подразделения (площадка, цех или другое) в случае их наличия, номера и наименования источников выбросов, ЗВ, периодичности проведения контроля, мест и методов отбора проб, используемых методов и методик измерений, методов контроля (инструментальных) ЗВ в источниках выбросов.

Приоритетными источниками выбросов в производстве цемента являются печи для обжига клинкера, клинкерные холодильники и мельницы сухого помола.

В план-график контроля должны включаться ЗВ (в том числе маркерные), которые присутствуют в выбросах стационарных источников и в отношении которых установлены технологические показатели, предельно допустимые выбросы с указанием используемых методов контроля (инструментальные) показателей ЗВ в выбросах стационарных источников, а также периодичность проведения контроля (инструментальными методами контроля) в отношении каждого стационарного источника выбросов и выбрасываемого им ЗВ, включая случаи работы технологического оборудования в измененном режиме более трех месяцев или перевода его на новый постоянный режим работы и завершения капитального ремонта или реконструкции установки.

В план-график контроля включают загрязняющие вещества, которые предусмотрены перечнем загрязняющих веществ, эмиссии которых подлежат экологическому нормированию [55].

Тем не менее, основываясь на более чем 30 -летнем опыте ЕС и всего мира по мониторингу атмосферы точечных источников, измерения выбрасываемых газов на цементных заводах зачастую возможны.

Концентрации загрязняющих веществ на поверхности и в атмосферном воздухе не имеют точной корреляции с выбросами из точечных источников (например, дымовые трубы) промышленных предприятий (например, цементный завод). Многие другие параметры (атмосферные условия, загрязняющие вещества от различных регуляторов и т. д.) могут влиять на концентрацию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

План-график контроля должен содержать периодичность проведения контроля (расчетными и инструментальными методами контроля) в отношении каждого стационарного источника выбросов и выбрасываемого им ЗВ.

В разделе "Мониторинг воздействия" Программы ПЭК должен быть запланирован регулярный контроль параметров и характеристик, нормируемых или используемых при установлении нормативов предельно-допустимых выбросов. На границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) (размер СЗЗ для предприятий производства цемента составляет не менее 1000 м, при производстве извести не менее 500 м, согласно приказу и.о. Министра здравоохранения Республики Казахстан от 11 января 2022 года № ҚР ДСМ- 2 [56].

Программа ПЭК в области охраны атмосферного воздуха должна содержать план-график проведения наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха с указанием измеряемых загрязняющих веществ, периодичности, мест и методов отбора проб, используемых методов и методик измерений.

План-график наблюдений должен содержать:

географические координаты пунктов наблюдений (как минимум в 3 контрольных точках на границе СЗЗ) с указанием номера каждого пункта наблюдения;

перечень контролируемых на каждом пункте загрязняющих веществ;

методы определения концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе;

периодичность отбора проб атмосферного воздуха.

При осуществлении производственного экологического контроля измерения производятся в обязательном порядке в отношении выбросов загрязняющих веществ, характеризующих применяемые технологии и особенности производственного процесса на объекте, с помощью которых возможно оценить значение всех загрязняющих веществ (маркерные вещества).

Перечень контролируемых маркерных веществ для производства цемента:

взвешенные вещества (пыль);

азота оксид (NO);

азота диоксид (NO₂);

серы диоксид (SO₂);

углерода оксид (CO).

В случае использования альтернативного топлива перечень маркерных веществ должен быть расширен.

В целях соответствия стандартам РК, а также международным стандартам в области проведения производственного экологического контроля в цементной промышленности следует запланировать регулярный мониторинг и измерение параметров в отношении следующих ЗВ:

высоколетучие металлы [ртуть (Hg) и таллий (Tl)];

HCl и HF - для подтверждения актуального показателя выбросов;

летучие органические соединения (ЛОС), ПХДД и ПХДФ - при использовании отходов в качестве сырья или альтернативного топлива.

Периодичность выполнения измерений в данном случае устанавливается предприятием на основании программы ПЭК.

Рекомендации по организации регулярного мониторинга и измерения параметров и выбросов в соответствии с требованиями наилучших доступных техник представлены в таблице 4.5.

Таблица 4.5. Рекомендации по организации регулярного мониторинга и измерения параметров и выбросов

№ п/п

Метод (оборудование)

Применимость

1	2	3
1	Непрерывные замеры выбросов пыли, NO_x, SO₂и CO	Применяется для процессов обжига
2	Непрерывные измерения параметров процесса, свидетельствующих о стабильности процесса, - таких как температура, влажность газа, содержание О₂, разрежение и скорость поток	Общеприменимо
3	Мониторинг и стабилизация критических параметров процесса: однородность перемешиваемого сырья, подача топлива, постоянное дозирование, уровень избытка воздуха	Общеприменимо
4	Непрерывные замеры выбросов NH₃, когда используется технология селективного некаталитического восстановления (SNCR)	Общеприменимо
5	Непрерывные или периодические замеры выбросов НСl, HF и ООУ (общего органического углерода)	Применяется для процессов обжига
6	Периодические замеры выбросов летучих органических соединений, ПХДД/ПХДФ (полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов) и металлов	При использовании отходов в качестве сырья или альтернативного топлива
7	Непрерывные и периодические замеры выбросов пыли	Не применяется для процесса обжига в печи. Для малых источников (<10 000 нм³/ч) процессов с образованием пыли, кроме охлаждения и основных процессов дробления, частота измерений или проверка технических характеристик должна быть основана на требованиях технологического регламента.
8	Замеры осуществляются согласно графику производственного контроля

Регулярный периодический мониторинг (выборочные пробы, обычно отбираемые аккредитованной внешней организацией и далее анализируемые в лаборатории) проводится как минимум один раз в год надлежащим образом для следующих веществ:

металлы и их соединения (мышьяк, сурьма, свинец, кадмий, хром, кобальт, медь, марганец, никель, ртуть, таллий и ванадий);

диоксины и фураны;

ООУ/ЛОС;

HCl;

HF;

NH₃ (особенно, если для снижения выбросов NOx используется такой метод борьбы с выбросами, как SNCR).

Хотя периодический мониторинг особенно важен для перечисленных выше загрязнителей, когда отходы используются в качестве сырья или топлива, на многих предприятиях по всему миру эти загрязнители могут также образовываться в результате использования обычного сырья и ископаемого топлива или рабочих условий печи.

Это причина того, почему важно время от времени знать выбросы этих загрязняющих веществ. Кроме того, в зависимости от используемого топлива, условий процесса и значимости выбросов может потребоваться проведение дополнительных измерений.

Инструментальный контроль

Определение качественного и количественного состава загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, осуществляется прямыми инструментальными замерами, которые осуществляются аккредитованной лабораторией (собственной предприятия либо сторонней по договору).

При проведении производственного эколого-аналитического контроля выбросов ЗВ в атмосферный воздух определяют количественный и качественный состав выбросов от стационарных источников загрязнения. Для оценки результатов измерений следует указывать рабочие параметры (условия проведения измерений):

для вращающихся печей рабочими параметрами являются: температура, содержание кислорода, давление, расход (объемный поток) и влажность отходящих газов;

для прочих источников (дробилки, мельницы, погрузчики и др.) - температура и давление;

соблюдение установленных нормативов;

качество атмосферного воздуха на границе СЗЗ.

В целях единообразия и соответствия европейским данным все данные по выбросам загрязняющих веществ должны быть приведены к стандартным условиям, т.е. сухому газовому потоку при температуре 273 К и давлении 101,3 кПа при референтном содержании кислорода О₂, оборотный %. Если фактическое содержание кислорода в газовом потоке отличается от референтного, то пересчет концентрации выбросов в стандартное состояние осуществляется по формуле:

Офакт. фактическая концентрация кислорода в потоке в момент измерения, об.%;

Ореф. референтная концентрация кислорода, об.%: при производстве цемента Ореф.= 10 %; при производстве извести Ореф.= 11 %.

Представительные пробы газов в газоходе могут быть отобраны экстрактивным и неэкстрактивным методами в соответствии со стандартом СТ РК ISO 10396 (таблица 4.6).

Кроме того, могут использоваться и другие международно признанные методы (ISO).

При экстрактивном методе отбора проб газы перед транспортированием к газоанализатору подвергают подготовке: очищают от аэрозолей, твердых частиц и других мешающих веществ. При неэкстрактивном отборе проб измерения проводят на месте, поэтому отсутствует этап пробоподготовки, за исключением необходимой фильтрации.

Сведения об аттестованных методах (методиках) измерений размещены в реестре государственной системы обеспечения единства измерений РК.

4.7.2.2. Производственный контроль в области охраны и использования водных ресурсов

Производственный мониторинг водных ресурсов представляет единую систему наблюдений и контроля деятельности предприятия для своевременного выявления и оценки происходящих изменений, прогнозирования мероприятий, направленных на рациональное использование водных ресурсов и смягчение воздействия на окружающую среду.

Таблица 4.6. Контролируемые показатели и методики выполнения измерений для промышленных выбросов и воздуха рабочей зоны

№ п/п	Показатель	Методики выполнения измерений и методы испытаний
1	2	3
1	Отбор проб	СТ РК ISO 10396 МВИ № ПЭП-МВИ- 002 ПНД Ф 13.1:2:3.25 EN 13284 - 1 US EPA 1,2
2	Содержание пыли (запыленность)	СТ РК 2.302 СТ РК 1517 СТ РК 2.297 СТ РК ИСО 12141 EN 13284 US EPA 5, 5i,
3	Скорость потока	ГОСТ 17.2.4.06 СТ РК 1517 EN 13284 - 1 US EPA 1, 2
4	Давление и температура потока	ГОСТ 17.2.4.07 СТ РК 1517 EN 13284 US EPA 1, 2
5	Концентрация ЗВ: NO_x, CO, SO₂	СТ РК 2.297 СТ РК 1516 МВИ № ПЭП-МВИ- 002 Инструкции (паспорта) на различные газоанализаторы EN 14792 ; EN 15058 и EN 14791 EN 15058 и EN 14791 US EPA 7E , US EPA 10 и US EPA 6
6	Влажность потока	ГОСТ 17.2.4.08 СТ РК 1517 EN 14790 US EPA 4

В рамках производственного мониторинга состояния водных ресурсов предусматриваются контроль систем водопотребления и водоотведения и осуществление наблюдений за источниками воздействия на водные ресурсы рассматриваемого района, а также их рационального использования.

Результаты мониторинга позволяют своевременно выявить и провести оценку происходящих изменений окружающей среды при осуществлении производственной деятельности.

Мониторинг состояния водных ресурсов включает:

операционный мониторинг – наблюдения за работой и эффективностью очистных сооружений сточных вод;

мониторинг эмиссий – наблюдения за объемами сбрасываемых сточных вод и их соответствия установленным лимитам; наблюдения за качеством сточных вод и их соответствия установленным нормам ПДС при отведении в приемник сточных вод – пруд-накопитель;

мониторинг воздействия – наблюдения за качеством вод приемника сточных вод - пруда-накопителя (фоновые концентрации загрязняющих веществ).

В подразделе "Производственный контроль в области охраны и использования водных объектов" должен быть запланирован регулярный контроль нормируемых параметров и характеристик:

технологических процессов и оборудования, связанных с образованием сточных вод;

мест водозабора и учета используемой воды;

выпусков сточных вод, в том числе очищенных;

сооружений для очистки сточных вод и сооружений систем канализации;

систем водопотребления и водоотведения;

поверхностных и подземных водных объектов, пользование которыми осуществляется на основании разрешительной документации, а также территорий водоохранных зон и прибрежных защитных полос.

Подраздел "Производственный контроль в области охраны и использования водных объектов" должен содержать:

мероприятия по учету объема забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов;

план-график контроля за состоянием водных ресурсов с перечнем определяемых ЗВ и показателей, соответствующих нормативам допустимого сброса, периодичность отбора и анализа проб сточных вод; места отбора проб; указание аттестованных методик (методов) измерений.

План-график контроля за состоянием водных ресурсов разрабатывается в соответствии с условиями разрешения на спецводопользование, разрешения на сброс ЗВ в водные объекты или договора водоотведения, и должен включать мероприятия по технологическому контролю эффективности работы очистных сооружений на всех этапах и стадиях очистки сточных вод и обработки осадков.

В программе ПЭК следует предусмотреть осуществление наблюдений за качеством поверхностных вод в фоновом и контрольном створах относительно сброса (выпусков) сточных вод в водный объект в основные гидрологические фазы (для водотоков) и основных гидрологических ситуациях (для водоемов).

Программа должна содержать перечень определяемых ЗВ и показателей, соответствующий нормативам допустимого сброса, временным разрешенным сбросам, сведения о периодичности отбора и анализа проб поверхностных вод, месте отбора проб, а также указание аттестованных методик (методов) измерений, использованных при проведении наблюдений за водным объектом.

Периодичность отбора и анализа проб поверхностных вод в фоновом и контрольном створах водного объекта совмещается со сроками наблюдений за сточными водами и устанавливается графиком аналитического контроля.

Пробы сточных вод должны отбираться из хорошо перемешанных потоков, вне зон действия возможного подпора. Для целей контроля за соблюдением нормативов, учета и расчета массы сброса ЗВ пробы сточных вод отбирают из водоотводящих устройств. Места отбора проб сточных вод должны быть максимально приближены к точке сброса.

Контроль качества сточных вод осуществляется аналитическим методом путем отбора проб собственной лабораторией либо сторонней аккредитованной лабораторией (на основании договора).

4.7.2.3. Производственный контроль в области обращения с отходами

В подразделе "Производственный контроль в области обращения с отходами" должен быть запланирован регулярный контроль следующих нормируемых параметров и характеристик:

технологических процессов и оборудования, связанных с образованием отходов;

систем транспортировки, обработки, утилизации, обезвреживания отходов, находящихся в ведении предприятия;

объектов накопления и размещения отходов, расположенных на промышленной площадке и/или находящихся в ведении предприятия.

Подраздел должен содержать программу мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды на территориях объектов размещения отходов (при их наличии) и в пределах их воздействия на окружающую среду.

4.7.2.4. Непрерывный производственный контроль

Согласно статье 418 Переходные положения, п. 16 В отношении объектов, введенных в эксплуатацию до 1 июля 2021 года, требование Экологического кодекса об обязательном наличии системы автоматизированного мониторинга эмиссий применяется с 1 января 2023 года [1].

Однако только на предприятиях по производству цемента, являющихся объектами I категории, стационарные источники, валовые выбросы которых составляют 500 и более т/год, должны быть оснащены автоматическими средствами непрерывного производственного контроля, т.е. измерения и учета объема или массы выбросов загрязняющих веществ, их концентрации, а также техническими средствами фиксации и передачи информации об объеме и/или о массе выбросов ЗВ и концентрации ЗВ в информационную систему уполномоченного органа в области охраны окружающей среды согласно приказу "О правилах ведения автоматизированной системы мониторинга эмиссий в окружающую среду при проведении производственного экологического контроля" [57].

Для автоматического непрерывного измерения массовой концентрации ЗВ используют газоанализаторы, при использовании которых отсутствует необходимость в пробоотборе, транспортировке и подготовке пробы.

Непрерывному производственному контролю подлежат следующие ЗВ: взвешенные вещества (пыль), NO₂, NO, SO₂, CO. Допускается измерение суммарной концентрации NO_x.

Непрерывные измерения массовых концентраций загрязняющих веществ в выбросах из вращающейся печи необходимы для подтверждения соответствия технологическим показателям, которые проводятся посредством автоматизированной системы мониторинга эмиссий в окружающую среду согласно п.16 ст.418 Экологического кодекса.

4.8. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность)

4.8.1. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность) при производстве цемента

Цементная промышленность занимает ведущее место в потреблении энергетических ресурсов. Наряду с черной и цветной металлургией, топливоперерабатывающей и химической промышленностью, производство строительных материалов, и в том числе цемента, представляет одну из основных составляющих энергетического баланса промышленности.

Энергоемкость цементной отрасли зависит от способа производства. Основными энергетическими ресурсами являются топливо и электроэнергия.

В энергопотреблении цементного производства ведущими технологическими процессами выступают процессы дробления, измельчения, обжига, смешения, реализуемые путем использования электрической энергии и энергии топлива. Правильное решение выбора рациональных видов топлива и энергопотребляющего оборудования, а также проблемы интенсификации процессов тепло- и массообмена является важной составной частью повышения эффективности производства.

4.8.1.1. Снижение потребления тепловой энергии

Удельный расход топлива на обжиг 1 тонн клинкера зависит, главным образом, от способа производства портландцемента, типа и конструкции вращающейся печи, химических (например, свободный или связанный оксид кремния) и физических (влажность) свойств сырьевых компонентов и сырьевой смеси, используемых для производства клинкера.

Наиболее энергоемким является мокрый способ получения цемента. При производстве цемента таким способом непроизводительные затраты топлива составляют около 75 %. На выпуск 1 тонны цемента затрачивается более 5 тонн таких материалов, как сырье, добавки, топливо, вода и воздух [7]. Поэтому для новых заводов и модернизируемых действующих предприятий типичным становится сухой способ производства цемента с многоступенчатым циклонным теплообменником и декарбонизатором.

В настоящее время в Казахстане мокрый способ производства цемента используется на предприятиях: ТОО "ПК "Цементный завод Семей", ТОО "SAS-Tobe Technologies, ТОО "Бухтарминская цементная компания".

Данные, приведенные в [2, 9] показывают, что удельный расход топлива при использовании печей сухого способа с циклонными теплообменниками и декарбонизатором составляет 3000 – 3800 МДж/тонн клинкера как среднегодовое значение. Средние удельные расходы топлива и тепла при использовании печей различного типа приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7. Удельные расходы топлива и тепла на обжиг клинкера для печей различного размера и способов производства

№ п/п	Тип печи, способ производства	Удельный расход тепла, МДж/т клинкера	Удельный расход топлива, кг у. т./т клинкера
1	2	3	4
1	Печи сухого способа с циклонными теплообменниками и декарбонизатором	3000 – 4000	100 – 135
2	Печи сухого способа с циклонными теплообменниками	3100 – 4200	105 – 145
3	Комбинированный (полусухой/полумокрый способ) производства, печь Леполь	3300 – 5400	115 – 185
4	Длинные печи сухого способа производства	до 5000	до 170
5	Длинные печи мокрого способа производства	5000 – 6400	170 – 220
6	Печи для производства специальных цементов	3100 – 6500 и выше	105 – 225

В общем случае, кроме способа производства, на потребление тепловой энергии современными цементными печами влияют различные факторы: свойства сырьевых материалов (например, влажность, обжигаемость), производительность печи, используемое топливо с различными свойствами и изменчивость параметров процесса, а также использование системы байпаса, когда требуется это оборудование (для уменьшения зарастания колонны подогревателя, если, например, загрузка хлора и сульфатов в системе печи слишком высока). Замена части сырьевых компонентов промышленными отходами, уже подвергавшимися тепловой обработке (шлаки, золы, нефелиновый шлам и т. п.), приводит, как правило, к снижению удельного расхода тепла на обжиг. С увеличением объема печных газов, направляемых в систему байпаса (когда это оборудование требуется), удельный расход тепла на обжиг клинкера увеличивается [9].

Удельный расход тепла на обжиг клинкера может быть снижен путем внедрения различных технологий и оптимизации работы печной системы:

использование современных линий обжига и холодильников;

использование альтернативных видов топлива (если они хорошо подготовлены перед использованием с точки зрения однородности, гранулометрии / размера и т. д.);

снижение влажности шлама;

оптимизация режима обжига клинкера в печи;

оптимизация минералогического состава и структуры клинкера;

снижение удельного расхода сырья;

снижение доли клинкера в цементе.

Печная система с многостадийными циклонными теплообменниками в сочетании с декарбонизатором и третичным воздухом считается стандартной и высокоэффективной технологией для новых заводов. В некоторых случаях, когда используется сырьевой материал с высокой влажностью, могут проектироваться заводы с трехстадийным циклонным теплообменником.

Методы снижения удельного расхода тепла на обжиг клинкера при сухом и мокром способе производства приведены в таблицах 4.8 и 4.9.

Для снижения удельного расхода тепла на обжиг клинкера важным фактором является стабильная работа печного агрегата с параметрами, близкими к оптимальным значениям.

Таблица 4.8. Методы снижения расхода тепла на обжиг клинкера при сухом способе производства

№ п/п

Оборудование

Метод

1	2	3
1	Холодильник	установка современного клинкерного холодильника со стационарной первичной колосниковой решеткой
		использование колосниковой решетки с низким сопротивлением потоку воздуха
		обеспечение контроля количества охлаждающего воздуха в отдельных секциях решетки
2	Печь	использование печей с высокой производительностью
		оптимизация отношения длины печи к ее диаметру
		оптимизация конструкции печи в соответствии с используемым топливом
		оптимизация системы сжигания топлива
		стабильность параметров работы печи (тяга, уровень кислорода, длина и форма пламени основной горелки, температура газа и т. д.)
		оптимизация процесса контроля
		рациональное и полное использование третичного воздуха
		обеспечение необходимого избытка воздуха в печи
		использование минерализаторов – интенсификаторов процесса обжига
		снижение подсосов воздуха
3	Декарбонизатор	малое гидравлическое сопротивление
		однородное распределение сырья в печном пороге
		минимальное образование настылей
		интенсивная декарбонизация сырьевой смеси
4	Теплообменник	малое гидравлическое сопротивление циклонов
		высокая степень пылеосаждения в циклонах
		однородное распределение сырья в сечениях газоходов
		однородное распределение потоков газа и твердого вещества в двухветвьевых циклонных теплообменниках
		оптимизация количества ступеней циклонов (от трех до шести ступеней в целом)
5	Сырье и топливо	низкая влажность сырьевых материалов и топлива
		легкая воспламеняемость топлива с высокой калорийностью
		постоянство питания печи и однородность материала;
		постоянство подачи топлива в печь и его однородность
6	Сырьевые мельницы	полностью автоматизированное управление работой мельниц

Таблица 4.9. Методы снижения расхода тепла на обжиг клинкера при мокром способе производства

№ п/п	Оборудование	Метод
1	2	3
1	Печь	Оптимизация конструкции и расположения внутрипечных теплообменных устройств
		отсутствие шламовых или клинкерных колец в печи
		оптимизация системы сжигания топлива
		минимизация подсоса воздуха в головках печей
		минимизация коэффициента избытка воздуха в печи
		стабильность параметров работы печи (тяга, уровень кислорода, длина и форма пламени основной горелки, температура газа и т. д.)
		оптимизация процесса контроля
		использование минерализаторов – интенсификаторов процесса обжига
2	Сырье	снижение влажности обжигаемого сырьевого шлама путем использования разжижителей шлама или заменой природных материалов техногенными (золами, шлаками)

Это достигается путем:

использования систем непрерывного компьютерного мониторинга необходимого комплекса параметров работы печного агрегата;

использования систем автоматического управления технологическим процессом или его отдельными этапами;

оптимизации и стабилизации состава сырьевой смеси, повышением

равномерности ее подачи в печь;

оптимизации состава и повышением равномерности подачи в печь топлива;

в случае использования вторичных видов топлива – стабилизации характеристик, равномерности подачи, оптимизации способа ввода и сжигания вторичного топлива в печи.

Существенное значение для снижения стоимости тепловой энергии имеет использование альтернативного топлива. В разделе 4.9 подробно расписаны технологии использования отходов в качестве топлива для производства клинкера.

Повышение энергоэффективности производства цемента может быть достигнуто дополнительной генерацией пара и электричества.

Для выработки энергии из низкотемпературных отходящих газов используется процесс органического цикла Ранкина. Этот процесс основан на использовании пентана как рабочего тела, который интенсивно испаряется при значительно более низкой температуре, чем вода. Особыми достижениями являлись простота эксплуатации, компактная структура и относительно высокий уровень эффективности, который может быть достигнут при применении источника тепла с температурой ниже 275 ^оС.

Поэтому выработка электрической энергии путем использования избытка тепла из процесса производства цемента может считаться технически возможной альтернативой для тепловых электростанций, использующих водяной пар, если для этого имеются определенные предпосылки [2].

Структурная схема выработки электрической энергии [57] приведена на рисунке 4.13.

Рисунок 4.13. Схема выработки электрической энергии

В настоящее время существует много примеров использования части горячего воздуха для генерации энергии. На цементном заводе "Слайт" в Швеции вырабатывается около 6 МВт электроэнергии. На цементном заводе в Ленгфурте (Германия) рекуперируется в среднем 9 МВт из 14 МВт выбросов тепловой энергии. При этом вырабатывается в среднем 1,1 МВт электрической энергии [9]. Турецкая компания DAL Teknik Makina Ticaret ve Sanayi A.S., входящая в состав консорциума Dal Engineering Group, построила по контракту с АО "Алмалыкский горно-металлургический комбинат" цементный завод сухого способа производства мощностью 1,5 млн. тонн портландцемента в год в Республике Узбекистан. Предприятие введено в эксплуатацию в сентябре 2018 г. Совместно с проектом Шерабадского завода был разработан и реализован проект установки утилизации тепла отходящих газов, вырабатывающей электроэнергию.

Отходы тепла также могут быть рекуперированы из клинкерного холодильника и для обеспечения предприятия горячей водой. В большинстве случаев бойлер располагается после пылеосадителя, в качестве которого применяется электрофильтр. В противном случае необходимо использовать специальный тип бойлера, стойкий к абразивному износу, а также устанавливать обеспыливающее устройство (рукавный фильтр) после бойлера.

При установке более эффективных теплообменника и клинкерного холодильника избыток тепла будет снижаться и с экономической точки зрения генерация дополнительного количества энергии может стать невыгодной, особенно когда основное тепло требуется для процесса сушки материала. Поэтому возможность рекуперации тепла из печи и клинкерного холодильника для генерации энергии должна оцениваться в каждом конкретном случае с учетом всех возможных обстоятельств. Экономическая состоятельность может зависеть от местных условий, стоимости электроэнергии и мощности завода.

Кроме этого, существенное влияние на принятие решения о генерации электроэнергии оказывает высокая стоимость оборудования. По данным [2] стоимость 1 МВт генерируемой мощности в Ленгфурте, в Германии составила более 3 млн. евро. Поэтому с учетом низкой стоимости электроэнергии в Казахстане применение такого оборудования будет затруднено ввиду длительного срока окупаемости.

4.8.1.2. Снижение потребления электрической энергии

Границы удельного потребления электроэнергии в соответствии с ИТС 6 – 2015 составляет:

для заводов мокрого способа производства 100 – 135 кВт∙ч/тонн цемента;

для заводов сухого способа производства 110 – 140 кВт∙ч/тонн цемента.

В BREF ЕС данный показатель не нормируется. В соответствии с BREF CLM [2] величина потребления электроэнергии предприятиями Евросоюза при сухом способе производства колеблется от 90 до 150 кВт.ч/т цемента.

Основным энергопотребляющим оборудованием при производстве цемента являются мельницы, производящие помол клинкера и используемого сырья, вытяжные вентиляторы и дымососы. Примерная структура энергопотребления цементного предприятия приведена на рисунке 4.14.

Использование электрической энергии может быть минимизировано установкой систем управления мощностью и применением энергетически эффективного оборудования, таких, как роликовые мельницы высокого давления для измельчения клинкера, вентиляторов с переменной скоростью вращения, а также в некоторых случаях путем замены морально устаревших типов сырьевых мельниц на новые. Применение улучшенной системы контроля и снижение подсоса воздуха также позволяют оптимизировать потребление электрической энергии [2]. Отсутствие подсосов уменьшает объем перекачиваемого воздуха дымососами, тем самым уменьшает их энергопотребление.

Рисунок 4.14. Структура потребления энергии на цементном предприятии

Подробности экономии энергии, связанной с оптимизацией систем с электроприводом, изложены в справочнике "Best Available Technique Reference Document on Energy Efficiency" [50]. На рисунке 4.15 приведен график экономии энергии при использовании регулируемого привода вентилятора.

Основными направлениями применения систем управления мощностью в цементной отрасли являются [58]:

привод вращающейся печи. Как правило, главный привод вращающейся печи – двигатель с фазным ротором и несколькими ступенями регулировки скорости.

Рисунок 4.15. График экономии энергии при использовании системы управления мощностью вентилятора

Данная схема имеет большое количество контактных групп, что негативно влияет на надежность работы установки в условиях повышенной запыленности. Альтернативой является решение с преобразователем частоты с низковольтным двигателем.

Ленточный питатель. Эффективность работы мельницы зависит от степени загрузки: недогруз и перегруз приводят к нарушению техпроцесса. Контроль заданного режима обеспечивает применение частотного привода. Его функциональность также дает возможность с высокой степенью точности регулировать качество получаемого материала.

Шламовый насос. Как показал опыт ООО "ТимлюйЦемент", входящего в холдинг "Сибирский цемент", экономия электроэнергии достигает 30 %.

Вентилятор решеток колосникового холодильника. Преобразователь частоты упрощает процесс контроля температуры клинкера. Автоматизация регулирования обеспечивает равномерную подачу холодного воздуха и уменьшает энергопотребление двигателя вентилятора. К примеру, для холодильника типа "Волга" подача воздуха осуществлялась вентилятором с приводом 312 кВт с помощью задвижек. Преобразователь частоты позволил установить асинхронные двигатели мощностью 55 – 75 кВт и управлять охлаждением клинкера в зависимости от скорости его перемещения и толщины слоя на решетке. При этом энергопотребление уменьшилось в несколько раз.

Привод колосников холодильника печи. Частотно-регулируемый привод задает скорость движения колосников в зависимости от объема клинкера, выходящего из вращающейся печи. Устройство поддерживает необходимый момент на валу двигателя вне зависимости от скорости вращения.

Привод дымососов и вентиляторов, к числу которых относятся дымососы цементных печей и вентиляторы общего дутья холодильников. Возможность существенной экономии электроэнергии за счет регулируемого привода связана с достаточно высокой единичной мощностью электродвигателей, и если используемым способом регулирования производительности тягодутьевых машин являются дроссельное и шиберное регулирование при постоянной скорости вала.

Ориентировочная стоимость частотного регулятора без учета проектных и монтажных работ для двигателей различной мощности приведена в таблице 4.10.

Таблица 4.10. Стоимость частотного регулятора без учета проектных и монтажных работ для двигателей различной мощности [59]

№ п/п	Наименование	Мощность электродвигателя, кВт
№ п/п	Наименование	320	400	500	630	800	1000
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Ориентировочная стоимость частотно-регулируемого привода, тыс. тг.	35 090	36 250	37 584	42 630	47 618	48 720

Экономия электрической энергии в зависимости от режимов работы оборудования может достигать 20 – 40 %. Следует отметить, что внедрение регулируемых приводов позволяет в полной мере автоматизировать процесс производства цемента. Автоматизация технологических процессов кроме снижения электропотребления, приводит к экономии топлива и повышению качества выпускаемого продукта.

Энергопотребление цементного предприятия существенным образом зависит от типа мельниц, используемых на предприятии. Расход электроэнергии обусловлен природой измельчаемого материала и особенностями процесса его измельчения. В некоторых случаях минимизация энергопотребления может быть достигнута заменой старых сырьевых мельниц на новые. Например, в последние годы получила распространение многовалковая зубчатая дробилка новейшей конструкции фирмы Claudius Peters [7]. В таблице 4.11 приведена эффективность использования многовалковой дробилки для клинкера.

Для снижения энергопотребления при размоле широко применяются интенсификаторы помола цемента. В качестве интенсификаторов процесса помола цемента наибольшее применение нашли катионактивные соединения – лигносульфонаты технические (ЛСТ), триэтаноламин (ТЭА), смеси триэтаноламина с ЛСТ в соотношении 1:3 – 1:5, а также соапсток, лигнин, мылонафт. При введении ТЭА в количестве 0,015 - 0,03 % от массы цемента производительность мельниц увеличивается на 15 – 35 % удельный расход электроэнергии снижается на 10 - 30 %. Интенсифицируют процесс помола цемента также добавки угля, сажи (0,3 %), коксовой пыли (2 - 3 %), трепела (1 - 2 %).

Таблица 4.11. Эффективность использования многовалковой дробилки для клинкера

№ п/п	Наименование параметров	Значения для дробилок
№ п/п	Наименование параметров	молотковая	валковая
1	2	3	4
1	Тип привода	механический	гидравлический
2	Температура клинкера	<350 °С	<800 ^оС
3	Частота вращения	367 об/мин	4 об/мин
4	Окружная скорость	25 м/с	0,07 м/с
5	Расход дробящих элементов	300 г/т	4 г/т
6	Расход электроэнергии	0,9 кВт·ч/т	0,3 кВт·ч/т
7	Межремонтный период	100 %	>300 %

В результате исследований, выполненных на кафедрах химической технологии вяжущих материалов в Киевском политехническом и Казахском химико-технологическом институтах, разработаны и внедрены на цементных заводах Казахстана и Украины интенсификаторы помола цемента, позволившие повысить производительность мельниц на 14 - 20 %, снизить удельный расход электроэнергии [7].

4.8.2. Снижение потребления энергии при производстве извести

Процесс декарбонизации известняка/ доломита/ мела - эндотермический, идет с потреблением значительного количества энергии. В себестоимости производства извести более половины расходов составляют затраты на электроэнергию и топливо.

Структура расходов энергетических ресурсов при производстве извести в общем виде соответствует структуре расходов тепловой и электрической энергии в цементной отрасли.

4.8.2.1. Снижение потребления тепловой энергии

На производство 1 тонны извести используется в среднем 3,2 ГДж тепла. Доломитовые известняки обжигаются при более низких температурах, следовательно, количество потребляемого тепла ниже на 5 %–10 % [60].

Удельный расход топлива при производстве извести зависит от многих факторов. Основными из них являются:

тип и конструкция печи;

тип и конструкция горелочного устройства;

степень диссоциации известняка/доломита (степени обжига);

гранулометрический состав сырья;

потери обжигаемого материала (пылеунос, просыпи);

влажность.

Удельный расход теплоты и условного топлива для получения извести 2 -го сорта с содержанием CaO + MgO равным 80 % приведен в таблице 4.12.

Удельный расход условного топлива при производстве извести с содержанием активных CaO + MgO, отличающихся в ту или другую сторону от 80 %, определяется по формуле:

В разделе 3 приведены примеры использования печей различной конфигурации на предприятиях Республики Казахстан.

С целью сокращения потребления тепловой энергии можно использовать модернизацию существующих печей. При этом в зависимости от особенностей конструкции, финансовых затрат и поставленных задач может проводиться доработка как второстепенных деталей, так и основных элементов конструкции печи [2].

Например:

для регенерации тепла из дымовых газов или использования более широкой номенклатуры топлива осуществляют установку к длинной вращающейся печи теплообменника;

использование тепла дымовых газов для сушки известняка или для других процессов, например, измельчения известняка;

в некоторых случаях, когда шахтная печь оказывается экономически нежизнеспособной, ее следует подвергнуть модернизации, например, переоборудовав в кольцевую шахтную печь или объединив две шахтные печи в регенеративную печь с параллельным потоком материала (такая модернизация продлит эксплуатацию таких дорогих элементов как конструкция печи, системы загрузки известняка его транспортировки и складирования);

в исключительных случаях для сокращения расхода топлива экономически целесообразно сократить длину вращающейся печи, присоединив ее с запечным теплообменником.

Таблица 4.12. Удельный расход теплоты и условного топлива для получения извести

№ п/п	Тип печи	Удельный расход условного топлива на 1 т извести, т/т		Удельный расход тепла на 1 т извести, ГДж/т
№ п/п	Тип печи	Мин.	Макс.	Мин.	Макс.
1	2	3	4	5	6
1	Шахтные печи, работающие на угле	0,125	0,155	3,7	4,6
2	Шахтные печи, работающие на природном газе	0,158	0,204	4,6	6,0
3	Вращающиеся печи с запечным теплообменником	0,200	0,260	5,9	7,7
4	Длинные вращающиеся печи, работающие по сухому способу	0,210	0,245	6,2	7,2
5	Длинные вращающиеся печи, работающие по мокрому способу	0,240	0,315	7,0	9,2

В таблице 4.13 представлены основные методы снижения потребления топливных ресурсов при производстве извести [2].

Таблица 4.13. Основные методы снижения потребления топливных ресурсов при производстве извести

№ п/п	Элемент конструкции печи	Описание	Типы печей*
			1	2	3	4	5

1	2	3	4	5	6	7	8
1	Система сжигания топлива	Использование эффективных регулируемых горелок, соответствующих температурному профилю получения продукции	Х	Х
		"Он-лайн" мониторинг горения и коэффициента избытка воздуха	Х	Х
		Контроль горения при анализе дымовых газов			Х	Х	Х
		Использование гибкой системы сжигания топлива, позволяющей смешивать топливо с отходами	Х	Х	Х	Х	Х
2	Холодильник	Эффективный холодильник, позволяющий усреднять распределение воздуха и выгрузку извести, тем самым снизить расход воздуха	Х	Х	Х	Х	Х
3	Контур дымовых газов	Рекуперация тепловой энергии	Х
4	Контроль материалов	Регулярный отбор топлива и материалов для контроля их соответствия условиям процесса	Х	Х	Х	Х	Х
4	Контроль материалов	Для контроля гранулометрии и повторного грохочения установка надежного весового/измерительного оборудования для контроля топлива, сырья и скорости течения	Х	Х	Х	Х	Х
5	Печь	Внутренние огнеупорные устройства для улучшения теплообмена и минимизации расслоения	Х	Х
		Установка теплоизоляции для минимизации теплопотерь стенками	Х	Х	Х	Х	Х
		Снижение подсосов воздуха уплотнением головки и загрузочного конца печи	Х	Х
		Регулярная очистка желобов			Х	Х	Х
6	Управление режимами печи	Системы автоматизированного контроля тяги в головке печи, избытка воздуха, расхода топлива, оборотов печи	Х	Х
6	Управление режимами печи	Системы наблюдения за ключевыми параметрами процесса	Х	Х	Х	Х	Х
7	Теплообменник	Снижение потерь давления в теплообменнике		Х

* условное обозначение печей: 1 -длинные вращающиеся, 2 -вращающиеся с запечным теплообменником, 3 - регенеративные с параллельным потоком материала, 4 -шахтные кольцевые, 5 -шахтные пересыпные печи и печи другой конструкции.

4.8.2.2. Снижение потребления электрической энергии

Основными потребителями электроэнергии при производстве извести являются привода печей, холодильников, дымососов, очистительного оборудования, транспортеров и скиповых подъемников, привода дробилок и мельниц.

Удельный расход электроэнергии на производство 1 тонн извести печами разного типа (конструкции) приведен в таблице 4.14.

Основными методами, применяемыми для снижения удельных расходов энергоресурсов, являются:

использование систем управления потреблением электроэнергии;

использование известняка с оптимальной гранулометрией;

использование высокоэффективного помольного и другого оборудования.

При использовании систем управления мощностью электродвигателя экономия электрической энергии в зависимости от режимов работы оборудования может достигать 20 – 40 %. Основным оборудованием, оснащаемым регулируемыми приводами, являются привода тягодутьевых вентиляторов, приводов печей и другого оборудования.

Таблица 4.14. Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести печами разного типа (конструкции)

№ п/п	Тип печи	Единица измерения	Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести
№ п/п	Тип печи	Единица измерения	мин.	макс.
1	2	3	4	5
1	Шахтные печи пересыпные	кВт.ч/т	7	22
2	Двухшахтные регенеративные	кВт·ч/т	22	40
3	Вращающиеся с запечным подогревателем	кВт·ч/т	22	58
4	Длинные вращающиеся печи	кВт·ч/т	20	60

Учитывая высокую стоимость, необходимость использования таких приводов определяется в каждом конкретном случае и зависит от степени регулирования производительности того или иного привода.

Следует отметить, что без использования устройств регулирования мощности невозможно организовать полноценную систему автоматизированного управления производством. Автоматизация технологических процессов, кроме снижения электропотребления, приводит к экономии топлива и повышению качества выпускаемого продукта.

Энергопотребление при производстве извести существенным образом зависит от типа помольного и классифицирующего оборудования, а также размера получаемой фракции. Так, при дроблении извести до размера 10 – 20 мм, энергопотребление составляет 0,7 – 4 кВт на тонну готового продукта, при измельчении до фракции менее 1 мм – 10 – 40 кВт [63].

Замена старого помольного оборудования на современное ведет к снижению потребления электроэнергии. Например, в Германии при замене обычных мельниц валковыми мельницами высокого давления для измельчения негашеной извести было достигнуто снижение расхода электроэнергии на 2,5 кВт.ч/тонн негашеной извести [2].

4.9. Использование отходов

4.9.1. Общие аспекты

Различные типы отходов могут заменять природные сырьевые материалы и ископаемое топливо в производстве цемента и будут способствовать, с одной стороны, сохранению природных источников и, с другой стороны, снижению материало- и энергозатрат. При этом такие материалы и топливо называют альтернативными.

Наиболее важные показатели процесса для использования (утилизации) отходов могут быть обобщены следующим образом:

максимальные температуры приблизительно 2000 ^оС (основная горелка, температура пламени) во вращающихся печах;

время пребывания газов при температуре около 1200 ^оС во вращающейся печах не менее 8 С.;

температура материала около 1450 ^оС в зоне спекания вращающейся печи;

окислительная газовая атмосфера во вращающейся печи;

время пребывания газов во вторичной обжиговой системе более 2 с. при температуре выше 850 ^оС; в декарбонизаторе время пребывания газов еще больше и температура выше;

постоянная температура 850 ^оС во вторичной обжиговой системе или декарбонизаторе;

постоянство условий сжигания и отсутствие колебаний вследствие высокой температуры и достаточно длительного времени пребывания;

разложение органических загрязнителей под воздействием высокой температуры и длительного времени пребывания;

адсорбция газовых компонентов, таких как HF, HCl, SO₂на щелочных реагентах;

высокая емкость связывания тяжелых металлов;

короткое время пребывания отходящих газов в температурном интервале, способствующем синтезу полихлорированных дибензодиоксинов и фуранов;

полная утилизация топливной золы в составе клинкера и, следовательно, повторное использование материала в качестве сырьевого компонента и дополнительная экономия энергии;

высокий уровень химико-минералогического связывания тяжелых металлов в клинкерную матрицу;

введенные отходы полностью связываются в минералы портландцементного клинкера; при повышении концентрации нежелательных элементов есть возможность установить байпас для удаления пыли из системы.

Поскольку в качестве сырьевых материалов и/или топлива могут применяться различные типы отходов, то перед тем, как принять решение об их применении, должны быть рассмотрены основные принципы их использования, такие, как предварительная сортировка и анализ технологических процессов по их подготовке. Чтобы сохранить стандартное качество клинкера должны быть проведены предварительные исследования по влиянию отходов на процессы клинкерообразования, поскольку зола, образующаяся при сжигании топлива, полностью встраивается в клинкерную матрицу и изменяет фазовый состав клинкера. Окончательное решение о том, какой тип отходов будет принят к использованию на конкретном заводе, не может быть однотипным.

Рассмотрение и принятие решения должны быть основаны на процессе производства клинкера, режимах обжига, составе сырьевых материалов и топлива, способах подачи отходов в производство, используемой технологии очистки отходящих газов, данных по проблемам менеджмента отходов.

Как правило, для отходов, принятых в качестве топлива и/или сырьевых материалов для цементной печи, необходимо учитывать калорийность отходов и количество минеральной части в отходах. Кроме того, должны учитываться объемы и категории отходов, а также их физический и химический составы, характеристики и загрязняющие примеси. Отходы, используемые в качестве топлива цементной промышленностью, являются частью, специально отобранной из отходов, которые обычно предварительно перерабатываются, например, дробятся, перемешиваются, измельчаются, гомогенизируются и приводятся в материал соответствующего качества. Восстановление отходов обычно выполняется на специальных заводах по предварительной переработке отходов.

Отходы, используемые в качестве сырьевых материалов, обычно подаются в печь в том же месте, где производится подача обычных сырьевых материалов, например, по месту подачи сырьевой смеси.

Для ввода топлива в цементную печь могут быть использованы различные точки питания. Эти точки также могут быть использованы для подачи отходов, которые могут использоваться в качестве топлива. Следует отметить, что способ питания печи топливом является очень важным, поскольку он может оказать влияние на выбросы. При подаче топлива через главную горелку при прохождении через высокотемпературную зону печи происходит разложение отходов. Относительно других точек подачи топлива можно отметить, что в этих случаях температура и время пребывания зависят от конструкции печи и ее эксплуатации.

Отходы, которые подаются через главную горелку, будут разлагаться в первичной зоне горения при высокой температуре, достигающей 2000 ^оС. Отходы, подаваемые во вторичную горелку, подогреватель или декарбонизатор, будут сжигаться при низкой температуре, которая не всегда достаточна для разложения хлорсодержащих органических веществ. Летучие компоненты в материале, который подается в холодный конец печи или отдельный участок печи, могут улетучиваться. Эти компоненты не проходят через первичную зону горения и не могут быть разложены или связаны в цементный клинкер. Поэтому использование отходов, содержащих летучие металлы (ртуть, таллий) или летучие органические компоненты, может привести к увеличению выбросов указанных соединений, когда используются неправильные точки ввода отходов. Чтобы избежать увеличения выбросов, такие отходы, содержащие летучие при низкой температуре компоненты (например, углеводороды), должны подаваться в высокотемпературную зону печи.

4.9.2. Использование отходов в качестве сырьевых материалов

Химическая пригодность отходов как сырьевых материалов является важным фактором: они должны обеспечивать требуемый состав производимого клинкера. Первичными необходимыми химическими соединениями являются материалы, содержащие известь, кремний, алюминий и железо, а также серу, щелочи и другие элементы, которые должны быть классифицированы по группам в соответствии с их химическим составом. При использовании отходов оксиды, содержащие в отходах, связываются в процессе обжига в клинкер, как и в случае обжига сырьевых материалов. Они содержат, как и сырьевые материалы, оксиды кальция (СаО), кремния (SiO₂), алюминия (Al₂O₃) и железа (Fe₂O₃). Зола электростанций (зола-унос), доменный и другие шлаки, белитовый шлам и другие материалы могут частично заменять природные сырьевые материалы.

Зола – унос может применяться как сырьевой материал при получении клинкера (в основном, как компонент, содержащий оксид алюминия) и как добавка при измельчении при производстве цемента. Она может заменять до 50 % портландцементного клинкера. Более того, современные побочные продукты производства гипса пригодны сами по себе для использования в качестве сульфатного компонента. В таблице 4.15 показаны отходы, применяемые как сырьевой материал, распределенные по различным группам в соответствии с их химическим составом.

Таблица 4.15. Список отходов, классифицированных по их химическому составу, которые могут быть использованы в качестве сырьевых материалов в цементных печах (по [61])

№ п/п	Группа сырьевых материалов	Отходы, применяемые в качестве сырьевых материалов
1	2	3
1	Са группа	Промышленная известь (отходы известняка) Известковый шлам Шлам карбида кальция Осадок очистки питьевой воды
2	Si группа	Формовочный литейный песок Песок
3	Fe группа	Доменный и конверторный шлак Пиритные огарки Синтетический гематит Красные шламы
4	Al группа	Промышленные шламы
5	Si-Al-Ca группа	Зола-унос Шлаки
5	Si-Al-Ca группа	Мелкие отсевы дробления, земля (грунт)
6	S группа	Промышленные гипсовые отходы
7	F группа	CaF₂, шламы после фильтрации

Характеристика отдельных техногенных материалов и эффективность их применения по [9] приведены в таблице 4.16.

Портландцементный клинкер характеризуется определенным составом, который предопределяет гидравлические свойства цемента. Это означает, что все сырьевые материалы и зола топлива должны быть тщательно подобраны по минеральному составу и скорости подачи, чтобы получить заданный состав клинкера.

Таблица 4.16. Эффективность применения техногенных материалов

№ п/п	Материал	Содержание, %					Возможный ввод, % к клинкеру	Ограничение по	Экономия топлива, кут/т кл.
№ п/п	Материал	CaO	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	ГВ*	Возможный ввод, % к клинкеру	Ограничение по	Экономия топлива, кут/т кл.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Белитовый (нефелиновый)	6	0	3	3	-	75 (в шлам)	SiO₂	80
2	Шлак доменный 1	7	6	8	0,4	-	60 (в печь)	SiO₂	100
3	Шлак доменный 2	7	7	5	0,4	-	40 (в печь)	Al₂O₃	80
4	Зола	5	1	3	7	~5	35 (в шлам)	SiO₂	25
5	Углеотходы	4	5	6	7	~22	20 (в шлам)	ГВ	45

* ГВ – горючее вещество.

Отходы, используемые как сырьевые материалы, поступают в обжиговую печь или декарбонизатор с сырьевой смесью. В период нагревания в подогревателе органические компоненты могут высвобождаться из печного питания при низкой температуре, которая не всегда достаточна для разложения галогенсодержащих органических веществ. При переработке отходов они должны быть проверены на потенциальную возможность выделения органических соединений и, соответственно, должно быть выбрано место подачи материала в печь.

Особенность мокрого и сухого способов производства клинкера применительно к использованию минеральных и горючих отходов обусловлена двумя отличительными аспектами: мокрым и сухим помолом сырья и теплообменом в подготовительных зонах: через поверхность материала и в пылегазовом потоке. Различия в подготовке сырья связаны с тем, что многие минеральные техногенные материалы, например шлаки, при мокром помоле активизируются, гидратируются и твердеют, в результате чего зарастают трубопроводы и образуются осадки в бассейнах. Поэтому шлак нельзя вводить в мельницу при помоле шлама, а целесообразно подавать непосредственно в печь, предварительно смешав его со шламом (рисунок 4.16). Это исключает избирательный пылеунос и снижает его величину. При сухом же способе минеральные отходы являются компонентом и размалываются с другими составляющими сырьевой смеси.

Рисунок 4.16. Рациональные схемы применения минеральных отходов при различных способах производства клинкера

При применении техногенных материалов с невысоким содержанием горючего вещества при их подаче в печную систему возникает проблема стабилизации химического состава клинкера. Поэтому при высоком содержании минеральной составляющей применяется специальная технологическая схема с реактором для предварительного сжигания горючего вещества и выделением минеральной части, подаваемой в сырьевую мельницу (рисунок 4.17).

Подобная схема реализована фирмой KHD Humboldt Wedag на заводе Rüdersdorf, где для сжигания различных топливосодержащих отходов, в частности, золы установлен специальный реактор взвешенного слоя.

При применении горючих материалов с невысоким содержанием минерального вещества целесообразно отходы подавать непосредственно в декарбонизатор.

На заводе комбинированного способа в Lägerdorf (Германия) применяется более 60 % альтернативного топлива и более 10 % минеральных отходов (рисунок 4.18).

Рисунок 4.17. Технологическая линия получения портландцементного клинкера со специальным реактором для сжигания различных отходов

Синий цвет – альтернативное сырье, красный – альтернативное топливо
Рисунок 4.18. Альтернативные материалы, применяемые на заводе комбинированного способа в Lägerdorf (Германия).

При мокром способе производства наиболее рациональный вариант применения материалов, содержащих горючие вещества, – совместный помол техногенного продукта с традиционными сырьевыми компонентами [61]. В этих условиях достигается заданный стабильный химический состав шлама, так как при совместном помоле сырьевых компонентов и топливосодержащих техногенных материалов корректировка производится традиционным способом.

Теплотехнические расчеты и испытания, проведенные на ряде цементных заводов в РФ, показали, что каждый процент введенной в шлам горючей массы обеспечивает экономию около 15 кг условного топлива на тонну клинкера [62]. При введении выгорающих добавок в шлам необходимо повысить коэффициент избытка воздуха в факельном пространстве, что приводит к снижению температуры горения. Теплотехнические расчеты и промышленные испытания свидетельствуют о том, что для обеспечения необходимой температуры факела для спекания клинкера в сырьевую смесь можно вводить до 3 % выгорающей добавки. Это позволит заменить до 45 к.у.т./тонн клинкера ценного форсуночного топлива на горючие отходы.

Одновременно при этом дополнительно обеспечивается еще три положительных эффекта. Органическая составляющая техногенных материалов, как правило, является разжижителем и интенсификатором помола шлама, что приводит к снижению его влажности и повышению производительности сырьевых мельниц и, следовательно, экономии топлива и электроэнергии. Выгорание горючей составляющей интенсифицирует подготовку материала до зоны спекания, что способствует предотвращению образования клинкерной пыли, и, следовательно, снижению загрязнения окружающей среды. Кроме того, клинкер, полученный из сырьевой смеси с выгорающими добавками, более пористый и имеет повышенную размолоспособность, из-за чего повышается производительность цементных мельниц, что приводит к дополнительной экономии электроэнергии.

При выборе и применении отходов в качестве сырьевого материала следует принимать во внимание следующие факторы:

изначально отходы состоят из тех же оксидов, как и клинкер;

низкая концентрация тяжелых металлов, однако необходимо учитывать присутствие ртути, таллия и аналогичных металлов;

регулярный контроль материалов с отбором и анализом используемых отходов.

4.9.3. Использование отходов в качестве топлива

Обычное ископаемое топливо может быть частично заменено альтернативным топливом (АТ), то есть остатками после сортировки отходов, содержащих твердые или жидкие горючие остатки топлива и/или биомассы. В состав АТ входят высококалорийные компоненты отходов, такие как пластик, бумага, картон, текстиль, резина, кожа, дерево и пр.

Альтернативное топливо имеет калорийность в среднем 20 ± 2 МДж/кг, что сопоставимо с калорийностью углей и газа. К примеру: 1,7 кг АТ замещают 1 м³природного газа. Величина зерна АТ составляет ~20 - 25 мм. Содержание опасных составляющих в топливе строго контролируется и не превышает допустимых норм.

Средний цементный завод может потреблять от 40 до 100 тысяч тонн/г, альтернативного топлива при замещении до 30 % основного топлива.

В странах ЕС существует законодательно оформленное целое направление в утилизации отходов - производство АТ. Следует отметить, что сегодня в ЕС существуют предприятия, использование альтернативных видов топлива различной природы на которых достигает 100 % от общего потребления топлива. Так, на цементном заводе "Dückerhoff" в г. Ленгерих (Lengerich, Германия) доля альтернативного топлива составляет примерно 60 % от общего расхода топлива, на цементном заводе "Rüdersdorf" (Германия) – до 70 %, на цементном заводе "Wietersdorf" (Австрия) – более 50 %, а на цемзаводе Zementwerke Rrogbeumker (Германия) – 100 %. На территории Турции расположено 55 цементных заводов, и примерно 35 из них имеет лицензии на использование отходов в качестве альтернативного топлива.

На большинстве цементных заводов в ЕС ископаемое топливо заменяется альтернативным топливом с высокой степенью замещения: в среднем 46 % за 2019 г. для 27 полноправных государств-членов Cembureau и 4 ассоциированных участников соглашения о сотрудничестве [63]. Та же тенденция наблюдается у производителей цемента во многих странах мира [64].

Всего в 2019 г. цементными предприятиями Турции утилизировано в качестве альтернативного топлива и сырья 2,6 млн. тонн отходов [65].

Природный газ в европейской цементной промышленности используется только как резервное топливо или как вспомогательное для поддержки горения трудно сгораемого топлива, углеродсодержащих отходов и розжига печей.

В США есть опыт обеспечения АТ цементного завода мощностью 1,6 млн. тонн цемента в год с помощью мусороперерабатывающей установки, окупаемость которой составляет до 3 лет. Цементные заводы в Европе получают отходы, которые могут использоваться в качестве топлива, даже с доплатой за их утилизацию, так как использование печей цементных заводов для этой цели обходится как местным властям, так и предприятиям дешевле, чем вывоз мусора на свалку или утилизация в специальных установках с дорогостоящей технологией и значительными капитальными затратами на строительство.

Различные типы альтернативного топлива, замещая ископаемые виды топлива, тем самым решают 2 важнейшие задачи: сохранность (экономия) природных ресурсов и утилизация части образующихся в процессе потребления и использования товаров и услуг отходов, что совпадает с основными принципами экономического регулирования в области обращения с отходами.

В настоящее время используется большое количество различных типов отходов, которые можно использовать в качестве топлива. Отходы могут быть твердыми, жидкими или пастообразными в зависимости от источника их образования, например, промышленные, сельскохозяйственные, городские. Соответственно, для производства (извлечения) из них АТ требуется предварительная переработка, часто довольно серьезная: сепарация, измельчение, смешивание, сушка и т.п., дающие в итоге гарантии постоянства его состава и качества.

Решение проблемы организации переработки горючей части отходов для снижения доли захоронения и получения альтернативного топлива для сжигания на цементном заводе предполагало выполнение нескольких основных требований:

должны быть сохранены существующее качество продукции и экологическая обстановка на цементном заводе, а также соблюдены нормы существующего экологического законодательства при работе цементного завода на альтернативном топливе;

цементный завод должен быть освобожден от работы с отходами, как от непрофильного бизнеса. Альтернативное топливо должно поступать на завод как товар, в сопровождении необходимых документов (сертификат соответствия), отвечать требованиям и характеристикам, необходимым для замещения минерального топлива;

должны быть соблюдены экономическая целесообразность и взаимовыгодный интерес цементников и мусоропереработчиков.

При мокром и сухом способах производства необходимо применять различные технологические способы утилизации отходов, которые могут использоваться в качестве топлива. Это связано со следующими обстоятельствами. В подготовительных зонах вышеприведенных печных систем проявляются различные условия теплообмена (рисунок 4.19).

Рисунок 4.19. Рациональный способ подачи отходов при сухом и мокром способах производства

В печи мокрого способа в зонах сушки, подогрева и декарбонизации тепло во вращающейся печи передается через поверхностный слой, и поэтому температура газового потока превышает температуру материала более чем на 700 ºС. Учитывая, что при нагревании многих горючих материалов выход летучих веществ происходит при 150 – 500 ºС до воспламенения топлива (~ 650 ºС), то при мокром способе, где температура газа в этой области выше 900 ºС и, следовательно, обеспечатся воспламенение и сгорание летучих веществ. Поэтому горючие вещества при мокром способе можно подавать в сырьевую мельницу при приготовлении шлама.

При сухом же способе теплообмен в подготовительных зонах в циклонах и декарбонизаторе, где материал в пылевидном состоянии распределен в газовом потоке, происходит за доли секунды. Поэтому температура материала и газа практически выравнивается, и если подавать материал в сырьевую смесь, то в первом циклоне при ~ 350 ºС будет происходить выход летучих без их выгорания, что приведет к безвозвратной потере тепла, к возможному взрыву в электрофильтре и загрязнению окружающей среды. Поэтому при сухом способе выгорающие отходы нельзя подавать в сырьевую смесь. Кроме того, эти отходы сырья, которые могут содержать летучие органические соединения, приведут к увеличению выбросов из дымовой трубы (например, ООУ / ЛОС, диоксины и фураны и т. д.), поскольку они не попадают в достаточно высокотемпературные зоны печи.

Если при применении минеральных техногенных материалов снижается удельный расход тепла на обжиг клинкера и, следовательно, пропорционально повышается производительность печи, то при применении горючих добавок один вид топлива заменяют на другой, и поэтому производительность печи остается неизменной.

Эффективность применения минеральных и топливосодержащих техногенных материалов приведена на рисунке 4.20 и свидетельствует о том, что при их совместном применении можно в пределе снизить удельный расход технологического ценного форсуночного топлива ниже 100 кут/тонн клинкера, т.е. приблизиться к расходу по сухому способу.

Рисунок 4.20. Эффективность применения минеральных и горючих техногенных материалов

Если даже только частично реализовать данное направление с введением до 25 % шлака и 2,5 % горючего вещества, то можно достичь величины ~ 130 кут/тонн и снизить выброс СО₂в атмосферу на 200 кг/тонн клинкера.

Еще одним направлением является утилизация отработанных автомобильных шин. Топливо из покрышек по теплотворной способности примерно равноценно мазуту и на 25 % превосходит уголь [66]. Компоненты, входящие в состав автопокрышек, привносят необходимый оксид железа и используются при образовании клинкера, поэтому этот способ их утилизации считают самым эффективным среди всех существующих.

Так как автопокрышки имеют большие габариты и массу, разработаны различные способы их подачи в печь для сжигания. Следует учитывать, что в соответствии с [67] требуются предварительное измельчение и подготовка шин к утилизации. В ЕС допускается использование целых шин.

Результаты различных испытаний подтвердили, что с точки зрения экономии форсуночного топлива и обеспечения экологической чистоты атмосферы оптимальным является замена 10 % основного топлива изношенными покрышками. Опыты показали, что концентрация вредных веществ в отходящих газах зависит в гораздо большей степени от организации сжигания и теплотехнического режима печи, чем от вида топлива [69].

На заводе фирмы Southdown в штате Калифорния (США) в печь производительностью 1 млн. тонн/год с декарбонизатором Pyroclon 11,5 % от общего количества топлива в виде обрезков в размере 50 мм вводилось в декарбонизатор, а 11,5 % от общего количества топлива в виде целых шин – в вертикальный газоход. До этого в декарбонизаторе сжигался уголь в количестве 55 % от общего количества топлива. После подачи вышеуказанного количества покрышек доля угля в декарбонизаторе была уменьшена до 43,5 % от общего количества. Количество угля, подаваемого с разгрузочного конца, уменьшилось с 45 % до 33,5 % от общего количества топлива. На печи завода в г. Вильдегг (Швейцария) для сжигания шин была смонтирована форкамера, что позволило увеличить долю вторичного топлива до 50 %, снизить выбросы NO_x на 40 % [68].

Вышеперечисленные факты говорят о том, что утилизация в цементных печах отходов, которые могут использоваться в качестве топлива, позволяет существенно уменьшить потребление дорогостоящего топлива (газ, мазут, уголь) и снизить затраты на производство цемента. При мокром способе их необходимо подавать через шлюзовый затвор в зону декарбонизации. Такой способ был успешно осуществлен на "Кавказцементе" и в настоящее время работает в Беларуси на цементно-шиферном комбинате. Ввод шин обеспечивает экономию до 10 % основного топлива.

При сухом способе утилизации отходов, которые могут использоваться в качестве топлива в печных системах, происходит их подача в зону горения вращающейся печи и декарбонизатор.

В тех случаях, когда применяют горючие материалы с невысоким содержанием минерального вещества, целесообразно такие отходы подавать непосредственно в декарбонизатор. Для обеспечения в нем полного сжигания отходов фирма KHD Humboldt Wedag применяет систему PYROTOP, которая повышает время пребывания крупных горючих веществ в декарбонизаторе из-за завихрения газового потока в камере PYROTOP и обеспечивает их полное сгорание (рисунок 4.21).

Рисунок 4.21. Система с вихревой камерой PYROTOP, обеспечивающая полное сгорание отходов, применяемых в качестве топлива

4.9.3.1. Виды отходов, которые могут быть использованы в качестве топлива

В соответствии со ст.338 Экологического кодекса [1] и классификатором отходов [69] все отходы подразделяются на опасные или неопасные. Отдельные виды отходов могут быть определены одновременно как опасные и неопасные с присвоением различных кодов ("зеркальные" виды отходов) в зависимости от уровней концентрации содержащихся в них опасных веществ или степени влияния опасных характеристик вида отходов на жизнь и (или) здоровье людей и окружающую среду.

Виды отходов определяются на основании классификатора отходов, утвержденного уполномоченным органом в области охраны окружающей среды. Классификатор отходов разрабатывается с учетом происхождения и состава каждого вида отходов и в необходимых случаях определяет лимитирующие показатели концентрации опасных веществ в целях их отнесения к опасным или неопасным.

На интернет-портале размещен государственный кадастр отходов производства и потребления, представляющий собой систематизированный, периодически пополняемый и уточняемый свод унифицированных сведений по каждому объекту размещения отходов, а также видов отходов, их происхождения и физико-химического состава, компонентного состава, количественных и качественных показателей, условий хранения, захоронения и сброса, технологий их использования и обезвреживания [70].

Поскольку процесс обжига клинкера характеризуется благоприятными условиями для использования отходов, отходы, которые могут применяться в качестве топлива, используются для замены части обычного топлива. Как показано в таблице 4.17, в цементных печах в качестве топлива могут использоваться различные типы отходов.

Таблица 4.17. Различные типы отходов, которые могут быть использованы как топливо для вращающихся печей по [61]

№ п/п	Тип отходов	Наименование отходов
1	2	3
1	неопасные	дерево, бумага, картон
		текстиль
		пластмассы
		продукты перегонки
		шины/резина,
		промышленные шламы (не содержащие опасных соединений)
		городские сточные воды
		отходы животноводства
		уголь/отходы углерода
		сельскохозяйственные отходы
2	опасные	твердые отходы (насыщенные древесные опилки)
		растворители и соответствующие отходы
		нефть и нефтяные отходы,
		другие

Отходы с высокой калорийностью могут заменять первичное топливо в цементных печах, поэтому постоянство качества отходов является обязательным (например, достаточная теплотворная способность, низкое содержание тяжелых металлов, хлора, золы, способность к горению, горючесть).

Наряду с влажностью и зольностью важными характеристиками и параметрами топлива, получаемого из отходов, являются его теплотворная способность (таблица 4.18), содержание серы, хлора и тяжелых металлов (особенно ртути, и некоторые полулетучие металлы, такие как мышьяк, кадмий, сурьма, свинец, таллий и другие менее летучие металлы, такие как марганец, хром, медь, кобальт, никель и ванадий). Кроме того, необходимо, чтобы топливо обладало определенными геометрическими характеристиками, определяемыми транспортной системой подачи АТ на горелку и размером сопел самой горелки. Оценка пригодности топлив из отходов, как правило, базируется на максимально допустимых концентрациях вредных веществ в отходах.

Таблица 4.18. Характеристики теплотворной способности и зольности видов топлива из опасных и не опасных отходов [по 2]

№ п/п	Видов отходов, которые могут быть использованы как топливо	Значения теплотворной способности (МДж/кг)	Зольность, %
1	2	3	4
1	Древесина (отходы пилорам, ДСП, ж/д шпалы) при влажности 25 %	приблизительно 16	до 1,5
2	Бумага, картон	3 – 16	до 8
3	Текстиль	до 40	не опред.
4	Пластики (первичная переработка)	17 – 40	до 2
5	Топливо из ТБО (RDF)	18 – 20	10 – 22
6	Резина/шины	приблизительно 26	7
7	Промышленный шлам	8 – 14	до 30
8	Костная мука и жиры животных	14 – 18, 27 – 32	не опред.
9	Мука туши животного	14 – 21,5	не опред.
10	Сельскохозяйственные отходы	12 – 16	до 10
11	Растворители, масла, отходы ЛКМ и др.	20 – 36	не опред.
12	Шлам сточных вод (влажность > 10 %)	3 – 8	до 40
13	Шлам сточных вод (влажность < 10 % до 0)	8 – 13	до 40

Во многих странах (в ЕС, США и многих странах мира) в критериях разрешений установлены предельные значения для веществ в отходах, используемых в качестве альтернативного топлива.

Для информации ниже (таблицы 4.19 и 4.20) приведен пример для австрийских цементных заводов максимальных (предельных) значений, а также средних и 80-й процентиль [72, 73].

4.9.3.2. Твердые отходы, которые могут быть использованы в качестве топлива

Не каждые способные к горению отходы пригодны в качестве топлива при получении клинкера.

Твердые отходы могут быть однородными или неоднородными смесями разнообразных компонентов, такие как:

частицы с разной способностью к горению, например, бумага, картон, пластмасса, резина, обломки (остатки обработки) дерева;

смеси с различным количеством инертных материалов, содержащих органические фракции, например, песок, камень, керамика, железистые и нежелезистые металлы, органические влажные материалы;

вредные, например, шины, смолы, пропитанные древесные отходы или неопасные материалы.

Таблица .. Примеры разрешительных критериев (максимальные значения) для веществ в отходах (альтернативные виды топлива) на цементных заводах Австрии по [72]

№ п/п	Параметры	Отработанное топливо, кроме шлама сточных вод (теплотворная способность = 25 МДж / кг)	Бумага и шлам сточных вод	Отработанное смазочное масло, растворители, лакокрасочные отходы	Пластик, фракции с высокой теплотворной способностью	Отработанное дерево	Использованные шины	Бумага	Каучук	Стерилизованная мясная кашица, костная мука
№ п/п	Параметры	Максимальные значения (мг/кг сухого вещества)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	As	15	5 - 10	10 - 20	15	15	-	0.5	36	0.3
2	Sb	200	20	10 - 100	20 - 30 (800(¹))	20	-	0.5	8.4	1
3	Pb	150	100 - 500	250 - 800	500	300 - 800	-	500	33.8	2
4	Cd	5	3 - 5	1 - 20	25 - 27	10 - 15	-	5	8	0.1
5	Cr	150	100 - 500	50 - 300	300	70	-	300	97	5
6	Co	50	50 - 60	3 - 25	20 - 100	14	-	60	128	1
7	Cu	700	650 - 600	500	500	100 - 400	-	600	748	15
8	Mn	500	700	70 - 100		150	-	300	4250	30
9	Ni	100	60	40 - 100	200	100	-	80	200	1.5
10	Hg	0.5	2 - 3	1 - 2	0.86 - 2	1	-	0.6	0.4	0.2
11	Tl	3	3	1 - 5	3 - 10	2	-	5	1	0.6
12	V	100	100	10 - 100	70	60	-	15	40	1
13	Zn	-	1000 - 2000	300 - 3000	-	1000	20000	2000	11400	150
14	Sn	50	10 - 50	-	70	-	-	10	20	1.5
15	Cl	1 wt-% (²)	0.8 wt-%	1 wt-%	2 wt-%	0.5 wt-%	-	-	-	-
16	S	3 wt-%	-	-	-	-	-	-	-	-

Таблица 4.20. Примеры критериев разрешений (средние значения и 80 -й процентиль) для веществ в отходах (альтернативные виды топлива) на цементных заводах Австрии по [71]

№ п/п	Параметры	Бумага и шлам сточных вод	Отработанное смазочное масло, растворители, лакокрасочные отходы		Пластик, фракции с высокой теплотворной способностью	Отработанное дерево	Использованные шины	Бумага	Каучук	Стерилизованная мясная кашица, костная мука
				средние значения и 80 -й процентиль (мг/кг сухого вещества)
		средние значения	средние значения		средние значения	80 -й процентиль	80 -й процентиль	средние значения	средние значения	80 -й процентиль
1	2	3	4		5	6	7	8	9	10
1	As	3.78	12		6	10	10	0.46	16.4	0.2
2	Sb	4.97	67		6	20	20	0.37	5.72	0.6
3	Pb	25.5	59		180	150	150	31.85	28	1.5
4	Cd	1.02	0.5		0.6	15	5	0.63	3.9	0.05
5	Cr	28	8		30	150	50	12.2	26	3
6	Co	6.6	1		1.8	15	10	3.6	80	0.4
7	Cu	160.5	52		300	300	50	10.75	300	12
8	Mn	350	0.1		42	200	150	287	28.6	25
9	Ni	22	1		24	100	100	11.1	77	1
10	Hg	1.2	0.47		0.6	0.6	0.5	0.26	0.02	0.1
11	Tl	6.69	0.05		0.6	1.5	1	1.11	0.4	0.3
12	V	16.05	1		6	30	60	6.11	12	0.5
13	Zn	40.6	390		30	30	20	1.76	10	1
14	Sn	877	1000		180	-	-	34.9	8597	120
15	Cl	-	0.4 wt-%		-	-	-	-	-	-
16	S	-	2 wt-%		-	-	-	-	-	-
17	PCB/PCT	-	50		-	-	-	-	-	-

На рисунке 4.22 показаны некоторые виды отходов, которые могут быть использованы в качестве топлива.

Отходы, смешанные городские отходы, смешанные коммунальные отходы или отходы разрушения конструкций должны пройти предварительное испытание с выделением высококалорийных фракций. Объем предварительной переработки отходов сортировка, дробление, подготовка окатышей зависят от области применения данных отходов.

а – твердые бытовые отходы; б – шины; в – измельченная резана, каучук; г – кормовая мука; д – осадки сточных вод; е – древесная щепа; ж – пропитанные маслами древесные опилки;з – специально подготовленные отходы на основе бумаги, пластика и текстиля

Рисунок 4.22. Виды отходов, которые могут быть использованы в качестве альтернативного топлива по [2]

Технологии подготовки твердого топлива в большой степени зависят от типа отходов и требований цементной промышленности. Одним из основных требований, вытекающих из способа транспортировки материала и типа используемой горелки, является подача отходов, которые могут быть использованы в качестве топлива.

В главной обжиговой системе (на головке печи или выходном отверстии, вдувание топлива через форсунку): высокая абразивность отходов высушенного шлама и необычная форма частиц и их размеры могут привести к проблемам эксплуатации. Когда используется пневматическая система транспортировки, чтобы подать твердые отходы, которые могут использоваться в качестве топлива, в печь, можно избежать повреждения и заклинивания вращающихся частей (пневматическая система всецело функционирует без движущихся частей). Количество подаваемого воздуха, инжектируемого в печь с отходами, ничтожно в общем объеме, необходимом по стехиометрии для горения. Крупные частицы вызывают необходимость применения более мощных пневматических конвейерных линий и вентиляторов. Поэтому важными шагами процесса являются снижение размера и дезагломерация отходов, которые могут быть использованы в качестве топлива, (обычно размер окатышей не должен превышать 25 мм). Среднее уплотнение при слабой агломерации окатышей способствует улучшению текучести топливных отходов и их дозировки.

Вторичная обжиговая система (топливо подается в печь через впускное отверстие между печью и нижним циклоном или кальцинатором): ограничение размера для твердых отходов, которые могут использоваться в качестве топлива не важно для вторичной обжиговой системы. Кроме того, могут использоваться отходы с высоким содержанием золы.

В последние годы фирмами FLSmidth и Thyssen Krupp предложены камеры сгорания HOTDISC и PREPOL, позволяющие сжигать низкосортные и крупнокусковые (размером до 1,2 м) альтернативные виды топлива.

Одним из способов утилизации автомобильных шин является сжигание их в печном агрегате в качестве альтернативного топлива. Низшая теплота сгорания автомобильных шин составляет 32 – 34 МДж/кг [72], что эквивалентно теплоте сгорания качественного каменного угля, т. е. отработавшие автомобильные покрышки обладают высоким теплотехническим потенциалом для использования в качестве технологического топлива, поскольку они состоят в основном из продуктов переработки нефти. Зола, образовавшаяся после утилизации изношенных автомобильных покрышек во вращающейся печи, переходит в портландцементный клинкер, таким образом, не образуются новые отходы.

Экономически эффективная утилизации автошин позволит не только решить экологические проблемы, но и обеспечить высокую рентабельность перерабатывающих производств. Ликвидация свалок изношенных шин позволит освободить для использования по назначению значительные площади занимаемых ими земель.

4.9.3.3. Жидкие отходы, которые могут быть использованы в качестве топлива

Жидкие отходы, которые могут быть использованы в качестве топлива, обычно приготавливаются способом смешения различных отходов использованных растворителей, красок или нефтяных отходов с подходящей величиной теплотворной способности с использованием специальных средств менеджмента.

Жидкие отходы в большинстве опасные отходы. Это необходимо учитывать при обращении с ними, например, складировании, подаче материала, чтобы предотвратить выбросы органических соединений. Существуют некоторые технологии, например, испарители, которые используются, где это необходимо. Система испарения эксплуатируется таким образом, чтобы обеспечить выход органических веществ только при согласовании с работой системы испарения и не выпускает пары органических веществ в воздух при нормальной работе, что необходимо с точки зрения безопасности.

4.9.3.4. Требования по качеству отходов и входной контроль

Отходы, используемые как сырьевые материалы и/или как топливо в цементных печах, должны обладать стандартным качеством, поскольку топливные золы полностью связываются с образованием клинкера, минимальным негативным действием на состав клинкера, и не давать дополнительных выбросов в атмосферу. Кроме того, необходимо стабильное качество отходов. Чтобы гарантировать характеристики отходов, которые могут использоваться в качестве топлива, требуется система менеджмента качества. Кроме того, должны учитываться требования существующих нормативных документов, как указано в разделе 4.9.3.1 выше. Основная роль требований качества заключается в признании отходов как топлива и/или сырьевых материалов, если они обеспечивают дополнительно следующее:

калорийность за счет органической части;

увеличение материала за счет минеральной части.

Высокая калорийность отходов может быть использована для замены первичного топлива в цементной печи. Следует отметить, что величина калорийности отходов колеблется в широких пределах (см. раздел 4.9.3.2).

Подготовку и переработку различных типов отходов, которые могут использоваться как топливо, или отходов, содержащих фракции с высокой калорийностью, обычно выполняют вне цементного завода. Такие отходы обычно подготавливаются и перерабатываются поставщиком или специализированными организациями, применяющими специальные устройства и оборудование для получения продукта, пригодного для использования в цементных печах без дополнительной подготовки на цементном заводе. Однако до их использования в цементных печах, отходы регулярно проверяются и анализируются персоналом цементного завода. Используется специальное лабораторное оборудование для проверки различных качественных характеристик материала.

Технологии подготовки и переработки отходов определенного качества зависят от характеристик вводимого материала и требований потребителя. Даже однотипные отходы специального производства до их применения перерабатываются и смешиваются в установках, предназначенных для отходов, чтобы обеспечить однородность смеси и постоянство качества: термических свойств и химического состава. Любые неоднородные отходы, похожие на смесь твердых отходов различных источников, или отобранная фракция из смешанных городских отходов требуют повышенного контроля для обеспечения надежного качества с постоянным малым вводом загрязнителя.

Важными характеристиками и параметрами отходов, которые могут быть использованы в качестве топлива, являются величина калорийности, а также содержание воды, серы, хлора, тяжелых металлов (особенно ртути и таллия) и золы. Дополнительной важной характеристикой является способность к горению (горючесть). Хлор может оказывать негативное действие на процесс производства. Поэтому приемлемая концентрация хлора зависит от индивидуальной ситуации на агрегате (установке, аппарате). Однако эта концентрация должна поддерживаться на минимальном уровне, чтобы предотвратить эксплуатационные проблемы печной системы, например, замазывание теплообменника. В случае повышенного количества хлора необходима байпасная система, чтобы предотвратить замазывание, остановку и т.д. Типичная концентрация хлора находится в пределах 0,5 – 2 %.

Обычно отходы, которые могут быть использованы в качестве топлива, накапливаются в значительном количестве. При выборе источника таких отходов первым шагом является снижение доли материала, который может причинить проблемы в производственном процессе цемента или в его качестве.

При выборе топлива (обычного или отхода) также необходимо учитывать требования к качеству материала. Поэтому для производства цемента пригодны только ограниченный круг и количество соответствующих отходов. Имеются ограничения по типам и количеству таких отходов, пригодных для производства цемента, которые сильно зависят от специфичных обстоятельств.

4.9.3.5. Концентрация металлов в отходах

Концентрация металлов изменяется в зависимости от происхождения отходов. Во многих Европейских странах законодатели и/или промышленность выпустили список с максимально допустимой величиной концентрации металлов для выбора отходов, которые будут использованы в качестве топлива или сырьевых материалов, как указано в разделе 4.9.3.1 выше. Критерии для определения пригодности отходов, которые могут быть использованы в качестве топлива, включают в себя:

значимость влияния цементной промышленности на окружающую среду в контексте с региональным развитием промышленности;

усилия, направленные на гармонизацию региональных законов и стандартов по охране окружающей среды;

уровень загрязнителей в традиционных сырьевых материалах и отходах;

условия производства и выбросы;

альтернативные методы обезвреживания отходов;

необходимую минимальную величину калорийности;

требования к качеству цемента.

4.9.3.6. Складирование и транспортировка отходов

Отходы, которые могут быть использованы в качестве топлива, обычно подготавливаются на специализированных обслуживающих предприятиях. Подаваемые подготовленные отходы необходимо только складировать на цементном заводе и затем в отмеренном количестве подавать в цементную печь. После поставки партии отходов они имеет тенденцию изменяться, поскольку рынок отходов быстро развивается. Поэтому благоразумно проектировать многоцелевые склады/заводы по подготовке отходов.

Жидкие отходы, которые могут быть использованы в качестве топлива, в большинстве случаев являются опасными отходами. Это необходимо учитывать при их доставке, складировании, подаче в производство. Кроме того, для потенциально самовозгорающихся материалов должны быть предусмотрены специальные меры, особенно когда используются отходы, доставленные с предприятий по подготовке и сортировке отходов на фракции.

5. Техники, которые рассматриваются при выборе наилучших доступных техник

5.1. Техники, которые рассматриваются при выборе НДТ, производстве цемента

5.1.1. Потребление электроэнергии путем применения отдельно или совместно следующих технических решений:

использование системы управления электрическими мощностями;

использование помольного и другого оборудования с высокой энергетической эффективностью;

применение высокоэффективных интенсификаторов процесса измельчения материалов;

мониторинг потребления электроэнергии (счетчики электроэнергии) во всех цехах/ оборудовании с высоким уровнем потребления и в как можно большем количестве точек по всему заводу (записи, которые будут использоваться для определения ситуации и внесения улучшений, когда это возможно).

Описание

Использование электрической энергии может быть минимизировано внедрением ISO 50001, (система энергоменеджмента), установкой систем управления мощностью и применением энергетически эффективного оборудования, такого как роликовые прессы (роллер-прессы) – вальцы высокого давления для измельчения клинкера, вентиляторов с переменной скоростью вращения, а в некоторых случаях путем замены морально устаревших типов сырьевых мельниц на новые (см. раздел 4.8.2.). Для снижения энергопотребления широко применяются интенсификаторы помола цемента.

Техническое описание

Основными направлениями применения систем управления мощностью в цементной отрасли являются (раздел 4.8.2):

привод вращающейся печи;

ленточный питатель;

привод насосов различного назначения;

вентилятор решеток колосникового холодильника;

привод колосников холодильника печи;

привод дымососов и вентиляторов;

привода других электродвигателей.

Внедрение регулируемых приводов не только повышает энергоэффективность, но и позволяет в полной мере автоматизировать процесс производства цемента. Автоматизация технологических процессов, кроме снижения электропотребления, приводит к экономии топлива и повышению качества выпускаемого продукта.

Применение энергоэффективного оборудования, в частности, современных мельниц и дробилок, обеспечивает существенное снижение энергопотребления (раздел 4.8.2).

Существенную роль в сокращении потребления электрической энергии при помоле играет применение различных добавок и современных интенсификаторов помола цемента.

Применение улучшенной системы контроля и снижение подсоса воздуха позволяют оптимизировать потребление электрической энергии. Некоторые технологии снижения выбросов оказывают положительное влияние на потребление энергии, например, оптимизация процесса технологического контроля.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение потребления электрической энергии.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Основные данные техник по снижению энергопотребления приведены в разделах 3, 4.8.2.

Технологические показатели, получаемые при реализации НДТ, приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Технологические показатели для НДТ

№ п/п	Технологический показатель	Единица измерения	Значение
1	2	3	4
Удельный расход энергии на производство 1 т портландцемента:
1	для заводов сухого способа производства;	кВт·ч/т цемента	110 – 140
2	для заводов мокрого способа производства	кВт·ч/т цемента	100 – 135

Экономия электрической энергии при использовании управления мощностью в зависимости от режимов работы оборудования может достигать 20 – 40 %.

При использовании современных дробилок удельное потребление может быть снижено с 0,9 кВт·ч/тонн до 0,3 кВт·ч/тонн (раздел 4.8.2.).

Применение интенсификаторов помола цемента приводит к снижению удельного потребления от 10 до 30 %.

Кросс-медиа эффекты

Кросс-медиа эффекты отсутствуют. Снижение потребления энергоресурсов приводят к сокращению выбросов в атмосферу.

Технические соображения, касающиеся применимости

Условия применимости основных техник, направленных на снижение потребления электрической энергии приведены в таблице 5.2.

Экономика

Использование энергии (тепловой и электрической) составляет 30 – 40 % от стоимости продукции. Экономическая эффективность внедрения технологии определяется после разработки ТЭО для конкретного предприятия.

Таблица 5.2. Условия применимости основных техник

№ п/п	Метод/оборудование	Применимость
1	2	3
1	Применения систем управления мощностью.	Для всех предприятий
2	Использование помольного и другого оборудования с высокой энергетической эффективностью.	Для вновь строящихся и модернизируемых предприятий
3	Применение высокоэффективных интенсификаторов процесса измельчения материалов.	Для всех предприятий

Движущая сила внедрения

Требования закона. Экономические требования, экономия расходов. Местные условия. Энергетическая эффективность.

5.1.2. Снижение/минимизация расхода тепла путем применения объединенных технических решений

Описание

Количество используемой тепловой энергии может быть снижено путем внедрения и оптимизации различных технологий в печной системе (см. раздел 4.8.1).

1) применение улучшенной и оптимизированной печной системы и плавного, стабильного процесса эксплуатации печи в соответствии с установленными параметрами, используя:

оптимизацию контроля процесса, включая компьютерный автоматический контроль;

современную весовую систему подачи топлива;

расширение (по возможности) теплообменника и декарбонизатора, принимая во внимание конфигурацию существующей печи;

2) рекуперация избытка тепла из печей, особенно из зоны охлаждения, в частности, избыток тепла из зоны охлаждения печи (горячий воздух) или из теплообменника может использоваться для сушки сырьевых материалов;

3) применение соответствующего числа циклонов в соответствии с характеристиками и свойствами сырьевых материалов и используемого топлива;

4) использование топлива с характеристиками, которые оказывают положительное влияние на потребление тепловой энергии;

5) при замене обычного топлива отходами необходимо использовать специально оптимизированную и подходящую печную систему для сжигания отходов;

6) минимизация газового потока в систему байпаса, если печи оснащены такой системой.

Техническое описание

Стандартной технологией для новых заводов считается печная система с многостадийными циклонными теплообменниками в сочетании с декарбонизатором и третичным воздухом.

Методы оптимизации расхода тепловой энергии могут быть применены на различных установках завода, включая:

холодильник:

установка современного клинкерного холодильника со стационарной первичной колосниковой решеткой;

использование колосниковой решетки с низким сопротивлением потоку воздуха для обеспечения его более однородного распределения и эффективного охлаждения;

обеспечение контроля количества охлаждающего воздуха в отдельных секциях решетки;

1) печь:

использование установок с высокой производительностью;

оптимизация отношения длины к диаметру;

оптимизация конструкции печи в соответствии с используемым топливом;

оптимизация системы сжигания топлива;

стабильность параметров эксплуатации;

оптимизация процесса контроля;

использование третичного воздуха;

условия в печи: окислительные, но близки к стехиометрическим;

использование минерализаторов;

снижение подсосов воздуха;

2) декарбонизатор:

малое гидравлическое сопротивление;

однородное распределение сырья в печном пороге;

минимальное образование настылей из-за циркуляции щелочей;

интенсивная декарбонизация сырьевой смеси;

3) теплообменник:

малое гидравлическое сопротивление и высокая степень рекуперации тепла в циклонах;

высокая степень пылеосаждения в циклонах;

однородное распределение сырья в сечениях газоходов;

однородное распределение потоков газа и твердого вещества в двухветвьевых циклонных теплообменниках;

оптимизация количества ступеней циклонов (от трех до шести циклонов в целом);

4) перерабатываемый материал:

низкая влажность сырьевых материалов и топлива;

легкая воспламеняемость топлива с высокой калорийностью;

постоянство питания печи и однородность материала;

постоянство подачи топлива в печь и его однородность мельницы:

полностью автоматизированное управление работой мельниц.

Для печей мокрого способа производства методы оптимизации включают следующее:

снижение влажности обжигаемого сырьевого шлама путем использования разжижителей шлама или заменой природных материалов техногенными (золами, шлаками);

оптимизация конструкции и расположения внутрипечных теплообменных устройств;

отсутствие шламовых или клинкерных колец в печи;

оптимизация системы сжигания топлива;

минимизация подсоса воздуха в головках печей;

минимизация коэффициента избытка воздуха в печи;

стабильность параметров работы печи;

оптимизация процесса контроля;

использование минерализаторов - интенсификаторов процесса обжига.

Для снижения удельного расхода тепла на обжиг клинкера важным фактором является стабильная работа печного агрегата с параметрами, близкими к оптимальным. Это достигается путем:

использования систем автоматического управления технологическим процессом или его отдельными этапами;

оптимизации и стабилизации состава сырьевой смеси, повышением равномерности ее подачи в печь;

оптимизации состава и повышения равномерности подачи в печь топлива;

в случае использования вторичных видов топлива - стабилизации характеристик, равномерности подачи, оптимизации способа ввода и сжигания вторичного топлива в печи.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение потребления тепловой энергии и, как следствие, снижение выбросов.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Технологические показатели, которые могут быть достигнуты при реализации предложенных мероприятий, сведены в таблицу 5.3.

Таблица 5.3. Технологические показатели

№ п/п

Удельный расход тепла на обжиг клинкера, МДж/тонн

Процесс

1	2	3
1	3000 - 4000	Печи сухого способа, многостадийный (от 3 до 6 стадий) циклонный теплообменник и декарбонизатор
2	3100 - 4200	Вращающаяся печь сухого способа, оборудованная циклонными теплообменниками
3	3300 - 5400	Полусухой / полумокрый способ (печь Леполь)
4	до 5000	Длинные печи сухого способа
5	5000 - 6400	Длинные печи мокрого способа

На потребление тепловой энергии влияет производственная мощность. Величины расхода тепла были рассчитаны и определены для печей с производительностью 3000 тонн/сут. Обжиг клинкера в печах с высокой производительностью, например, 5000 тонн/сут. снижает потребление энергии до 100 МДж и даже 200 МДж на тонну клинкера в сравнении с малыми печами производительностью 1500 тонн/с.

В случаях, когда заводы приспособлены и спроектированы специально для использования определенных типов топливных отходов, потребление тепловой энергии находится в пределах 3120 – 3400 МДж/тонн клинкера, но этот уровень потребления также может быть достигнут путем использования оптимизированных и современных печей.

Байпасирование горячих сырьевых материалов и горячего газа ведет к повышению удельного потребления тепловой энергии на 6 – 12 МДж/тонн клинкера на процент байпасированного газа.

Кросс-медиа эффекты

Кросс-медиа эффекты отсутствуют. Снижение потребления энергоресурсов приводит к сокращению выбросов в атмосферу.

Технические соображения, касающиеся применимости

Условия применимости основных техник, направленных на снижение тепловой энергии, приведены в таблице 5.4.

Экономика

Движущая сила внедрения

Требования закона. Местные условия. Энергетическая эффективность. Снижение выбросов.

Описание

Специально подготовленные и переработанные отходы с высокой калорийностью можно использовать в цементной печи взамен обычного ископаемого топлива с учетом их характеристик. Для использования в качестве альтернативного топлива применяются отходы, содержащие твердые или жидкие горючие остатки топлива и (или) биомассы. К таким высококалорийным составляющим отходов относятся такие материалы, как пластик, бумага, картон, текстиль, резина, кожа, дерево и пр.

Таблица 5.4. Условия применимости основных техник

№ п/п	Технологии	Применимость
1	2	3
1	Использование сухого способа производства, оптимизация количества ступеней циклонного теплообменника в соответствии с характеристиками используемых сырьевых материалов	Для вновь строящихся и модернизируемых предприятий и печей
2	Применение печной системы оптимальной конфигурации и стабильного режима работы печного агрегата в соответствии с установленными параметрами путем: - оптимизации системы контроля, включая автоматический компьютерный контроль, и автоматизации управления технологическими процессами; - использование современных систем гомогенизации, дозирования и подачи в печь материалов и топлива	Для вновь строящихся предприятий и модернизируемых печей, а также других печей, когда это возможно
3	Рекуперация избытка тепла из печной системы, особенно из клинкерного холодильника, использование рекуперированного тепла для сушки сырьевых материалов	Для вновь строящихся предприятий и модернизируемых печей, а также других печей, когда это возможно
4	Использование высококалорийного топлива с характеристиками, оказывающими положительный эффект на снижение удельного расхода тепла	Для всех предприятий
5	Минимизация подсосов атмосферного воздуха в печную систему	Для всех предприятий
6	Минимизация газового потока в систему байпаса, если печи оснащены такой системой	Для предприятий сухого способа производства цемента
7	Минимизация влажности сырьевого шлама путем замены части природных компонентов на техногенные материалы и применения разжижителей шлама	Для предприятий мокрого способа производства цемента

Альтернативное сырье обычно приносит в зависимости от источников содержание кремнезема, глинозема и железа, если используемое ископаемое сырье не имеет требуемых уровней в отношении этих элементов.

Техническое описание

Возможность потребления значительного объема отходов в качестве топлива и сырья обуславливает характеристика технологического процесса, протекающего в цементной печи.

Вращающиеся обжиговые цементные печи – наиболее подходящие агрегаты, способные производить экологически чистую утилизацию вредных горючих отходов за счет своих особенных свойств:

высокой температурой материала (до 1450 °C) и газовой среды (до 2000 °C);

значительного времени пребывания газов в горячей зоне - более 7 сек, при температуре выше 1200 °C;

щелочной средой материала в печи при наличии кислой атмосферы;

движение материала и газов в противотоке;

интенсивного контакта между твердыми и газообразными фазами;

нейтрализации за счет жидкой фазы клинкера даже тяжелых металлов и токсичных материалов;

практической безотходности самой цементной технологии;

как правило, наличия в печных установках эффективных пылеуловителей.

Подробное техническое описание видов и принципов использования отходов в качестве топлива дано в разделе 4.9.

Достигнутые экологические выгоды

Выбор и использование отходов, которые могут использоваться в качестве топлива, обусловлены рядом взаимодействующих факторов, главным из которых является снижение выбросов CO, NO_x (если точки ввода отходов являются подходящими и оптимизирована работа печи для сжигания), а также использования природных ресурсов, ископаемого топлива и сырьевых материалов. В области регулирования опасных отходов совместная, проводимая под контролем переработка отходов может обеспечить практичный, экономически эффективный и экологически предпочтительный (по сравнению с размещением на полигоне или сжиганием) вариант.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Диапазон отходов, используемых в качестве альтернативного топлива в цементной печи, значительно варьируется в зависимости от: процесса производства клинкера, режима обжига, состава сырьевых материалов и топлива, способа подачи отходов в производство, используемой технологии очистки отходящих газов, условий управления отходами.

При выборе возможных отходов в качестве потенциального альтернативного топлива следует учитывать помимо технологических параметров также требования существующей системы технического регулирования.

С технологической точки зрения, как правило, для отходов, применяемых в качестве топлива и/или сырьевых материалов для цементной печи, необходимо учитывать калорийность и состав минеральной части. Кроме того, должны учитываться объемы и категории отходов, а также их физический и химический состав, характеристики и загрязняющие примеси. Отходы, которые могут использоваться в качестве топлива в цементной промышленности, являются частью, специально отобранной из отходов, которые обычно предварительно подготавливаются, перерабатываются, например, дробятся, перемешиваются, измельчаются, гомогенизируются и формируются в материал соответствующего качества.

Для целей сжигания в качестве альтернативного топлива отходы используются, как правило, только после проведения предварительных испытаний.

Чтобы гарантировать характеристики отходов, используемых в качестве топлива, требуется система обеспечения качества, включающая отбор и приготовление образцов, анализы и контроль.

В зависимости от типа используемых отходов и их характеристик важным является место подачи отходов в печь, так как это влияет на выбросы из печи. В основном при повышенной температуре воспламенения отходов применяется подача их через главную горелку. Для всех точек подачи температура газов в печи должна поддерживаться не менее 850 C в течение 2 с. Если используются отходы, содержащие более 1 % хлора, то они должны подаваться в зону печи, где температура газов должна поддерживаться не менее 1100 C в течение 2 с.

Для контроля выбросов должно быть установлено дополнительное оборудование. Для обеспечения безопасности окружающей среды, ее качества и соответствия стандартам требуются специальный контроль и соответствующие технические решения.

Характеристики различных типов отходов, используемых в качестве топлива: влажность, калорийность могут оказывать влияние на удельное потребление энергии. Например, низкая калорийность и высокая влажность альтернативного топлива приводят к увеличению удельного потребления тепловой энергии на одну тонну клинкера. Чтобы достигнуть такого же потребления энергии при использовании отходов с низкой калорийностью, требуется их большее количество в сравнении с использованием обычного топлива.

При использовании смеси топлив удельное потребление энергии на одну тонну клинкера изменяется по различным причинам, зависящим от типа топлива, его калорийности. Анализ данных показывает, что калорийность ископаемого топлива (угля) находится в пределах 26 – 30 МДж/кг, мазута – 40 – 42 МДж/кг, а калорийность пластиков колеблется от 17 до 40 МДж/кг. Следует отметить, что калорийность альтернативного топлива изменяется в широком интервале, вплоть до 40 МДж/кг. Калорийность животных отходов, используемых в цементных печах в качестве альтернативного топлива, находится в пределах 14 – 22 МДж/кг.

Отходы, используемые в качестве топлива, могут быть менее дорогими, чем обычное топливо, хотя стоимость будет меняться в зависимости от типа отходов и местных условий. Однако отходы часто проходят предварительную обработку, гомогенизацию до их использования на цементных заводах, что приводит к их удорожанию. К тому же дополнительный контроль и анализы отходов также повышают их стоимость.

С целью снижения вероятности увеличения выбросов вредных веществ при утилизации отходов необходимо применять следующие технические решения:

1) использование соответствующих точек ввода альтернативного топлива в печь с целью обеспечения определенной температуры и времени пребывания отходов в данной зоне, в зависимости от их свойств и конструкции печи;

2) подача альтернативного топлива, содержащего органические компоненты, которые могут улетучиваться, до зоны кальцинирования в зону с необходимой температурой;

3) управление работой печи таким образом, чтобы газы от сжигания отходов находились в контролируемом, гомогенизированном виде даже при наиболее неблагоприятных условиях при температурах более 850 °C не менее 2 С;

4) увеличение температуры газов в зоне печи, где происходит горение отходов, до 1100 °C и выше, если сжигаются опасные отходы с содержанием более 1 % галогенсодержащих органических веществ (выраженные в виде хлора);

5) обеспечение постоянной и стабильной подачи отходов в печь;

6) прекращение сжигания отходов при режиме розжига и охлаждения (пуска и остановки) печи, когда необходимая температура и время пребывания материала в печи не могут быть обеспечены.

7) отбор и контроль качества отходов, используемых в качестве альтернативного топлива и / или альтернативного сырья, особенно в отношении содержания хлора, серы, органических веществ и металлов (в основном более летучих, таких как ртуть, мышьяк, кадмий, сурьма, свинец, таллий, хром, медь и т. д.

При использовании опасных отходов должны соблюдаться меры безопасности, особенно при их предварительной переработке, например, складировании, подаче в производство. Меры безопасности для потенциально самовозгорающихся материалов особенно важны при доставке отходов с предприятий, занимающихся подготовкой и переработкой.

Кросс-медиа эффекты

Технология использования подготовленных и переработанных отходов в качестве альтернативного топлива и сырья снижает затраты и в то же время уменьшает нагрузку на окружающую среду, поскольку ограничивает количество отходов, размещаемых на полигонах или в местах переработки.

При использовании отходов в качестве альтернативного топлива существуют риски увеличения выбросов вредных веществ. Для их минимизации необходимо применять соответствующие технические решения, изложенные в данном разделе.

Технические соображения, касающиеся применимости

Для утилизации отходов требуется разработка нормативно-технической документации, регламентирующей их использование в качестве альтернативного топлива. На сегодняшний день такая нормативная документация в Республике Казахстан отсутствует. После разработки и утверждении таких регламентов для процессов сжигания отходов данная технология может быть применена на цементных предприятиях Казахстана.

Экономика

Данные по стоимости оборудования для подготовки отходов к использованию и модернизации печей для сжигания топливных отходов отсутствуют.

Движущая сила внедрения

Большие запасы отходов. Высокая доля стоимости топлива в себестоимости продукции. Снижение нагрузки на экологию. Большой мировой опыт использования отходов.

5.1.4. Экологический менеджмент

Описание

Система, отражающая соответствие деятельности предприятия целям в области охраны окружающей среды.

Техническое описание

Все действующие СЭМ включают концепцию непрерывного совершенствования, а это означает, что управление окружающей средой – это непрерывный процесс, а не проект, который в итоге подходит к концу. Существуют различные схемы процессов, но большинство СЭМ основано на цикле PDCA (планируй – делай – проверяй – исполняй), который широко используется в других контекстах менеджмента организаций. Цикл представляет собой интерактивную динамическую модель, где завершение одного цикла происходит в начале следующего.

СЭМ может принимать форму стандартизированной или нестандартной ("настраиваемой") системы. Внедрение и соблюдение международно признанной стандартизированной системы, такой как ISO 14001:2015, могут повысить доверие к СЭМ, особенно при условии надлежащей внешней проверки, обеспечивать дополнительную достоверность в связи с взаимодействием с общественностью посредством заявления об охране окружающей среды и механизма обеспечения соблюдения применимого природоохранного законодательства. Однако нестандартизированные системы могут в принципе быть одинаково эффективными при условии того, что они должным образом разработаны, внедрены и проверены аудитом.

Стандартизированные системы (EN ISO 14001:2015) и нестандартизированные системы в принципе применяются к организациям, настоящий документ использует более узкий подход, не считая всех видов деятельности организации, например, в отношении их продуктов и услуг.

СЭМ должна содержать следующие компоненты:

1) обязательства руководства, включая высшее руководство;

2) экологическую политику, которая включает в себя постоянное совершенствование установки посредством менеджмента;

3) планирование и установление необходимых процедур, целей и задач в сочетании с финансовым планированием и инвестициями;

4) выполнение процедур, требующих особого внимания:

структура и ответственность;

набор, обучение, информированность и компетентность;

связи;

участие сотрудников;

документы;

эффективный контроль процесса;

программы технического обслуживания;

готовность к чрезвычайным ситуациям и реагирование;

обеспечение соблюдения природоохранного законодательства;

5) проверку работоспособности и принятие корректирующих мер с уделением особого внимания следующим действиям:

мониторинг и измерение;

корректирующие и превентивные действия;

ведение записей;

6) независимый внутренний и внешний аудит для определения независимо от того, соответствует ли СЭМ запланированным мероприятиям и надлежащим ли образом внедряется и поддерживается;

7) обзор СЭМ и ее постоянную пригодность, адекватность и эффективность со стороны высшего руководства;

8) подготовку регулярного ежегодного экологического отчета и обзор со стороны высшего руководства ("Обзор руководства");

9) валидацию органом по сертификации или внешним верификатором СЭМ;

10) следование за развитием более чистых технологий;

11) рассмотрение воздействия на окружающую среду от возможного снятия с эксплуатации установки на этапе проектирования нового завода и на протяжении всего срока его службы;

12) применение отраслевого бенчмаркинга на регулярной основе (сравнение показателей своей компании с лучшими предприятиями отрасли);

13) систему управления отходами;

14) на установках/объектах с несколькими операторами создание объединений, в которых определяются роли, обязанности и координация операционных процедур каждого оператора установки в целях расширения сотрудничества между различными операторами;

15) инвентаризацию сточных вод и выбросов в атмосферу.

Достигнутые экологические выгоды

Поддерживание и выполнение четких процедур в штатных и нештатных ситуациях и соответствующее распределение обязанностей дают гарантию того, что на предприятии всегда соблюдаются условия природоохранного разрешения, достигаются поставленные цели и решаются задачи. Система экологического менеджмента обеспечивает постоянное улучшение экологической результативности.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Все значительные входные потоки (включая потребление энергии) и выходные потоки (выбросы, сбросы, отходы) взаимосвязанно управляются оператором в кратко- средне- и долгосрочном аспектах с учетом особенностей финансового планирования и инвестиционных циклов. Это означает, например, что применение краткосрочных решений по очистке выбросов и сбросов ("на конце трубы") может привести к долгосрочному повышению потребления энергии и отсрочить инвестиции в потенциально более выгодные решения по защите окружающей среды.

Кросс-медиа эффекты

Методы экологического менеджмента проектируются таким образом, чтобы минимизировать воздействие установки на окружающую среду в целом.

Технические соображения, касающиеся применимости

Компоненты СЭМ, описанные выше, могут быть применены ко всем установкам.

Охват (например, уровень детализации) и формы системы экологического менеджмента (как стандартизованной, так и нестандартизованной) должны соответствовать эксплуатационным характеристикам применяемого технологического оборудования и уровню ее воздействия на окружающую среду.

Экономика

Определение стоимости и экономической эффективности внедрения и поддержания действующей системы экологического менеджмента на должном уровне вызывает затруднения.

Движущая сила внедрения

Система экологического менеджмента может обеспечить ряд преимуществ, например:

уточнение сведений об экологических аспектах предприятия;

улучшение основы для принятия решений;

улучшение мотивации персонала;

дополнительные возможности снижения эксплуатационных затрат и улучшение качества продукции;

улучшение экологической результативности;

снижение затрат, связанных с экологическими нарушениями, невыполнением установленных требований и пр.

5.1.5. Мониторинг

Описание

Организованные выбросы в атмосферный воздух, а также параметры процессов (влажность, температура, О₂, скорость потока) контролируются с использованием периодических или непрерывных методов измерения в соответствии с утвержденными стандартами.

Техническое описание

Тип использованного мониторинга (непрерывные или периодические измерения, частота периодических измерений) зависит от ряда факторов, таких как: природа загрязняющего вещества, экологическая значимость выбросов или ее изменчивость. (см. раздел 4.7).

Достигнутые экологические выгоды

Мониторинг как таковой не имеет экологической выгоды, однако он является предпосылкой для принятия корректирующих мер.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

(см. раздел 4.7).

Кросс-медиа эффекты

Для проведения мониторинга требуются оборудование, вспомогательные материалы и энергия.

Технические соображения, касающиеся применимости

В общем применим. Ограничивается требованиями законодательства Республики Казахстан.

Экономика

Дополнительные затраты на инвестиции и техническое обслуживание.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.6. Шум

Описание

Снижение шума посредством применения технических решений, направленных на изоляцию источников шума.

Техническое описание

Источниками шума являются добыча сырья и его переработка, получение клинкера и цемента, установки дробления, помола и приготовления сырья, цементные печи сами по себе, мельницы для помола цемента, ленточные конвейеры, фильтры, холодильники, такие как рекуператорный холодильник и др.

Шум появляется во всем производственном процессе, начиная со взрыва на карьере до получения конечной продукции. Чтобы снизить уровень шума и предотвратить его распространение на близлежащую территорию, могут быть применены различные технические решения по снижению шума:

выбор подходящего места для шумных операций;

ограждение шумных операций/агрегатов;

виброизоляция производств/агрегатов;

использование внутренней и внешней изоляции на основе звукоизолирующих материалов;

строения для прикрытия эксплуатационного оборудования, перерабатывающего материалы;

звукоизоляция зданий для укрытия любых шумопроизводящих операций, включая оборудование для переработки материалов;

установка звукозащитных стен и/или природных барьеров;

применение глушителей на отводящих трубах, дымососах и газодувок фильтров;

звукоизоляция каналов и вентиляторов, находящихся в звукоизолированных зданиях;

сепарация шумовых источников и потенциально резонансных компонентов, компрессоров и каналов;

использование резиновых щитов при дроблении.

Если вышеупомянутые технические решения не могут быть применены и, если установки, выделяющие шум, невозможно перевести в отдельные здания, например, из-за размера печей и их средств обслуживания, применяются вторичные технические решения. Например, должно быть осуществлено строительство зданий или природных барьеров, таких как растущие деревья и кустарников между защищаемой зоной и источником активного шума, например, печь или площадь склада. Двери и окна защищаемого пространства должны быть плотно закрыты в период эксплуатации шумовыделяющих установок.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение уровня шума.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Нет данных.

Кросс-медиа эффекты

Отсутствуют.

Технические соображения, касающиеся применимости

Технические решения для снижения шума применимы в цементной промышленности (см. раздел 4.5).

Экономика

Дополнительные затраты на инвестиции и техническое обслуживание.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.7. Оптимизация управления производственным процессом

Описание

Технические решения, применяемые для оптимизации производственных процессов с целью снижения входных (энергия, сырье) и выходных потоков (выбросы, сбросы, отходы), улучшения качества выпускаемой продукции, увеличения длительности эксплуатации оборудования путем стабилизации параметров процесса.

Техническое описание

Оптимизация процесса обжига клинкера обычно производится для того, чтобы снизить потребление тепла, улучшить качество клинкера, увеличить длительность эксплуатации оборудования (например, футеровки) путем стабилизации параметров процесса. Снижение выбросов NO_x SO₂и пыли является вторичным эффектом оптимизации. Плавная стабильная работа печи с параметрами, близкими к проектным показателям, является благоприятной с точки зрения снижения всех ее выбросов. Оптимизация включает технические решения типа гомогенизации сырьевой смеси, обеспечение постоянной дозировки угля и улучшение работы холодильника. Чтобы обеспечить устойчивую подачу твердого топлива с минимальными колебаниями, необходимо иметь хороший проект загрузочных бункеров, транспортеров и питателей, таких, как и современную систему весового дозирования топлива.

Снижение выбросов NOх осуществляется снижением температуры пламени и обжига, снижением потребления топлива, обеспечением окислительной среды в печи (см. также раздел 4.1.3).

Контроль содержания кислорода (избыток воздуха) является критическим для контроля выделения NOх. В основном снижение содержания кислорода в холодном конце печи обусловливает снижение количества NOх. Однако это должно быть сбалансировано, чтобы со снижением количества кислорода не увеличивалось содержание СО и SO₂.

Влияние оптимизации процесса обжига на выделение SO₂является наиболее важным для длинных мокрых печей и длинных сухих печей (без подвесного подогревателя).

Избегая нарушений в работе печи, можно избежать проблем с СО при использовании электрофильтров, снизить выделение пыли и снизить выделение любых веществ, адсорбирующихся на частицах пыли, например, металлов. Современная система контроля с быстрой измеряющей и контрольной аппаратурой позволяет повысить контроль причин появления и тем самым снизить вероятность появлений следов СО (см. также раздел 4.1.6).

Контроль и измерение параметров процесса и выбросов являются существенной частью оптимизации контроля и достижения стабильной работы печи.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение температуры пламени и обжига вызывают снижение выбросов NOх. Кроме того, может быть снижено потребление топлива. Предотвращение сбоев режима работы печи приводит к снижению выбросов пыли и СО при использовании электрофильтров.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Снижение выбросов и потребления топлива.

Кросс-медиа эффекты

Сокращение выбросов и расхода топлива.

Технические соображения, касающиеся применимости

Оптимизация управления процессом применима ко всем печам и может включать в себя множество элементов, в том числе от инструктажа/обучения операторов печей до установки нового оборудования, такого как системы дозирования, силосы для гомогенизации, силосы для обжига. Влияние оптимизации технологического процесса оптимизации управления процессом на выбросы SO₂значительно для длинных печей мокрого и длинных печей сухого обжига, но незначительное для печей с предварительным подогревом.

Экономика

Оптимизация печей проводится в основном для снижения эксплуатационных расходов, увеличения производительности и улучшения качество продукции. Эксплуатационные расходы оптимизированной печи обычно снижаются по сравнению с неоптимизированной печью.

Экономия достигается за счет снижения расхода топлива и огнеупоров, уменьшения эксплуатационных расходов и более высокой производительности среди прочих факторов.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

Местные условия.

5.1.8. Технические решения по операциям, связанным с пылевыделением (неорганизованные источники выбросов пыли)

Описание

Снижение неорганизованных выбросов пыли посредством конструктивных и организационно-технических решений.

Техническое описание

Источниками образования неорганизованных пылевых выбросов являются процессы складирования и переработки сырьевых материалов, топлива и клинкера, а также любые транспортные средства, используемые на территории производства. Компактное расположение объектов является наиболее простым способом снижения неорганизованных выбросов пыли. Регулярное и тщательное обслуживание установок всегда приводят к косвенному снижению неорганизованных выбросов пыли благодаря уменьшению подсоса воздуха или предотвращению их негерметичности. Использование автоматических приборов и системы контроля также способствует снижению выбросов пылевидных частиц так же как и постоянная безотказная надежная работа установок.

Различные технические решения для снижения неорганизованных пылевых выбросов, которые могут применяться отдельно или в сочетании друг с другом:

укрытие/капсулирование операций, связанных с пылением, – измельчение, рассев, смешивание;

закрытые конвейеры и элеваторы, сконструированные по закрытой схеме, если неорганизованные выбросы пыли могут иметь место при транспортировке;

уменьшение мест подсоса воздуха или просыпания материала, герметизация установок;

использование автоматических приборов и систем контроля;

обеспечение надежной работы оборудования;

использование передвижных и стационарных пылеочистительных установок:

для предотвращения неорганизованных выбросов пыли в период ремонтных работ необходимо использовать вакуумную систему пылеочистки. При вводе в эксплуатацию нового предприятия должно быть предусмотрено оборудование стационарными вакуумными системами пылеочистки, в то время как на существующих заводах лучше использовать передвижные вакуумные системы пылеочистки в связи с их легкой приспосабливаемостью к условиям производства.

вентиляция и пылеосаждение в рукавных фильтрах:

насколько возможно все материалы должны перерабатываться в закрытых установках, работающих под разряжением. Аспирационный воздух обеспыливается рукавным фильтром до его выхода в атмосферу.

использование закрытых складов с автоматической системой перемещения материала:

клинкерный силос и закрытый полностью автоматизированный склад сырьевых материалов являются наилучшим решением проблемы неорганизованных пылевых выбросов. Такие типы складов оборудованы одним или большим количеством рукавных фильтров для предотвращения образования неорганизованных выбросов пыли при загрузочных и разгрузочных работах;

использование силосов соответствующей емкости, оснащенных индикаторами уровня материала, выключателями, фильтрами, снабженными распределительными воздушными установками в период заполнения силоса.

использование гибких шлангов и рукавов, снабженных системой улавливания пыли, для размещения и распределения материала при погрузке цемента в цементовоз.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение неорганизованных выбросов пыли. Возможно снижение уровня шумового воздействия.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

В зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае.

Кросс-медиа эффекты

Увеличение потребления энергии за счет использования вакуумной системы.

Отсутствие соответствующего обслуживания пылеулавливающих установок может привести к дополнительным выбросам.

Технические соображения, касающиеся применимости

Технические решения могут быть использованы в цементной промышленности.

Экономика

В зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства. Местные условия. Требования к рабочему месту для сохранения здоровья.

5.1.9. Электрофильтры

Описание

Частицы, подлежащие удалению, заряжаются и разряжаются под воздействием электрического поля. Эффективность очистки может зависеть от количества полей, времени пребывания и предшествующих устройств для удаления частиц. Электрофильтры могут быть сухого или мокрого типа в зависимости от метода, используемого для сбора пыли с электродов.

Техническое описание

Электрофильтры генерируют электрическое поле вокруг проходящих частиц в воздушном потоке. Частицы становятся отрицательно заряженными и мигрируют к положительно заряженным осадительным электродам. Эти осадительные электроды за счет периодического встряхивания или вибраций высвобождают осевшую на них пыль, которая падает вниз, в бункер-коллектор. Циклы встряхивания электродов оптимизируются, чтобы минимизировать унос и тем самым довести до минимума пылевынос. Электрофильтры характеризуются их способностью работать при высокой температуре и высокой влажности обеспыливаемых газов.

Качество работы электрофильтров зависит от различных эксплуатационных параметров, приведенных ниже:

влажности газа;

химического состава газа;

скорости газового поток;

распределения частиц по размерам и их химического состава;

электрического сопротивления частиц;

уровня загрузки;

температуры газа;

операций включения-выключения;

напряженности электрического поля;

площади и формы электродов;

концентрации SO₂;

содержание влаги в осаждаемой пыли;

промежуточных или переходных режимов работы.

Работа электрофильтра может быть ухудшена при образовании наростов материала на изоляционном слое электродов и, как следствие, за счет снижения напряженности электрического поля. Это может произойти при наличии большого количества хлора и сульфатов в печи, образующих со щелочными металлами хлориды и сульфаты или высокого содержания общего органического углерода (ООУ) в сырьевых материалах/ сырьевой муке. Хлориды щелочных металлов и ООУ образуют субмикроскопические частицы пыли (0,1 – 1 мкм), имеющие высокое удельное сопротивление (1012 – 1013 ом/см) и образующие слои на электродах и таким образом вызывающие проблему удаления пыли.

Проблемы высокого сопротивления могут быть частично решены за счет впрыскивания воды в холодильник – кондиционер дымовых газов. Другим путем решения этой проблемы является использование рукавных фильтров.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов в атмосферу. Возможность рециркуляции (повторное использование уловленной пыли). Снижение нагрузки загрязняющих веществ, направляемых на окончательную очистку отходящих газов.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Электрофильтры большого размера совместно с системой кондиционирования обеспыливаемых газов при оптимизации режима работы могут снизить среднемесячное пылевыделение до 5 – 15 мг/Нм³(сухой газ, 273 К, 10 % О₂). Проектная эффективность обеспыливания в таких электрофильтрах − выше 99,99 %, поэтому выбросы пыли имеют небольшую величину, всего несколько мг/Нм³. Электрофильтры весьма эффективны для улавливания ультрамелких частиц (<0,5 мкм), придающих частицам способность агломерироваться. Электрофильтры являются мощным и эффективным оборудованием, относительно интенсивно распространенным в технологическом процессе. Существующие электрофильтры часто могут быть усовершенствованы без полной замены, что снижает стоимость работ по модернизации. Эта модернизация может касаться монтажа более современных электродов или автоматического контроля напряжения на старых установках. В дополнение можно улучшить прохождение газа через электрофильтр или установить дополнительные секции. Электрофильтры с выбросами менее 10 мг/Нм³могут быть построены с применением современных средств контроля процесса, высокого напряжения на электродах, соответствующих размеров и необходимого количества полей. Кроме пыли, электрофильтры удаляют вещества, адсорбированные на частицах пыли, такие, как диоксины и металлы при их наличии в пыли. Размер и потребление электрической энергии электрофильтров растут экспоненциально со снижением содержания пыли в очищенном газе. Оптимальная работа электрофильтра зависит от температуры и влажности обеспыливаемого газа. Продолжительность работы электрофильтра может достигать несколько десятилетий при обеспечении всех рекомендуемых условий обслуживания и ремонта. Некоторые части (молотки, подшипники) необходимо регулярно менять после нескольких лет эксплуатации как часть периодического обслуживания и ремонта.

Кросс-медиа эффекты

Могут образоваться хлориды щелочных металлов и сульфатов и ООУ в форме частиц пыли субмикроскопического размера.

Повышается риск увеличения концентрации СО. Потребление электрической энергии увеличивается с повышением эффективности пылеулавливания. При выполнении работ по обслуживанию электрофильтра могут появиться дополнительные отходы. Необходимость утилизации пыли, если она не может быть повторно использована.

Технические соображения, касающиеся применимости

Вследствие их высокой эффективности, низкого гидравлического сопротивления, высокой работоспособности и энергетической эффективности электрофильтры стали наиболее успешными установками для улавливания пыли из отходящих газов вращающихся печей и клинкерного холодильника. Но в настоящее время для новых современных установок устанавливаются рукавные фильтры как для печей, так и для холодильников, в связи с их лучшими экологическими характеристиками (например, относительно высокие выбросы при запуске и остановке печей, а также нарушении работы печей при использовании электрофильтров) и в меньшей степени риском взрыва электрофильтров в случаях высоких концентраций CO.

Электрофильтры могут быть использованы почти в каждой цементной печи для удаления пыли из отходящих газов, газов из системы байпаса и воздуха из колосникового холодильника.

Экономика

Широкий диапазон стоимости зависит от местных производственных условий, стоимости сооружения (являющейся очень значительной) и размера печи и электрофильтра. Стоимость установки и эксплуатации обычно низкая.

Движущая сила внедрения

Требования закона. Требования к рабочему месту для сохранения здоровья. Местные условия.

5.1.10. Рукавные фильтры

Описание

Рукавные фильтры являются самым экологически чистым и эффективным пылеулавливающим оборудованием. Основной принцип работы рукавных фильтров заключается в использовании матерчатой мембраны, которая пропускает газ, но задерживает пыль.

Техническое описание

Различие в конструкции рукавных фильтров состоит в том, что часть фильтрующих элементов состоит из цилиндрических фильтровальных мешков (вертикальная подвеска), а часть – из фильтровальных пакетов, которые обычно устанавливаются горизонтально. Первоначально пыль откладывается частично на поверхности волокон и проникает на всю глубину ткани, но как только поверхностный слой ткани полностью покроется пылью, она сама становится доминирующей фильтровальной средой. Выходящие газы могут проходить из внутренней части рукава наружу, но и в противоположном направлении. Поскольку слой пыли утолщается, сопротивление прохождению газа повышается. Поэтому необходима периодическая чистка фильтровальной среды, для контроля гидравлического сопротивления фильтра. Обычными способами чистки являются периодическая импульсная подача очищенного газа или сжатого воздуха в направлении, обратном обычному потоку газа, механический удар или встряхивание и вибрация. Рукавные фильтры имеют много секций, которые можно индивидуально изолировать в случае выхода из строя рукава; соответственно, фильтрация будет успешной, обеспечивающей адекватное поведение установки, если даже секция будет целиком выведена из эксплуатации. Для этого должен сработать "детектор разрыва рукава", который находится в каждой секции и указывает на необходимость замены мешка, если случилась неполадка. Фильтровальные рукава изготавливают из тканого и нетканого материала. Высокая температура обеспыливаемых газов требует применения более экзотических материалов, чем обычные. Современные синтетические ткани могут выдерживать температуру до 280 ^оС.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов пыли.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Типичная скорость фильтрации находится между 0,5 и 2,0 м/мин. Относительная эффективность обеспыливания может превышать 99,9 %, поэтому при хорошей конструкции и установке рукавных фильтров достигаются выбросы менее 5 мг/Нм³(сухой газ, 273 К, 10 % О₂). Кроме того, рукавный фильтр удаляет вещества, адсорбированные на частицах пыли, такие как присутствующие металлы и диоксины.

Основные характеристики различных рукавных фильтров представлены в разделе 4.1.1.

Кросс-медиа эффекты

Увеличение потребления электроэнергии при повышении эффективности удаления.

Увеличение расхода сжатого воздуха для цикла очистки.

При проведении технического обслуживания могут возникать дополнительные отходы.

При использовании фильтров со спеченными ламелями возможно возникновение шума.

Технические соображения, касающиеся применимости

Данная технология может использоваться в цементной промышленности почти на каждой печи для сбора пыли из печных отходящих газов, пыли из системы байпаса или избыточного воздуха, выходящего из колосникового холодильника. При этом должны учитываться влажность и температура обеспыливаемых газов.

Эффективность рукавных фильтров зависит от различных параметров, таких, как совместимость фильтрующего материала с характеристиками обеспыливаемого газа и пыли, соответствующее термическое, физическое и химическое сопротивление против воздействия гидролиза, кислоты, окисления и температуры процесса. Основным параметром для проектирования фильтра является пропускная способность (объем обеспыливаемого газа). Поэтому классификация фильтров должна осуществляться в зависимости от типа, количества и свойств пыли и газа. Срок службы, потребности в энергии и в обслуживании рукавных фильтров зависит от тепловых и механических нагрузок. Скорость прохождения газа, толщина отложений пыли, пористость и циклы очистки влияют на эффективность удаления пыли. Улучшение работы фильтра, в частности снижение его гидравлического сопротивления ведутся в направлении быстрого определения потенциальной утечки с постоянным контролем с помощью детектора, улучшения системы пылеудаления, повышения срока эксплуатации и снижения стоимости. Циклы очистки и методы очистки фильтрующих материалов оказывают влияние на эффективность фильтра. Объединение рукавных фильтров с циклонами применимо для клинкерного холодильника. В циклоне частицы пыли выделяются от газового потока и осаждаются под действием центробежных сил на стенах циклона, а затем удаляются через отверстие со шлюзовым затвором на дне циклона. Центробежные силы проявляются непосредственно в газовом потоке, входящем по касательной в цилиндрический корпус циклона, или за счет вращения рабочего вентилятора, находящегося в установке (механический центробежный пылеосадитель). В цементной промышленности циклоны объединяются с воздушным теплообменником для снижения температуры и рукавным фильтром (пылеулавливающая камера с рукавным фильтром) для удаления пыли из отходящих газов холодильника. Циклон может снизить концентрацию пыли до 70 % от исходной. В сочетании с воздушным теплообменником и пылеулавливающей камерой с рукавным фильтром достигается высокая очистка, до 99,99 % при низкой концентрации пыли в выбросах, равной 5 − 7 мг/Нм³.

Экономика

Для эффективного пылеосаждения с КПД более 99,99 % при очистке печных отходящих газов инвестиционная стоимость зависит от типа и количества используемых фильтровальных рукавов. Чтобы оптимизировать эксплуатационную стоимость цементных заводов устанавливают оптимальное давление в системе пульсирующего струйного пылеудаления. Нагрузка на фильтр, дифференциальное давление фильтра и система очистки являются тремя главными факторами, оказывающими влияние на снижение стоимости рукавных фильтров. Из-за тесного взаимодействия этих параметров целью является достижение максимально возможных отношений: воздух-обшивка, наименьшие значения дифференциального давления и более низкое давление воздуха для очистки.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

Экономия ресурсов.

5.1.11. Гибридные фильтры

Описание

Комбинированные методы очистки посредством применения одновременно двух и более из вышеуказанных методов очистки для достижения максимального эффекта. Выбор методов очистки для комбинирования зависит от особенностей промышленных выбросов и используемого технологического оборудования.

Техническое описание

Гибридные фильтры представляют собой объединение электрофильтров с рукавными фильтрами в одном устройстве. Они в основном являются результатом модернизации существующих электрофильтров, они позволяют повторно использовать часть старого оборудования.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов в атмосферный воздух.

Снижение использования воды в сравнении с электрофильтром.

Сниженное количество производственных потерь/отходов в сравнении с рукавным фильтром.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Среднесуточные показатели выбросов пыли гибридных фильтров, установленных на печах, находятся в пределах от <10 до 20 мг/Нм³(см. раздел 4.1.2.1). Однако выбросы пыли менее 10 мг/Нм³достигаются при хорошем уходе за рукавными фильтрами.

Кросс-медиа эффекты

Риск взрыва возникает в случае высокой концентрации CO.

При проведении технического обслуживания могут возникать дополнительные отходы.

Технические соображения, касающиеся применимости

Технические решения применимы в цементной промышленности.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.12. Охлаждение зоны горения (пламени) для снижения выбросов NOx

Описание

Охлаждение зоны горения может быть достигнуто путем инжекции.

Техническое описание

Достигнутые экологические выгоды

Снижение NO_x в зоне горения.

Снижение выбросов NO_x.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Степень снижения/ эффективность могут быть достигнуты от 10 до 35 %. Диапазон выбросов может достигать <500 – 1000 мг/Нм³(среднегодовые значения), но большинство печей ЕС (около 80 % существующих печей, работающих в 2020 г.) должны применять методику SNCR для достижения среднесуточных значений выбросов <500 – 800 мг/Нм³.

Кросс-медиа эффекты

Требуется дополнительное тепло для испарения воды, что вызывает небольшое увеличение выбросов СО₂(примерно 0,1 – 1,5 %) в сравнении с общим количеством выделяющегося СО₂из печи.

Энергетическая эффективность процесса обжига снижается. Впрыскивание воды может снизить выход клинкера и оказать влияние на его качество.

Технические соображения, касающиеся применимости

Охлаждение пламени может применяться на всех типах печей, используемых в производстве цемента.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.13. Горелки с низким образованием NO_x

Описание

Техническое решение основано на принципах снижения пиковой температуры пламени. Смешивание воздуха и топлива снижает доступность кислорода и как следствие пиковую температуру пламени, тем самым замедляя процесс превращения содержащегося в топливе азота в NO_x и образования термических NOx при сохранении высокой эффективности сгорания топлива.

Техническое описание

Конструкции горелок с низким выделением NO_x (непрямое сжигание) различаются в деталях, но в большинстве конструкций топливо и воздух подаются в печь через коаксиальные трубы. Количество первичного воздуха снижается до 6 – 10 % от требуемого по стехиометрии для горения (обычно 10 – 15 % в традиционных горелках). Осевой воздух подается с большой скоростью через внешний канал. Уголь вдувается через центральную трубу или средний канал. Третий канал используется для вихревого воздуха. Закрутка воздуха осуществляется специальными лопатками, расположенными вблизи сопла горелки.

Эффект этой конструкции горелки заключается в очень быстром воспламенении топлива, особенно при наличии в топливе летучих соединений, недостатке кислорода в атмосфере, что ведет к снижению образования NO_x.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов NO_x.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Сокращение выбросов NO_x до 35 % достижимо при успешных установках, и сообщалось о уровнях технологических показателей выбросов около 500 – 1000 мг/Нм³(среднесуточное значение), но большинство печей ЕС (около 80 % существующих печей, эксплуатируемых в 2020 г.) должно применять метод SNCR для достижения среднесуточных значений выбросов < 500 – 800 мг/Нм³.

Кросс-медиа эффекты

Отсутствуют.

Технические соображения, касающиеся применимости

Горелки с низким выделением NO_x применимы на всех вращающихся печах, в том числе и на печах с декарбонизатором. Однако применение указанных горелок не всегда сопровождается снижением выбросов NO_x. Установка горелки должна быть оптимизирована. Если первоначальная горелка работает с малым процентом первичного воздуха, горелка с низким выделением NO_x будет иметь предельный эффект.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.14. Сжигание топлива в средней части печи для снижения выбросов NOx

Описание

Снижение выбросов NO_x путем создания восстановительной зоны сжиганием кускового топлива.

Техническое описание

В длинных печах мокрого и сухого способа производства создание восстановительной зоны сжиганием кускового топлива может снизить выбросы NO_x. Поскольку в длинных печах нет свободного доступа в зоны с температурой выше 900 – 1000 ^оС, система сжигания топлива в середине печи устраивается таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи в нее отходов, которые нельзя подать через основную горелку (например, шины).

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов NO_x.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Имеющиеся установки по утилизации отходов в средней части печи обеспечивают снижение выбросов NO_x на 20 – 40 %.

Кросс-медиа эффекты

Скорость сжигания отработанного топлива может привести к выгоранию цепей или повлиять на качество продукции.

Технические соображения, касающиеся применимости

Установки по сжиганию топлива в средней части печи могут быть применены для любых вращающихся печей. Скорость сжигания топлива может быть критической. Если сжигание медленное, то создается восстановительная зона обжига, которая оказывает влияние на качество продукции. Если же горение топлива происходит достаточно быстро, соответствующий участок зоны цепной завесы перегревается и в результате этого цепи выгорают. Температурный уровень в печи исключает использование вредных отходов, содержащих более 1 % хлора.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

Описание

Снижение температуры в зоне спекания посредством добавления минерализаторов.

Техническое описание

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов NO_x.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Снижение выбросов NO_x может достигать 10 – 15 %, но сообщалось и о снижении выбросов свыше 50 %.

Кросс-медиа эффекты

Чрезмерное добавление фторида кальция может привести к увеличению выбросов HF.

Снижение потребности в энергии.

Добавки могут повлиять на качество конечного продукта.

Технические соображения, касающиеся применимости

Это техническое решение может применяться в любых вращающихся печах.

Экономика

Зависит от стоимости минерализаторов.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.16. Оптимизация процесса обжига для снижения выбросов NOx

Описание

Снижение выбросов NO_x путем оптимизации процесса обжига.

Техническое описание

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов NO_x.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

При осуществлении оптимизации процесса обжига выбросы NO_x могут варьироваться от 500 до 1000 мг/Нм³.

Кросс-медиа эффекты

Снижение потребности в энергии.

Технические соображения, касающиеся применимости

Показатели выбросов зависят от качества сырьевых материалов (обжигаемость сырьевой смеси) и конструкции печной системы.

Экономика

Стоимость зависит от целей оптимизации процесса.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.17. Постадийное сжигание топлива

Описание

Снижение выбросов NO_x путем постадийного сжигания топлива в сочетании с декарбонизатором и использования оптимизированной топливной смеси.

Техническое описание

Цементная печь отличается от традиционных местом подачи топлива в печь, распределением путей подачи топлива, печного питания и третичного воздуха, а также геометрической конфигурацией.

Достигнутые экологические выгоды

Выделения СО и SO₂могут увеличиться, если процесс сжигания топлива в декарбонизаторе происходит не полностью, а попытка повысить эффективность этого процесса сопровождается возможным увеличением количества выбросов СО и засорением декарбонизатора.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

В некоторых случаях в специфических условиях с различным количеством стадий сжигания топлива возможно снижение NO_x на 50 %. Однако трудно гарантировать такой уровень снижения, поскольку одновременно необходимо ограничить выбросы СО.

Кросс-медиа эффекты

Отсутствуют.

Технические соображения, касающиеся применимости

Технология стадийного горения может быть использована только в печах, оборудованных декарбонизатором. Если печи не имеют декарбонизатор, необходима существенная модификация циклонных теплообменников.

Печи с декарбонизатором позволяют создать независимо друг от друга окислительную/восстановительную среду в печи и декарбонизаторе. Инжекция части топлива может привести к снижению выбросов NO_x.

Печи с циклонным теплообменником без декарбонизатора позволяют снизить выбросы NO_x, однако при этом могут увеличиться выбросы SO₂и летучих органических соединений из-за восстановительной среды. Эти выбросы должны постоянно контролироваться.

Экономика

Инвестиционная стоимость установок стадийного сжигания топлива на печах с декарбонизатором зависит от конструкции существующего декарбонизатора.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.18. Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота (SNCR)

Описание

Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота (SNCR) применяется для снижения выбросов NO_x.

Техническое описание

Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота включает инжекцию водного раствора аммиака (до 25 % NH₃), водных растворов соединений аммиака или мочевины в дымовые газы для восстановления NO до N₂. Оптимальный температурный интервал протекания реакции – 830 – 1050 ^оС при обеспечении достаточного времени контакта восстанавливающего агента с дымовыми газами.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов в атмосферу.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Снижение количества NOx на 30 − > 50 % (мольное соотношение NH₃: NO₂от 0,5 до 0,9) и количества среднесуточных выбросов NOx в пределах < 350 – 500 мг/Нм³.

При объединении интегрированных первичных технических мероприятий с высокоэффективной технологией селективного некаталитического восстановления достижимо среднесуточное снижение выбросов оксидов азота на 80 – 90 % с концентрацией менее 500 мг/Нм³при начальной ее величине 2000 мг/Нм³.

Кросс-медиа эффекты

При использовании раствора аммиачной воды как восстанавливающего реагента может произойти проскок аммиака и выделиться непрореагировавший аммиак. Могут появиться выбросы закиси азота N₂O, концентрация находится в пределах 1 – 5 мг/Нм³, что примерно равно пределу их обнаружения. Дополнительно может увеличиться выброс оксида углерода СО, если произошло впрыскивание восстанавливающего реагента до смесительной камеры декарбонизатора на поверхность, где происходит горение топлива.

Дополнительное тепло для испарения воды восполняется теплом реакции восстановления оксидов азота, которая приводит к небольшому увеличению выбросов СО₂. Транспортировка и складирование растворов аммиака являются потенциально опасными для окружающей среды и требуют некоторых дополнительных технических решений для обеспечения безопасности. Также требуется предусмотреть проблемы, связанные с производством аммиака, его транспортировкой, получением водного раствора и разбавлением этого раствора.

При использовании мочевины как восстанавливающего реагента главными конечными продуктами являются аммиак и диоксид углерода. Количество образующегося N₂O из мочевины значительно выше, чем из раствора аммиака. Образование оксидов азота из мочевины изменяется с температурой. Исследования показывают, что наибольшее снижение NOx и максимальное образование N₂O имеют место в том же температурном интервале. Изоциановая кислота в основном гидролизуется с образованием аммиака и оксида углерода. Использование мочевины приводит к бòльшим выбросам оксида углерода (СО), чем при использовании аммиака.

Технические соображения, касающиеся применимости

Технология SNCR применима для любых вращающихся печей. Место инжекции различается с изменением типа печи. В длинных печах мокрого и сухого способа очень трудно получить нормальную температуру и необходимое время пребывания. Риск относительно хранения аммиака снижается складированием 25 % водного раствора аммиака.

Экономика

Стоимость зависит от применяемых правил складирования аммиачной воды. Эксплуатационная стоимость определяется стоимостью инжектируемого аммиака.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.19. Селективное каталитическое восстановление оксидов азота (SCR)

Описание

Селективное каталитическое восстановление оксидов азота (SCR) применяется для снижения выбросов NO_x.

Техническое описание

В технологии SCR NO и NO₂восстанавливаются до N₂с помощью NН₃и катализатора при температуре около 300 – 400 ^оС. В цементной промышленности в основном рассматриваются две системы: установка с низким пылевыделением между системой обеспыливания и дымовой трубой и высоким пылевыделением – между теплообменником и системой обеспыливания. Установка системы с низким пылевыделением требует повторного подогрева отходящих газов после их обеспыливания, что сопровождается дополнительными затратами на энергию и потерями давления. Система с высоким пылевыделением газов более предпочтительна по техническим и экономическим показателям. Эта система не требуют дополнительного подогрева, так как температура газов на выходе из теплообменника обычно достаточно высокая для работы с применением SCR технологии.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов NOх.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Эффективность удаления NO_х составляет от 50 до более чем 99 % (в сочетании с другими методами очистки – пылеулавливающее оборудование).

Кросс-медиа эффекты

Потребность в электроэнергии может увеличиться из-за внутренней системы обеспыливания реактора SCR и дополнительных потерь давления.

Системы выхлопных газов с низким содержанием пыли требуют повторного нагрева выхлопных газов после обеспыливания, что может вызвать дополнительные затраты энергии и потери давления.

Катализаторы должны быть переработаны или утилизированы.

Технические соображения, касающиеся применимости

Высокая запыленность газов требует высокой механической прочности катализатора, более широких каталитических возможностей, чем обычно при использовании его в технологии с низкозапыленными газами, чтобы предотвратить его закупорку и потерю активности. Соответствующий химический состав катализатора оценивается по этим трем показателям. К тому же из-за размеров камеры и количества используемых слоев катализатора необходимо иметь достаточное пространство для размещения установки SCR.

Экономика

Стоимость использования технологии SCR зависит от мощности завода и эффективности снижения NО_х. Технология SCR в отличие от технологии некаталитического снижения выбросов оксидов азота доминирует по инвестициям, которые в 4 – 9 раз выше инвестиций технологии некаталитического снижения. Использование катализатора увеличивает эксплуатационные расходы. К тому же потребление энергии существенно выше из-за падения давления и необходимости применения сжатого воздуха для чистки катализатора.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

Реализация SCR технологии может обеспечить большую эффективность снижения NО_х с одновременным снижением выбросов других загрязнителей, например, аммиака из сырьевых материалов.

5.1.20. Добавление сорбента

Описание

Вторичные методы контроля выбросов, применяемые в цементной промышленности, включают в себя добавление сорбента в сырьевой материал или введения сорбента в газовый поток.

Техническое описание

Сорбент добавляется в сырьевой материал (добавка гидратной извести) или инжектируется в газовый поток. Добавление гидратной извести имеет дополнительные преимущества в том, что кальцийсодержащие добавки образуют продукты, которые могут непосредственно участвовать в процессе обжига клинкера.

Оптимальная температура для добавления гидратной извести находится в пределах 350 – 450 ^о С и ниже 150 ^оС, если газ содержит повышенное количество влаги. Наиболее удобным местом подачи гидратной извести в цементную печь являются верхний циклон теплообменника или газоход отходящих газов. В качестве альтернативы может рассматриваться процесс, когда гидратная известь подается в сырьевую мельницу совместно с сырьевыми компонентами или добавляется в питатель печи. Гидратная или гашеная известь (Са(ОН)₂), быстрообожженная негашеная известь (СаО) или активированная зола-унос с высоким содержанием СаО инжектируются в отходящие газы при температуре, близкой к точке росы, что обеспечивает более предпочтительные условия для связывания SO₂. В цементной печной системе эта температура наиболее характерна для участка между сырьевой мельницей и пылеосадителем. Гидратная известь реагирует с SO₂в верхнем циклоне и выносится в виде пыли в систему пылеулавливания, откуда возвращается в установку для одновременной сушки и помола сырья. Факторами, ограничивающими эффективность снижения выбросов, являются малое время пребывания газа в верхнем циклоне (примерно две секунды) и высокое, более 30 %. содержание СО₂в отходящих газах.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов в атмосферу.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Степень снижения SO₂добавкой гидратной извести определяется уровнем начального содержания SO₂и характеристиками отходящих газов с одной стороны и концентрацией серы в процессе цикличного кругооборота, характерном для конкретного завода, с другой стороны. Снижение SO₂на 60 – 80 % может быть достигнуто инжекцией абсорбента в циклонный теплообменник. При начальном уровне SO₂выше 400 мг/Нм³теоретически возможно достичь технологических показателей выбросов в 100 мг/Нм³. При начальной величине SO₂в пределах 1200 мг/Нм³требуется значительное количество адсорбента, что повышает стоимость процесса. Более того, высокая начальная концентрации серы приводит к нарушению процесса из-за образования отложений в области обжига. Поэтому при применении этой технологии могут появиться риск циркуляции серы и связанная с этим нестабильность работы печи при высоком уровне серы, возвращаемой в печь.

Кросс-медиа эффекты

Интенсивная инжекция извести влияет на качество сырьевой смеси.

Технические соображения, касающиеся применимости

Добавка адсорбента применима для всех печей, хотя в основном используется в печах с запечными теплообменниками.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.21. Мокрый скруббер

Описание

Удаление газообразных веществ из потока отходящего газа и технологического отходящего газа, основанного на поглощении загрязняющих веществ из газа жидкостью.

Техническое описание

Мокрый скруббер – это традиционно применяемая технология для десульфуризации газов на тепловых электростанциях, работающих на угле. Для снижения выбросов SO₂при производстве цемента технология мокрого скруббера находится на стадии разработки процесса. Технология мокрого скруббера основана на следующей химической реакции:

SO₂+ ½ O₂+ 2H₂O + CaCO₃→ CaSO₄•2H₂O + CO₂

SO₂абсорбируется жидким шламом, который распыляется в распылительной башне. В качестве абсорбента используется карбонат кальция. Система мокрого скруббера обеспечивает высокую эффективность улавливания водорастворимых кислых газов, включая их десульфуризацию (FGD-процесс) с наименьшим количеством твердых отходов. Эта технология предполагает использование значительных объемов воды с последующей необходимостью очистки сточных вод.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов в атмосферу.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Снижение выбросов SO₂может достигать более 95 %.

Кросс-медиа эффекты

Увеличение потребления энергии.

Увеличение отходов производства при десульфуризации газов, обслуживании установки может образовать дополнительные отходы.

Увеличение выбросов СО₂(см. химическую реакцию, приведенную выше).

Увеличение потребления воды и увеличение риска загрязнения воды.

Увеличение эксплуатационных расходов.

Замена природного гипса искусственным гипсом (FGD-гипс).

Технические соображения, касающиеся применимости

Мокрый скруббер пригоден для всех типов печей с соответствующей достаточно высокой величиной выбросов SO₂, обеспечивающей производство гипса.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.22. Снижение выбросов оксида углерода и проскоков СО

Описание

Снижение выбросов СО путем использования сырьевых материалов с низким содержанием органического вещества и топлива с низким отношением количества углерода и исключения проскоков СО₂путем регулирования процесса горения, качества топлива и систем подачи топлива.

Техническое описание

Отходящие печные газы или газы, выходящие из сырьевых мельниц, содержат, кроме СО₂, N₂, паров воды и кислорода, в несколько меньшем количестве NO и SO₂, а также СО. Выбор, когда это возможно, сырьевых материалов с низким содержанием органического вещества снижает выбросы СО. Когда в результате неполного сгорания топлива появляется оксид углерода, улавливание выбросов становится менее эффективным. Поэтому при работе установки соблюдается тенденция ограничения выделения СО из печи. Улучшение сжигания, оптимизация и качество топлива, характеристики горелки и ее конфигурация, конструкция печи, температура горения и время пребывания топлива в печи – все это может снизить выбросы СО.

Проскок СО

Выделения пыли из-за проскока СО могут увеличиваться при использовании электрофильтров и в некоторых случаях гибридных фильтров. Из соображений безопасности электрофильтры должны быть выключены при появлении СО в отходящих газах.

Чтобы снизить время отключения электрофильтра, необходимо выполнить следующие мероприятия:

Дать объективную оценку ситуации и выявить основные причины, влияющие на появление СО, а именно:

нарушение режима обжига;

высокий уровень СО из-за высокого содержания органических соединений в сырьевом материале;

нарушения в питании печи топливом;

нарушения процесса сжигания топлива.

Сравнить текущую и оптимальную ситуацию, установить приоритеты.

Оптимизировать процесс, обеспечить анализ системы, надежности и скорости технических решений.

Чтобы идентифицировать причины и направление действия, а также разработать необходимые технические решения, требуется следующая информация:

информация о наличии, надежности и динамике поведения анализируемого оборудования;

информация о статистике появления СО;

информация об используемом топливе, системе подачи топлива и процессе.

Для того, чтобы контролировать уровень СО в печи, используется автоматический измеритель для постоянного контроля СО в отходящих газах. Это техническое решение нуждается в оптимизации для того, чтобы обеспечить необходимое отключение электрофильтров. Идеальная система контроля СО имеет короткое время отклика и должна быть расположена близко к источникам выделения СО, таких как выход из циклонного теплообменника или из печи в случае применения мокрого способа производства. Необходимо учитывать время на анализ, включая время отбора пробы. Идеально это время не должно превышать 20 – 30 сек (время запаздывания анализа). Для сокращения времени отключения электрофильтра необходимо учитывать тенденции изменения СО на основе ранее полученной, накопленной и проанализированной информации. Время запаздывания при контроле СО может быть снижено увеличением количества образцов, сокращением расстояния от точки отбора пробы до анализатора, снижением объема анализируемой пробы и быстрым электронным описанием сигнала. Быстрое определение состояния системы можно обеспечить в течение менее 3 секунд, но имеется ограничение для газов с большим количеством пыли. Необходимы также постоянный уход и калибровка режима работы прибора. Возможность анализатора такова, что имеется соответствующий критический диапазон показаний, при котором можно определять компоненты: до 5 % для СО и 3 % для СН₄. Если появление СО не может быть предотвращено, любые воспламеняющиеся источники, особенно оборудование с высоким напряжением (электрофильтры) требуют специального внимания. Другим источником, который потенциально может привести к возгоранию или взрыву в системе пылеочистки, может быть трение твердых тел или вентилятор.

Критическими параметрами считаются присутствие в газах более 8 % СО или СН₄в присутствии более 6 % О₂. Фактически при проскоке СО рост его концентрации в газах происходит очень быстро и может достичь критического значения еще до осуществления анализа, хотя и в этом случае система должна поднять тревогу. Поэтому уровень срабатывания системы отключения и сигнализации должен быть настроен значительно ниже критического, в добавок он зависит от концентрации СН₄и Н₂, особенно при использовании природного газа в качестве топлива.

Отключение электрофильтров происходят в основном на стадии пуска − остановки печи. Для безопасной работы и защиты электрофильтра газоанализатор должен работать постоянно на всех стадиях процесса. Время отключения электрофильтра на заводе может быть снижено использованием дублирующей системы.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение риска взрыва, проскока СО, выбросов СО и пыли.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Выбросы пыли могут появиться из-за проскока СО.

СО может быть обнаружено в проходящих газах при концентрации до 0,1 % с дополнительным количеством СО, порождаемым углеродом, содержащимся в сырьевых материалах (см. раздел 4.1.8).

Кросс-медиа эффекты

Выбросы пыли могут появиться из-за проскока СО.

Технические соображения, касающиеся применимости

Технические решения для снижения проскоков СО могут применяться на всех типах печей.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.23. Выбросы органических углеводородов

Описание

Снижение выбросов летучих органических соединений достигается путем контроля качества используемых сырьевых материалов (содержание ЛОС).

Техническое описание

При нормальных обстоятельствах выбросы летучих органических соединений в основном небольшие, но могут повыситься в связи с наличием их в сырьевых материалах, используемых на заводе. Природные сырьевые материалы или отходы с высоким содержанием летучих органических соединений по возможности не выбираются, но если при использовании они подаются в печь как обычно через питатели, то топливо с высоким содержанием галогенов не должно использоваться как вторичное топливо.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов ЛОС.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Нет данных.

Кросс-медиа эффекты

Отсутствуют.

Технические соображения, касающиеся применимости

Технические решения применимы ко всем цементным печам.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.1.24. Производственные потери / отходы

Описание

Снижение производственных потерь путем утилизации уловленной пыли в технологический процесс, если это применимо и целесообразно.

Техническое описание

Собранная пыль может быть возвращена в производственный процесс. Возврат пыли может производиться напрямую в печь либо совместно с питанием печи сырьевой смесью (в этом случае лимитирующим фактором является концентрация щелочных металлов), либо смешением с цементом. Альтернативное использование может быть предложено для материалов, которые нельзя возвращать в процесс.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение количества отходов, появившихся в процессе производства, снижает расходы сырьевых материалов.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Содержание металлов в собранной пыли является лимитирующим фактором для ее использования в качестве сырьевого материала и может оказать негативное влияние на выбросы металлов.

Дополнительным лимитирующим фактором является содержание хлора в собранной пыли, а ее возврат в производственный процесс (подача в печь или смешение с цементом) должен быть адаптирован к требованиям качества продукции.

Кросс-медиа эффекты

Нет данных.

Технические соображения, касающиеся применимости

Вторичное использование производственных отходов в принципе применимо в цементной промышленности.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.2. Техники, которые рассматриваются при выборе НДТ, производстве извести

5.2.1. Оптимизация процесса управления

Описание

Снижение расходных показателей и процесса обжига и снижения воздействия на окружающую среду путем оптимизации систем управления процессом.

Техническое описание

Оптимизация системы автоматического управления процессом, используемой на большинстве стадий технологического процесса производства извести. Поддержание близкими к оптимальным значениям параметров, контролирующих работу печи, способствует снижению всех расходных показателей процесса обжига извести и выбросов. Это среди прочего снижает количество остановок и нарушений режима работы печи. Системы менеджмента могут действовать таким образом, чтобы обеспечить хорошие условия эксплуатации и мониторинг их соблюдения.

Достигнутые экологические выгоды

Отсутствуют.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Зависят от поставленных при оптимизации задач.

Кросс-медиа эффекты

Мероприятия по оптимизации контроля технологического процесса положительно влияют на энергопотребление и выбросы.

Технические соображения, касающиеся применимости

В разной мере пригодны на всех известковых печах.

Полная автоматизация производственного процесса, так как ее невозможно увязать с качеством получаемой извести.

Экономика

В зависимости от поставленных при оптимизации задач.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.2.2. Снижение расхода электроэнергии на обжиг при производстве извести

Описание

НДТ для минимизации расхода электроэнергии являются:

использование систем управления потреблением электроэнергии;

использование карбонатной породы с оптимальной гранулометрией;

использование высокоэффективного помольного оборудования и другого оборудования, основанного на использовании электроэнергии.

Техническое описание

Энергосбережение может быть реализовано на всех технологических этапах производства извести.

Для основных процессов, включающих в себя подготовку сырьевых материалов, обжиг и измельчение, возможно применение систем управления мощностью, включая устройства плавного пуска. Экономия электрической энергии при использовании управления мощностью в зависимости от режимов работы оборудования может достигать 20 – 40 %.

Основными направлениями применения систем управления мощностью являются:

привод вращающейся печи;

привод дымососов и вентиляторов;

привода других электродвигателей используемого оборудования.

Внедрение регулируемых приводов не только повышает энергоэффективность, но и позволяет в полной мере автоматизировать процесс производства извести. Автоматизация технологических процессов, кроме снижения электропотребления, приводит к экономии топлива и повышению качества выпускаемого продукта.

Замена устаревшего помольного и классифицирующего оборудования на современные устройства позволяет существенно снизить электропотребление и одновременно повысить качество подготовки сырьевых материалов и готовой продукции.

Для измельчения до более крупного материала используют молотковые мельницы. Для получения более мелкого материала используют шаровые и кольцевые мельницы, валки высокого давления в сочетании с дезагломераторами. Низкий уровень энергопотребления имеют ударно-центробежные мельницы.

Снизить энергопотребление позволяет использование оптимального гранулометрического состава для имеющейся конфигурации оборудования.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение потребления электрической энергии влечет за собой снижение выбросов.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Обжиг

Расход электроэнергии при обжиге складывается из энергопотребления погрузочно-разгрузочных транспортеров, скиповых подъемников, приводов печей, приводов холодильников, дымососов, очистительного оборудования.

Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести печами разного типа (конструкции) приведен в таблице 5.5.

Кросс-медиа эффекты

Кросс-медиа эффекты, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду, отсутствуют. Снижение потребления энергоресурсов приводит к сокращению выбросов в атмосферу.

Технические соображения, касающиеся применимости

Применима для всех предприятий.

Таблица 5.5. Удельный расход электроэнергии

№ п/п	Тип печи	Удельный расход электроэнергии на производство 1 т извести, кВт.ч/т
№ п/п	Тип печи	мин.	макс.
1	2	3	4
1	Шахтные печи пересыпные	7	22
2	Двухшахтные регенеративные	22	40
3	Вращающиеся с запечным подогревателем	22	58
4	Длинные вращающиеся печи	20	60

Экономика

Использование энергии составляет существенную долю в стоимости продукции. Экономическая эффективность внедрения выбранной технологии определяется после разработки ТЭО для конкретного предприятия.

Движущая сила внедрения

Требования закона. Местные условия. Энергетическая эффективность. Снижение выбросов.

5.2.3. Снижение расхода тепла на обжиг при производстве извести

Описание

Снижение расхода тепла на обжиг достигается применением комплекса следующих мероприятий:

оптимизацию контроля процесса, включая компьютерный автоматический контроль;

рекуперацию тепла отходящих газов (если это возможно);

современную весовую систему подачи топлива;

2) использование топлива с характеристиками, которые оказывают положительное влияние на расход тепла на обжиг (при замене природного топлива на топливные отходы необходимо использовать подходящие печи и горелки, оптимизированные для сжигания отходов);

3) ограничение коэффициента избытка воздуха.

Техническое описание

В зависимости от конструкции печи применяются различные методы снижения расхода тепловой энергии. Способы оптимизации расхода тепловой энергии применяются на различных установках завода, включая:

1) печь

внутренние огнеупорные устройства для улучшения теплообмена и минимизации расслоения;

установка теплоизоляции для минимизации теплопотерь стенками;

снижение подсосов воздуха уплотнением головки и загрузочного конца печи;

регулярная очистка желобов;

2) управление режимами печи:

системы автоматизированного контроля тяги в головке печи, избытка воздуха, расхода топлива, оборотов печи;

системы наблюдения за ключевыми параметрами процесса;

3) система сжигания топлива:

использование эффективных регулируемых горелок, соответствующих температурному профилю получения продукции;

"он-лайн" мониторинг горения и коэффициента избытка воздуха;

контроль горения при анализе дымовых газов;

использование гибкой системы сжигания топлива, позволяющей смешивать топливо с отходами;

4) контур дымовых газов:

рекуперация тепловой энергии (где возможно);

5) теплообменник:

снижение потерь давления в теплообменнике;

6) холодильник:

применение эффективного холодильника, позволяющего усреднять распределение воздуха и выгрузку извести;

7) контроль материалов:

регулярный отбор топлива и материалов для контроля их соответствия условиям процесса;

для контроля гранулометрии и повторного грохочения установка надежного весового/измерительного оборудования.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение потребления тепловой энергии и как следствие снижение выбросов.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Технологические показатели, которые могут быть достигнуты при реализации предложенных мероприятий, сведены в таблицу 5.6.

Таблица 5.6. Технологические показатели

№ п/п	Тип печи	Потребление тепловой энергии, ГДж/т ^*
1	2	3
1	Длинные вращающиеся печи	6,0 – 9,0
2	Вращающиеся с запечным теплообменником	5,1 – 7,8
3	Кольцевые шахтные	3,3 – 4,9
4	Шахтные пересыпные	3,4 – 4,7
5	Прочие конструкции	3,5 – 7,0

* на энергопотребление влияют вид продукции, ее качество, условия технологического процесса и качество сырья.

Кросс-медиа эффекты

Кросс-медиа эффекты, оказывающее негативное воздействие на окружающую среду, отсутствуют. Снижение потребления энергоресурсов приводит к сокращению выбросов в атмосферу.

Технические соображения, касающиеся применимости

Применима для всех типов предприятий.

Экономика

Движущая сила внедрения

Требования закона. Местные условия. Энергетическая эффективность. Снижение выбросов.

5.2.4. Использование отходов в качестве альтернативного топлива при производстве извести

Описание

Специально подготовленные и переработанные отходы с высокой калорийностью можно использовать в известеобжигательных печах взамен обычного ископаемого топлива с учетом их характеристик.

Для использования в качестве альтернативного топлива применяются отходы, содержащие твердые или жидкие горючие остатки топлива, отходы нефти, твердые производные топлива, растворители и жидкие продукты переработки нефти, пластики (за исключением поливинилхлорида) и (или) биомассы. Уровень замещения традиционного топлива может составлять от нескольких процентов до полного замещения [2].

Техническое описание

Отходы, которые могут использоваться в качестве топлива, можно использовать во вращающихся печах, кольцевых шахтных печах, регенеративных печах с параллельным потоком и печах другой конструкции. Выбор типа печи зависит от требований к качеству продукции и производительности печи.

В таблице 5.7 представлены отходы, которые могут использоваться в качестве топлива, применяемые в различных печах.

Жидкие горючие отходы можно использовать как в длинных вращающихся печах, так и во вращающихся печах с запечным теплообменником, кольцевых шахтных печах, регенеративных печах с параллельным током и шахтных печах специальной конструкции: обычных шахтных печах с боковой горелкой и шахтных печах с двойным наклоном шахты.

Таблица 5.7. Перечень отходов, которые могут использоваться в качестве топлива, применяемые в различных печах по [2]

№ п/п	Типы печей	Виды отходов
		Жидкие	Твердые окускованные	Твердые измельченные

1	2	3	4	5
1	Длинные вращающиеся печи(LRK)	х	х	х
2	Вращающиеся печи с запечным теплообменником (PRK)		х
3	Регенеративные печи с параллельным потоком(PFRK)	х	х
4	Кольцевые шахтные печи (ASK)	х	х	х
5	Печи другой конструкции (OK)	х	х

Измельченные твердые отходы можно использовать в качестве топлива во всех вышеперечисленных типах печей. Мелкие окускованные отходы можно использовать во вращающихся печах (LRK, PRK) и кольцевых шахтных печах. При утилизации отходов, которые могут использоваться в качестве топлива, не образуется ни твердых, ни жидких отходов.

Достигнутые экологические выгоды

Выбор и использование отходов, которые могут использоваться в качестве топлива, обусловлены рядом взаимодействующих факторов, главным из которых является снижение использования природных ресурсов, ископаемого топлива. В области регулирования опасных отходов совместная, проводимая под контролем переработка отходов может обеспечить практичный, экономически эффективный и экологически предпочтительный (по сравнению с размещением на полигоне или сжиганием) вариант.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Ввиду особых требований к качеству продукции и производственному процессу отходы должны обладать определенными физическими свойствами. В производстве извести можно использовать только отходы со специальными характеристиками.

Так как высококалорийные отходы используют в известеобжигательных печах вместо традиционного природного топлива, необходимо обеспечить постоянство их качества: достаточную теплотворную способность, низкую влажность и содержания металлов, хлора и золы; кроме того, отходы должны подходить горелочным устройствам.

Для утилизации во всех типах печей (кроме регенеративных печей с параллельным потоком) отходов, которые могут использоваться в качестве топлива, используют специальные горелки, как для газообразного, так и жидкого топлива. Эти печи оснащены горелками, специально спроектированными сжигания газообразного, жидкого и твердого топлива.

В общем виде при подаче отходов в печь необходимо соблюдать следующие правила:

использовать для утилизации отходов в печах соответствующих горелок и режимов обжига;

организовать режим так, чтобы образовавшийся при сжигании отходов газ находился в усредняющих и контролируемых условиях даже при самых неблагоприятных условиях при температуре 850 ^оС не менее 2 С.;

повышать температуру свыше 1100 ^оС в том случае, если сжигаемые опасные отходы содержат свыше 1 % органических соединений хлора;

обеспечивать непрерывную и стабильную подачу отходов;

прекращать утилизацию отходов в период пуска и остановки печи, когда невозможно поддерживать необходимый режим (см. "б" и "в").

Перед применением отходов ввиду опасности загрязнения извести необходимо проанализировать с определением качественных показателей, обеспечивающих требуемые энергетические и экологические характеристики.

Выбор подходящих отходов, которые могут использоваться в качестве топлива, определяется также требуемым качеством готовой продукции и возможностью его подачи в конкретную печь. Их выбор ограничивается физическими и химическими свойствами, а так же наличием достаточного количества на рынке.

Разделение топлива на природное и отходы требует также обеспечения необходимого качества продукции и специфических требований местных условий. По этой причине для производства извести подходит лишь ограниченное число отходов. Отходы, которые могут использоваться в качестве топлива, в 2005 г. обеспечивали лишь 4 % энергопотребления европейской известковой промышленности.

Кросс-медиа эффекты

Технология использования подготовленных и переработанных отходов в качестве альтернативного топлива снижает затраты на топливо и в то же время уменьшает нагрузку на окружающую среду, поскольку ограничивает количество отходов, размещаемых на полигонах. Но при этом следует учитывать, что использование отходов в качестве топлива несет риски увеличения выбросов вредных веществ.

Жидкие отходы, которые могут быть использованы как топливо, могут быть опасными. Это следует учитывать при работе (складирование, дозирование) с этим видом топлива.

Технические соображения, касающиеся применимости

Для утилизации отходов требуется разработка нормативно-технической документации, регламентирующей их использование в качестве альтернативного топлива. На сегодняшний день такая нормативная документация в Республике Казахстан отсутствует. После разработки и утверждения таких регламентов для процессов утилизации отходов данная технология может быть применена на предприятиях Казахстана.

Экономика

Данные по стоимости оборудования для подготовки отходов к использованию и модернизации печей для утилизации отходов, которые могут использоваться как топливо, отсутствуют.

Движущая сила внедрения

Большие запасы отходов. Высокая доля стоимости топлива в себестоимости продукции. Снижение нагрузки на экологию. Существует опыт использования отходов в отрасли.

5.2.5. Техники по операциям, связанным с пылевыделением

Описание

Снижение неорганизованных выбросов пыли посредством конструктивных и организационно-технических решений.

Техническое описание

Некоторые из рассматриваемых здесь технических решений могут использоваться по отдельности и в сочетании друг с другом:

проведение таких операций, связанных с выбросами пыли, как измельчение, грохочение и перемешивание в закрытых помещениях;

покрытие конвейеров и элеваторов, которые конструируют как закрытая система;

использование для хранения силосов надлежащей вместимостью, оборудованных индикаторами уровня, распределительными устройствами и фильтрами для запыленного воздуха;

предпочтительно в пневмотранспортной системе использовать замкнутый цикл;

транспортирование проводить в закрытой транспортной системе при разрежении и осуществлять очистку выбрасываемого воздуха в атмосферу с помощью рукавного фильтра;

снижение подсосов воздуха и просыпей установкой уплотнений;

использование надлежащей изоляции;

использование автоматических устройств и контрольных систем;

осуществление непрерывных безопасных операций;

использование при погрузке гибких труб, оборудованных системой пылеудаления.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов первичных неорганизованных выбросов пыли.

С помощью изоляции оборудования возможно добиться снижения уровня шума.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

В зависимости от конкретных условий используют соответствующее техническое решение.

Кросс-медиа эффекты

Вследствие использования вакуумных систем возрастает энергопотребление.

При техническом обслуживании могут возникать дополнительные отходы.

Технические соображения, касающиеся применимости

Все упомянутые технические решения применимы в условиях известкового производства. При таких операциях по подготовке сырьевых материалов, как дробление и просеивание, из-за содержания в сырье влаги нельзя использовать обычную систему сбора пыли. Для снижения выбросов пыли сырьевые материалы можно дополнительно увлажнять разбрызгиванием воды.

Экономика

В зависимости от конкретных условий используют соответствующее техническое решение.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

Требования производственной техники безопасности.

5.2.6. Снижение выбросов пыли при хранении сыпучих материалов и штабелей

Описание

Технические решения для предотвращения неорганизованных выбросов пыли.

Техническое описание

Для предотвращения неорганизованных выбросов пыли в ходе операций погрузки и выгрузки такие хранилища оборудуют одним и более тканевым фильтром. Снижения выбросов можно добиться соответствующим увлажнением на участках загрузки и выгрузки и использованием расположенных на надлежащей высоте конвейеров. В том случае, если не удается избежать неорганизованных выбросов пыли, их уровень можно снизить подбором высоты разгрузки и высоты хранящегося материала. Эти операции проводят либо в автоматическом режиме, либо снижением скорости разгрузки.

Для предотвращения неорганизованных выбросов пыли при разгрузочных операциях их предлагается осуществлять под вакуумом. Новые постройки можно легко оборудовать стационарными системами для вакуумной очистки, в существующих строениях предпочтительно использовать мобильные системы с гибкими соединениями. Для снижения выбросов на участках поверхности, где передвигаются грузовики, эти поверхности по возможности иметь покрытие, поверхность которого необходимо очищать.

Увлажнение поверхности покрытия особенно в сухую погоду может способствовать снижению неорганизованных выбросов пыли. Для снижения таких выбросов до минимума следует обеспечить содержание помещений в чистоте.

Достигнутые экологические выгоды

При осуществлении локальных увлажнений растет расход воды.

Использование вакуумных систем связано с увеличением расхода электроэнергии.

В процессе обслуживания оборудования могут появиться дополнительные отходы.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

В зависимости от конкретных условий используют соответствующее техническое решение.

Кросс-медиа эффекты

Отсутствуют.

Технические соображения, касающиеся применимости

Все упомянутые технические решения применимы в условиях известкового производства.

Экономика

В зависимости от конкретных условий используют соответствующее техническое решение.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

Требования производственной техники безопасности.

5.2.7. Электрофильтры

Описание

Техническое описание

В электрофильтре дымовые газы проходят через камеру с двумя электродами. На первый электрод подается высокое (до 100 кВ) напряжение, ионизирующее дымовые газы. Образующиеся ионы прилипают к находящимся в дымовых газах частицам пыли, в результате частицы приобретают электрический заряд. Электростатические силы отталкивают заряженные частицы пыли от первого электрода и притягивают их к которому, где они оседают. Таким образом, частицы пыли удаляются из потока дымовых газов. Электрофильтры создают электрическое поле на пути дисперсного материала в воздушном потоке. Эти частицы приобретают отрицательный заряд и перемещаются к положительно заряженным улавливающим пластинам. Улавливающие пластины периодически вибрируют, сбрасывают находящийся на них материал в расположенные снизу сборные бункеры. Для электрофильтров характерна способность работать в условиях повышенных (до 400 ^оС) температур и влажности. На их эффективность влияют скорость дымовых газов, сила электрического поля, электропроводность пыли, концентрация SO₂, влажность форма и поверхность электродов. Следует отметить, что электрическое поле ослабляется в результате образования на поверхности улавливающих пластин изолирующего слоя материала. Ввиду опасности взрывов безопасную концентрацию СО на входе в электрофильтр поддерживают на уровне 1 - 2 %, что существенно ниже взрывоопасного предела в 10 %. Ввиду того, что следует устранить риски, связанные с СО, необходимо обеспечить непрерывный мониторинг содержания СО перед фильтром. Содержание СО снижают с помощью современной системы контроля, обеспечивающей быстрое определение и наличие контрольного оборудования, позволяющего обеспечить отключение.

Достигнутые экологические выгоды

Опасность взрывов при высокой концентрации СО.

При использовании электростатического осадителя возрастает расход электроэнергии (но при малых сопротивлениях системы, сопоставимые с сопротивлениями других фильтров, затраты энергии меньше).

Образуются другие отходы.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

При стабильном режиме электростатические осадители могут устойчиво обеспечить выбросы пыли 5 - 20 мг/Нм³.

Эффективность электростатических осадителей можно повысить последовательной установкой камер (электрических полей). Но такое решение эффективно только в том случае, если наблюдаются высокий уровень выбросов пыли и достаточное пространство для их установки.

Кросс-медиа эффекты

Потребление электрической энергии увеличивается с повышением эффективности пылеулавливания. При выполнении работ по обслуживанию электрофильтра могут появиться дополнительные отходы. Необходимость утилизации пыли, если она не может быть повторно использована.

Технические соображения, касающиеся применимости

Электрофильтры можно использовать при температурах, превышающих точку росы и ниже 400 ^оС (при использовании конструкций из мягкой стали). Имеется опыт использования электростатических осадителей при температуре ниже точки росы.

Ввиду больших объемов потоков и относительно высокой пылевой нагрузки большинство вращающихся как с запечным теплообменником так и без него оборудуют электростатическими осадителями. Иногда это связано с высокой температурой отходящих газов, в других - вследствие высокой производительности печей образуются большие объемы газов. При сочетании с охлаждающей башней достигаются отличные показатели.

Экономика

С ростом размеров печи и суточной производительности инвестиции при установке электрофильтров несколько выше, чем тканевых фильтров.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства. Температура и объем дымовых газов. Текущие эксплуатационные расходы. Энергопотребление. Надежное оборудование.

5.2.8. Рукавные фильтры

Описание

Техническое описание

Основным принципом устройства тканевого фильтра является фильтрация через тканевую мембрану, проницаемую для газа, но задерживающую частицы пыли. Сначала пыль скапливается на поверхности ткани и внутри конструкции. При достижении определенной толщины слоя частицы пыли попадают во внутреннее пространство фильтра. С увеличением толщины слоя пыли возрастает сопротивление прохождению газа.

Для контроля за сопротивлением прохождению газа необходима периодическая очистка фильтра. Для этого используются известные методы очистки: реверсивная воздушная продувка, механическое встряхивание, вибрация и пульсирующая подача сжатого воздуха Система очистки, поток воздуха и воздушная нагрузка на ткань являются ключевыми понятиями для эффективной фильтрации. Такие фильтры должны быть многокамерными, это связано с удорожанием и увеличением поверхности и объема фильтра. Ввиду возможного разрушения рукавов камеры должны быть так изолированы друг от друга, чтобы при этом сохранялась возможность их эксплуатации при выполнении обслуживания. В каждой камере должны быть установлены детекторы разрыва рукавов, сигнализирующие о необходимости проведения ремонта.

Собранную пыль складируют в так называемом "пыльном" бункере, составляющем часть пространства камер. Пыль удаляют шнековыми конвейерами через откидную заслонку и шаровой затвор. Тканевые фильтры могут работать под давлением и при разряжении.

В зависимости от температуры отходящих газов используют тканевые фильтры с различной фильтрующей средой. Причиной коротких сроков эксплуатации тканевых фильтров являются:

повышение температурных параметров;

снижение температурных параметров;

колебание температурных характеристик;

состав дымовых газов;

поведение известковой пыли - забивание пылью.

Во всех случаях короткий срок эксплуатации рукавов может быть связан с недостаточными размерами фильтра. Эта проблема была решена увеличением размеров фильтра, в результате была обеспечена его двухлетняя эксплуатация с содержанием пыли менее 5 мг/Нм³. Используют рукава из специального материала с особыми свойствами, но и в этом случае возникают проблемы, связанные с коротким сроком эксплуатации. Так на одном предприятии с чрезмерной температурой эксплуатации полагают, что причина заключается именно в этом.

Достигнутые экологические выгоды

Увеличение удельного расхода энергии вследствие высокого сопротивления, связанного с фильтрующей средой и наличием слоя пыли.

Увеличение энергопотребления и выбросов СО₂вследствие дополнительного подогрева дымовых газов с высокой влажностью и пониженной (<120 ^о C) температурой для предотвращения коррозии фильтра и забивания рукавов.

Эксплуатация тканевых фильтров особенно при использовании для очистки пульсирующего давления может создать шум.

В некоторых случаях небольшие нарушения, связанные с развитием еще не диагностируемой коррозии, могут создать условия для байпасирования и увеличения выбросов пыли по сравнению с наблюдаемым при нормальном режиме эксплуатации.

Недостаточная фильтрующая поверхность может привести к слишком высокой скорости фильтрации, при которой в него засасывается холодный наружный воздух.

Образование дополнительных отходов.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Тканевые фильтры обычно работают при температурах, превышающих точку росы до 180 – 200^оС, а при использовании специальной фильтровальной ткани типа стекловолокна или тефлона - при температурах до 250 ^оС. При этом они могут использоваться при температуре, соответствующей точке росы для обработки выбросов гидраторов.

При условии хорошего проекта и соответствующих режимах эксплуатации и обслуживания тканевые фильтры (непрерывные обеспыливающие тканевые рукава) обеспечиваются выбросы пыли не более 10 мг/Нм³.

Мониторинг эффективности и нагрузки рукавов тканевых фильтров обычно производят по снижению давления запыленного и очищенного воздуха. Тканевые фильтры характеризуются высокой удерживающей способностью, составляющей в зависимости от гранулометрии частиц от 98 до 99,9 %; такие фильтры можно устанавливать на всех типах печей.

Кросс-медиа эффекты

Увеличение потребления электроэнергии при повышении эффективности удаления.

Увеличение расхода сжатого воздуха для цикла очистки.

При проведении технического обслуживания могут возникать дополнительные отходы.

Технические соображения, касающиеся применимости

Тканевые фильтры для удаления пыли из отходящих газов можно в принципе использовать на всех типах печей известкового производства. Они хорошо подходят для печей, мельниц и другого помольного оборудования негашеной извести, а также известняка, гидраторов, транспортных и погрузочных устройств и хранилищ. Часто перед тканевыми фильтрами для предварительной очистки используют циклоны.

Применение тканевых фильтров лимитируется такими характеристиками дымовых газов как температура, влажность, пылевая нагрузка и химический состав. Существуют различные ткани, обладающие необходимой стойкостью к механическому, термическому и химическому износу при воздействии этих факторов.

При использовании термостойких тканей температура дымовых газов может достигать 250 ^оС. Кроме того, газы необходимо охлаждать водой или наружным воздухом.

Низкотемпературные (<120 ^оC) дымовые газы с высоким содержанием влаги для предотвращения коррозии фильтра и забивания фильтрующих рукавов необходимо подогревать. Для этого перед фильтром необходимо дополнительно установить подогреватель. Кожух фильтра обычно изолируют, нагреваемые элементы изготавливают из нержавеющей стали. Слишком высокая скорость потока дымовых газов будет снижать эффективность очистки. Увеличение давления очищаемого воздуха сокращает срок службы рукавных фильтров. Рекомендуемая скорость составляет 0,9 – 1,2 м/мин. Для предотвращения разрушения рукавных фильтров и стальной конструкции необходимо обеспечить необходимый контроль наличия в фильтре ламинарного течения. Это осуществляется опытным путем. Проблема состоит в том, какой вид фильтровальных материалов использовать и как распределить в фильтре поток дымовых газов. С точки зрения опасности коррозии стальной конструкции необходимо обеспечить эксплуатацию при температурах выше точки росы. В некоторых случаях, когда возникают большие проблемы с коррозией, некоторые части фильтров изготавливают из нержавеющей стали.

Экономика

Стоимость тканевых фильтров связана с увеличением мощности печи и ее суточной производительностью.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства. Температура и объем дымовых газов. Текущие затраты на эксплуатацию. Энергосбережение. Надежность оборудования.

5.2.9. Влажное пылеудаление

Описание

Техническое описание

При использовании влажного пылеудаления пыль удаляют из потока отходящих газов при их тесном контакте со скрубберной жидкостью, в качестве которой используют воду, частицы удерживаются жидкостью и могут вымываться. Прежде чем попасть в воздух, запыленные печные газы проходят через многокаскадный/многостадийный скруббер. В скруббер закачивают воду, которая в нескольких секциях каскадом, захватывая пыль, падает вниз и затем отводится в установку для очистки. Полученный в скруббере шлам может реализовываться как материал для нейтрализации или после обезвоживания. Воду обычно регенерируют.

Существует ряд различных типов скрубберов, позволяющих осуществлять удаление пыли. К основным типам, используемым на известеобжигательных печах, относятся многокаскадные/многостадийные скрубберы для влажной обработки, динамические скрубберы для влажной обработки и скрубберы Вентури для влажной обработки. Основная масса используемых на известеобжигательных печах скрубберов для влажной очистки является многокаскадным/многостадийным типом. Для достижения снижения содержания пыли в очищенном газе размеры скруббера должны быть увеличены, в нем должны быть установлены дополнительные каскадные секции или необходимо снизить пылевую нагрузку промывкой камня.

В оборудованном системой сопел скруббере Вентури газ ускоряется при прохождении через трубопровод, где скорости достигают 60 – 120 м/с. Подаваемая вверх по течению трубопровода вода пневматически разбивается на мелкие капли и тщательно смешивается с газом. Частицы пыли захватываются каплями, утяжеляются и легко удаляются с помощью связанного со скруббером разгрузочного сепаратора (обычно циклонного типа). Собираемый материал представляет собой шлам, и поэтому исключаются неорганизованные выбросы пыли при его транспортировке. При постоянной подаче воды скруббер для влажной очистки работает устойчиво, не требуя замены изношенных элементов.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов пыли.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

После обработки с помощью скрубберов для влажной очистки нового поколения содержание пыли составляет 10 – 30 мг/Нм³, это соответствует 0,008 – 0,024 кг/т гидратной извести. По сравнению с электрофильтрами и тканевыми фильтрами скрубберы влажной очистки обеспечивают меньшую степень очистки.

Кросс-медиа эффекты

Увеличится расход воды.

Очищенные газы содержат больше влаги, в результате этого в печных газах может наблюдаться шлейф.

Образуется дополнительное количество загрязненной воды.

Следует учитывать необходимость очистки скрубберной жидкости и загрязненной воды, транспортировки шлама, его утилизации и хранения.

На обработку загрязненной воды необходим дополнительный расход энергии.

Возможно возникновение шума.

Для достижения снижения содержания пыли в очищенном газе размеры скруббера должны быть увеличены, в нем должны быть установлены дополнительные каскадные секции или необходимо снизить пылевую нагрузку промывкой камня.

Технические соображения, касающиеся применимости

Скрубберы влажной очистки используют в тех случаях, когда температура отходящих газов близка или ниже точки росы. Скрубберы иногда используют и при высокотемпературных газах, в этом случае вода охлаждает газы и снижает их объем.

Экономика

При учете эксплуатационных затрат следует принимать во внимание расходы на скрубберную жидкость и на процесс очистки загрязненной воды.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.2.10. Центробежные сепараторы/циклоны

Описание

Оборудование для удаления пыли из технологического отходящего газа или потока отработанного газа, основанное на использовании центробежных сил в конической камере.

Техническое описание

В центробежном сепараторе/циклоне подлежащие удалению из газового потока частицы пыли отбрасываются от наружных стен под воздействием центробежной силы и удаляются через отверстие в дне устройства. Центробежные силы создаются либо в результате направления газового потока в нисходящее спиральное движение через цилиндрический объем (циклонный сепаратор), либо вращением установленного в устройстве рабочего колеса (механический центробежный сепаратор). Однако указанное пылеосадительное оборудование ввиду ограниченной его эффективности удаления частиц пыли различного размера пригодно лишь для стадии предварительной очистки. Их устанавливают перед электрофильтром и тканевыми фильтрами для снижения пылевой нагрузки и снижения абразивных воздействий.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов пыли.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Типичные циклоны удаляют около 90 % пыли из известеобжигательных печей. При использовании их для предварительной очистки они обеспечивают снижение выбросов пыли до 150 мг/Нм³.

Центробежные сепараторы лучше работают при более высоком содержании загрязняющего вещества при условии, что он не будет заблокирован.

Кросс-медиа эффекты

При работе центробежные сепараторы могут стать источниками шума.

Технические соображения, касающиеся применимости

Циклоны относительно дешевы и просты в эксплуатации, они обеспечивают удаление мелких частиц. Если размер частиц слишком мал, применение центробежных сепараторов/циклонов ограничено. Поэтому это оборудование используют для предварительной очистки отходящих газов из мельниц, печей и других установок. Циклоны относительно дешевы по сравнению с электростатическими осадителями и тканевыми фильтрами.

Экономика

Данные отсутствуют.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства. Сбережение сырьевых материалов.

5.2.11. Оптимизация технологического процесса

Описание

Технические решения, применяемые для оптимизации производственных процессов с целью снижения выбросов NO_x.

Техническое описание

Такую оптимизацию технологического процесса как выравнивание и оптимизация работы установки и/или усреднение питания топливом и сырьем можно использовать для снижения выбросов NO_x. Ниже перечислены специальные параметры контроля процесса оптимизации, способные положительно влиять на выбросы NO_x:

скорость нагрева;

уровень температуры обжига;

избыток воздуха;

температура вторичного воздуха;

давление воздушного дутья;

дисперсность угля;

содержание в топливе летучих;

положение, длина и температура факела.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов и расхода энергии.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Отсутствуют.

Кросс-медиа эффекты

Отсутствуют.

Технические соображения, касающиеся применимости

Оптимизация технологического процесса и контроль за процессом могут быть внедрены в известковое производство, но необходимо отметить, что на практике кривые нагрева процесса обжига в известковой промышленности оптимизированы лишь в соответствии с качеством продукции и энергопотребления. Кривые нагрева могут меняться, если это позволяют технические характеристики конечного продукта, но при изменении кривых нагрева с учетом выбросов следует учитывать дополнительные затраты.

Экономика

Нет данных.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.2.12. Ступенчатая подача воздуха

Описание

Снижение выбросов NO_x путем ступенчатой подачи воздуха во вращающихся печах в процессе обжига.

Техническое описание

Стадийную подачу воздуха возможно применить на вращающихся печах. Зона восстановления создается снижением подачи кислорода в первые зоны реакции. Высокая температура в этой зоне частично благоприятствует реакции, в ходе которой протекает регенерация NO_x для элементарного азота. В последующих зонах горения увеличивается поступление воздуха и кислорода для окисления образующихся газов. Для предотвращения образования СО и NO_x или поддержания их концентрации на минимальном уровне необходимо обеспечить эффективное перемешивание газовоздушной смеси.

Достигнутые экологические выгоды

Нет данных.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Нет данных.

Кросс-медиа эффекты

Отсутствует дополнительная информация.

Технические соображения, касающиеся применимости

Подходит для вращающихся печей, в которых получается сильно обожженная известь. Ступенчатая подача воздуха в шахтные печи невозможна.

Экономика

Доступная информация отсутствует.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.2.13. Горелки с низким образованием NO_x

Описание

Техническое решение основано на принципах снижения пиковой температуры пламени. Смешивание воздуха и топлива снижает доступность кислорода и как следствие пиковую температуру пламени, тем самым замедляя процесс превращения содержащегося в топливе азота в NO_x и образование термических NO_x при сохранении высокой эффективности сгорания топлива.

Техническое описание

Выбросы оксидов азота зависят главным образом от свойств обжигаемой извести, конструкции печи и превышения температуры выше 1300 ^о С. Для минимизации выбросов NO_x следует использовать горелки с пониженным выбросом NO_x. В этих горелках обеспечивается снижение температуры факела и за счет этого снижается выход термического NO_x и отчасти за счет содержащихся в топливе соединений азота. Снижение выбросов NO_x достигается за счет воздушной промывки для снижения температуры факела или пульсирующего режима работы горелок. Поступающий через горелку в печь воздух для горения (т.е. первичный воздух) разделяется на два потока - "завихряющий" и "осевой". Поток осевого воздуха перемещается практически параллельно оси горелки, а поток завихряющего воздуха имеет осевую и тангенциальные составляющие. Как осевой, так и завихряющие потоки необходимы для формирования формы факела и обеспечения его стабильности.

Горелки с пониженным NO_x конструируют таким образом, чтобы снизить количество первичного воздуха, что приводит к снижению выбросов NO. Для обычных многоканальных горелок характерно работать с 10 – 18 % первичного воздуха от суммарного воздуха для горения. Более высокое содержание первичного воздуха вызывает сокращение длины и повышение интенсивности факела вследствие раннего перемешивания горячего вторичного воздуха и топлива. В результате вдоль высокотемпературного факела формируется большое количество NO_x, образование которых можно избежать использованием горелок с пониженным выходом NO_x. При использовании различных видов горючих отходов очень важно хорошо согласовать конструкцию горелки с видом сжигаемого топлива, особенно это важно при изменении топлива и использовании жидких горючих отходов.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов NO_x.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Использовали в кольцевых шахтных печах горелки, обеспечивающие подачу 30 – 150 кг/ч. топлива, атомизированного воздухом с давлением 6 бар. Помимо увеличения скорости воздуха для горения оптимизируется форма пламени.

Кросс-медиа эффекты

Отсутствуют.

Технические соображения, касающиеся применимости

Горелки с пониженным выходом NO_x можно использовать во вращающихся и приспособить к шахтным кольцевым печам, в которых поддерживаются специальные условия (высокая доля первичного воздуха). Простой перенос горелок с пониженным выходом NO_x из цементных в известеобжигательные печи невозможен вследствие того, что в цементных печах температура пламени выше и использование горелок с пониженным выходом NO_x было предложено для снижения начального высокого уровня термического NO_x. В большинстве известеобжигательных печей технологические показатели NO_x ниже, и значение термического NO_x не столь актуально.

Конструкцию горелки необходимо согласовывать с видом топлива, так как традиционные виды топлива и горючих отходов в регенеративных печах с параллельным потоком материала горят беспламенно, горелки с пониженным выходом NO_x в таких печах не используются.

Экономика

Стоимость установки горелок с пониженным выходом NO_x находится в пределах стоимости обычных горелок.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.2.14. Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота (SNCR)

Описание

Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота (SNCR) применяется для снижения выбросов NO_x.

Техническое описание

Оксиды азота (NO и NO₂) удаляются из дымовых газов и превращаются в азот и воду в процессе селективного некаталитического восстановления (SNCR) введенных в атмосферы печи реагентов, в качестве которых обычно используют аммиак и мочевину. Взаимодействие протекает при температурах от 850 до 1020^оС, наиболее типичным является интервал 900 – 920^оС.

Для протекания реакции необходимо обеспечить тщательное перемешивание реагента и дымовых газов, оптимальную температуру впрыскивания реагента и необходимое время пребывания реакционной смеси при оптимальных температурах. Вследствие того, что в ходе процесса производства извести не легко обеспечить перечисленные условия, чтобы обеспечить гарантированный эффект восстановления необходимо вводить избыток реагента.

Однако слишком высокое соотношение NH₃/NO_x может вызвать нежелательные выбросы аммиака, так называемый "проскок аммиака". Вследствие того, что дымовые газы известеобжигательных печей обычно не используют, например, для сушки материалов, невозможно обеспечить поглощение или адсорбцию потока аммиака. По этой причине проскок аммиака может гораздо легче происходить в известеобжигательных печах, чем при других процессах.

Достигнутые экологические выгоды

Высокое соотношение NH₃/NO_x может вызвать выбросы аммиака (проскок аммиака). В зависимости от величины зоны впрыскивания известеобжигательной печи необходимо использовать повышенное количество восстановителя для того, чтобы достичь заданного уровня снижения выбросов.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Нет данных.

Кросс-медиа эффекты

Отсутствуют.

Технические соображения, касающиеся применимости

В длинных вращающихся печах практически невозможно использовать SNCR, так как зона оптимального температурного окна располагается во вращающейся части печи.

Экономика

Данные отсутствуют.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.2.15. Снижение выбросов SO₂

Описание

Снижение выбросов SO₂из отходящих газов в процессе обжига печи путем применения организационно-технических мер, а также применение методов очистки отходящих газов.

Техническое описание

Выбросы SO₂имеют место главным образом во вращающихся печах, они связаны с наличием в топливе серы, конструкцией печей и допустимым содержанием серы в получаемой извести. Таким образом, выбор топлива с пониженным содержанием серы может ограничить выбросы SO₂и таким образом можно производить известь, используя топливо с повышенным содержанием серы.

Для снижения выбросов SO₂применяют абсорбенты, используемые в каскадных абсорберах со слоем насадки и системах модульных абсорберов, и сухую очистку дымовых газов с помощью фильтров - электрофильтров или тканевых фильтров. Применение абсорбентов для снижения выбросов SO₂хорошо освоено в других отраслях промышленности, но до настоящего времени не освоено во вращающихся известеобжигательных печах. Для применения во вращающихся печах можно рассматривать следующие технические решения:

использование мелкого известняка: при эксплуатации питающейся доломитом вращающейся печи одного диаметра отмечено существенное снижение выбросов SO₂ при использовании питания или повышенное содержание известняковой мелочи или склонного к разрушению при нагревании (полученная при обжиге тонкодисперсного известняка известь взаимодействует с дымовыми газами и по пути удаляется в устройство для сбора пыли);

вдувание извести в воздух для горения: в запатентованном техническом решении ЕР 0 734 755 А описывается снижение выбросов SO₂из вращающейся печи путем подачи негашеной или гашеной извести в воздух со стороны горячего конца печи;

вдувание абсорбента в отходящие газы.

Таким образом, для снижения концентрации SO₂в газовых выбросах применяют:

вдувание в поток газов абсорбента-гидратной извести или бикарбоната натрия;

для эффективного поглощения SO₂обеспечивают достаточное время пребывания газа между точкой подачи поглотителя и устройством для сбора пыли (предпочтительно тканевого фильтра).

Достигнутые экологические выгоды

Отсутствуют данные.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Большинство известеобжигательных (регенеративные с параллельным потоком материала, шахтные кольцевые, шахтные пересыпные, печи другой конструкции и вращающиеся с запечным теплообменником) печей благодаря природной способности извести захватывать серу имеют выбросы SO₂, не превышающие 50 мг/Нм³.

Кросс-медиа эффекты

Дополнительные затраты на абсорбенты.

Технические соображения, касающиеся применимости

Технологию ввода абсорбента для снижения выбросов можно в принципе применить в известковой промышленности.

Экономика

Отсутствуют данные.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

5.2.16. Снижение выбросов СО и проскоки

Описание

Снижение выбросов СО путем использования сырьевых материалов с низким содержанием органического вещества и топлива с низким отношением количества углерода и исключения проскоков СО₂, регулирования процесса горения, качества топлива и систем подачи топлива.

Техническое описание

Подбор при возможности сырьевых материалов с пониженным содержанием органических материалов может также снизить выбросы СО. Однако выбор сырьевого материала зависит от типа печи и/или от вида производимой (например, гидратной) извести.

Регулирование выбросов СО

При повышении уровня СО в дымовых газах следует в целях безопасности отключить электрофильтры.

Достигнутые экологические выгоды

Снижение выбросов СО.

Экологические показатели и эксплуатационные данные

Наличие выбросов СО может вызвать возгорание в электрофильтрах.

Кросс-медиа эффекты

Выбросы пыли могут появиться из-за проскока СО.

Технические соображения, касающиеся применимости

Менеджмент регулирования выбросов СО в принципе применим к вращающимся печам.

Экономика

Отсутствуют данные.

Движущая сила внедрения

Требования законодательства.

6. Заключение, содержащее выводы по наилучшим доступным техникам

6.1. Общие заключения по НДТ

Техники, перечисленные и описанные в настоящем разделе, не носят нормативный характер и не являются исчерпывающими. Могут использоваться другие техники, обеспечивающие достижение уровней эмиссий и технологических показателей, связанных с применением НДТ, при нормальных условиях эксплуатации объекта с применением одной или нескольких НДТ, описанных в заключении по НДТ.

Специфические технологии НДТ, включенные в разделы 6.1.1 - 6.1.2, применяются в дополнение к общим НДТ, указанным в этом разделе.

6.1.1. Система экологического менеджмента

НДТ 1. Внедрение системы экологического менеджмента.

Критерии оценки: мероприятия по производству цемента.

Описание: для того, чтобы улучшить общие экологические показатели заводов или установок по производству цемента и извести, производственные НДТ должны использовать и придерживаться системы экологического менеджмента (СЭМ), которая включает все перечисленные ниже характеристики:

ответственность и обязательства высшего руководства;

принятие высшим руководством экологической политики, которая включает требование постоянного улучшения (экологическая результативность) установки;

планирование и внедрение необходимых процедур, целей и задач с учетом финансовых планов и инвестиций;

внедрение процедур с особым вниманием к таким позициям, как:

структура и распределение ответственности;

обучение, осведомленность и компетентность (персонала);

коммуникации;

вовлечение в процесс развития СЭМ всех сотрудников;

документирование;

эффективный контроль технологических операций;

программа технического обслуживания;

готовности к нештатным ситуациям и авариям;

гарантии обязательного соблюдения требований природоохранного законодательства;

проверка и корректирующие действия с особым вниманием к таким позициям, как:

мониторинг и измерения (см. также справочное руководство по общим принципам мониторинга);

корректирующие и предупреждающие действия;

ведение записей;

независимый (где осуществимо) внутренний аудит, чтобы определить, соответствует ли СЭМ заложенным изначально принципам, должным ли образом она внедрена и функционирует;

регулярный анализ и пересмотр СЭМ высшим руководством на предмет ее пригодности, адекватности и действенности;

разработка более чистых технологий;

разработка рекомендаций по процедуре вывода из эксплуатации производств, заканчивающих свой жизненный цикл;

сравнительный анализ на регулярной основе.

Применение: область (например, уровень детализации) и характер СЭМ (например, стандартизированная или не стандартизированная), как правило, связаны с характером, масштабом и сложностью производства, а также возможным масштабом экологического воздействия.

6.1.2. Шум

НДТ 2. Уменьшение источников шума

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия.

Описание: для того, чтобы снизить или минимизировать шум, имеющий место при производстве цемента и извести, НДТ предусматривают использование комбинации следующих техник:

№ п/п

Техника

1	2
1	Выбор подходящего места для шумных операций
2	Ограждение шумных операций/агрегатов
3	Виброизоляция производств/агрегатов
4	Использование внутренней и внешней изоляции на основе звукоизолирующих материалов
5	Звукоизоляция зданий для укрытия любых шумопроизводящих операций, включая оборудование для переработки материалов
6	Установка звукозащитных стен и/ или природных барьеров
7	Применение глушителей на отводящих трубах
8	Звукоизоляция каналов и вентиляторов, находящихся в звукоизолированных зданиях
9	Закрытие дверей и окон в цехах и помещениях
10	Использование звукоизоляции машинных помещений
11	Использование звукоизоляции стенных проемов, например, установка шлюза в месте ввода ленточного конвейера
12	Установление звукопоглотителей в местах выхода воздуха, например, на выпуске после газоочистки
13	Снижение скорости потоков в каналах
14	Использование звукоизоляции каналов
15	Сепарация шумовых источников и потенциально резонансных компонентов, например, компрессоров и каналов
16	Использование глушителей для дымососов и газодувок фильтров
17	Использование звукоизолирующих модулей в технических устройствах (например, компрессорах)
18	Использование резиновых щитов при дроблении (для предотвращения контакта металла с металлом)
19	Возведение построек или посадка деревьев и кустов между защитной полосой и шумным производством

6.2. Заключения по НДТ для цементной промышленности

Если не предписано иначе, заключения по НДТ, представленные в этом разделе, могут применяться ко всем установкам по производству цемента.

6.2.1. Общие основные техники

НДТ 3. Оптимизация процессов производства

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

Описание: чтобы снизить выбросы из обжиговой печи и повысить энергоэффективность, НДТ должны быть ориентированы на достижение ровного и стабильного режима обжига, максимально придерживаясь установленных параметров. Для этого рекомендуется использовать следующие техники:

№ п/п	Техника
1	2
1	Оптимизация управления производственным процессом, включая компьютерный автоматизированный контроль
2	Использование современной весовой системы подачи твердого топлива

НДТ 4. Контроль используемого сырья

Критерии оценки: управление и контроль производственного процесса выбора сырья, используемого для подачи в печь.

Описание: чтобы предотвратить и/или снизить выбросы, НДТ должны быть ориентированы на тщательный отбор и контроль всех поступающих в обжиговую печь компонентов.

Тщательный отбор и контроль всех компонентов, поступающих в печь, может снизить объем выбросов. В процессе отбора следует принимать во внимание такие факторы, как химический состав всех компонентов и способ их поступления в печь. Эти компоненты должны включать хлор, металлы, серу, летучие органические соединения в сырьевых материалах, а также процедуры и методы, перечисленные в НДТ 11 и НДТ 24.

6.2.2. Мониторинг

НДТ 5. Мониторинг и измерение технологических процессов и выбросов в окружающую среду.

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

В соответствии с НДТ должны осуществляться регулярный мониторинг и измерение параметров и выбросов, кроме того, следует проводить мониторинг выбросов в соответствии со стандартами РК, если же стандарты РК недоступны, то следует придерживаться стандартов ISO, национальных или иных международных стандартов, которые могли бы гарантировать соответствие данных научно обоснованным критериям, включая следующие:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Непрерывные измерения параметров процесса, свидетельствующих о стабильности процесса, - таких как температура, содержание О₂, влажность и давление газа, разрежение и скорость потока	Общеприменимо
2	Мониторинг и стабилизация критических параметров процесса: однородность перемешиваемого сырья, подача топлива, постоянное дозирование, уровень избытка воздуха	Общеприменимо
3	Непрерывные замеры выбросов NH₃, когда используется техника селективного некаталитического восстановления (SNCR). В противном случае необходимо проведение периодического (один раз в год) мониторинга.	Применяется для процессов обжига
4	Непрерывные (для объектов I категории, стационарных источников, валовые выбросы которых составляют 500 и более т/год), замеры выбросов пыли, NO_X, SO₂и СО	Применяется для процессов обжига
5	Периодические замеры выбросов ПХДД и ПХДФ (полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов) и металлов ^*	Применяется для процессов обжига
6	Периодические замеры выбросов НСl, HF и ООУ/ЛОС	Применяется для процессов обжига
7	Непрерывные (для объектов I категории, стационарных источников, валовые выбросы которых составляют 500 и более т/год), или периодические замеры выбросов пыли	Применяется для процесса обжига в печи и других операций ^**

* в целях обеспечения информации для регистра выбросов и переноса загрязнителей, в частности, для тяжелых металлов и стойких органических загрязняющих веществ (статья 22 Экологического кодекса [1]), а также для соблюдения статьи 402, п.3 Экологического кодекса [1], в соответствии с которым "Запрещается использование технологий для уничтожения стойких органических загрязнителей и хлорсодержащих отходов без комплексной очистки отходящих газов. Комплексная очистка отходящих газов должна обеспечивать содержание диоксинов и фуранов в очищенных отходящих газах в концентрациях не выше 0,1 нанограмма на кубический метр";

** для малых источников (<10 000 Нм³/ч) процессов с образованием пыли, кроме охлаждения и основных процессов дробления, частота измерений или проверка технических характеристик должна быть основана на требованиях технологического регламента.

Описание: для контроля выбросов пыли, NO_X, SO_X и СО рекомендуются непрерывные "в режиме online" (для объектов I категории, стационарных источников, валовые выбросы которых составляют 500 и более т/год) замеры выбросов пыли, NO_X, SO₂и СО при нормальном режиме эксплуатации.

Для контроля выбросов ПХДД и ПХДФ, ООУ, НС1, HF и металлов периодичность определяется с учетом сырьевых материалов и топлива, используемых в производственном процессе. Рекомендуемая периодичность измерения – 1 раз в год.

Выбор между постоянными или периодическими замерами, о чем говорится в НДТ 5 (4), зависит от предполагаемого количества загрязняющего вещества, выделяемого в год.

6.2.3. Потребление энергии и выбор техники

6.2.3.1. Выбор техники

НДТ 6. Применение печей с многоступенчатым теплообменником и декарбонизатором

Критерии оценки: технологические решения.

Описание: для того, чтобы снизить потребление энергии, НДТ предусматривают использование печи, работающей по сухому способу с многоступенчатым теплообменником и декарбонизатором.

При этом типе системы обжига отработанные газы и тепло отходящих газов из зоны охлаждения могут быть использованы для подогрева и предварительного обжига сырья перед подачей в печь для обжига, что обеспечивает значительную экономию энергии.

Применение: применяется на новых заводах и реконструируемых предприятиях, использующих влагосодержащее сырье.

Экологическая эффективность: уровни энергопотребления в соответствии с НДТ – см. таблицу 6.1.

Таблица 6.1. Уровни энергопотребления для новых и реконструируемых заводов, использующих печи, работающие по сухому способу, с многоступенчатым теплообменником и декарбонизатором в соответствии с НДТ

№ п/п	Процесс	Ед. изм.	Уровни энергопотребления в соответствии с НДТ^*
1	2	3	4
1	Сухой способ с многоступенчатым теплообменником и декарбонизатором	МДж/т клинкера	2900 - 3300 ^**

* эти значения не применяются на заводах, производящих специальный цемент или белый цементный клинкер, где требуются значительно более высокие температуры в силу технических характеристик продукции;

1) при нормальных (за исключением пуска и остановки печи) и оптимальных технологических условиях;

2) производственная мощность влияет на энергопотребление, большие мощности обеспечивают экономию энергии, а маломощные производства удельно затрачивают больше энергии. Энергопотребление зависит также от количества ступеней циклонного теплообменника, большее количество ступеней означает меньшее энергопотребление процесса обжига. Количество ступеней циклонного теплообменника определяется уровнем влажности сырья;

3) согласно отчету KTA печь для сухого процесса (введена в эксплуатацию в 2018 г.) компании “9” достигла среднего (2018 и 2019 гг.) потребления тепла 3250 МДж/т клинкера.

6.2.3.2. Тепловая энергия

НДТ 7. Оптимизация процессов в части энергопотребления

Критерии оценки: технологические решения.

Для того, чтобы снизить или минимизировать потребление тепловой энергии, согласно НДТ следует использовать в отдельности или в сочетании следующие техники:

№ п/п

Техника

Применение

1	2	3
1	Применение улучшенных и оптимизированных систем обжига и плавного, стабильного процесса эксплуатации печи, в соответствии с установленными параметрами, в том числе: 1 оптимизация управления технологическим процессом, включая компьютерные системы автоматического контроля; 2 современные весовые системы подачи твердого топлива; 3 расширение теплообменника и декарбонизатора до такой степени, насколько позволяет конфигурация существующей печи	Общеприменимо. Для существующих печей применение подогрева и предварительного обжига зависит от конфигурации системы печи
2	Рекуперация избытка тепла из обжиговых печей, особенно из зоны охлаждения. В частности, избыток тепла из зоны охлаждения (горячий воздух) или из теплообменника может использоваться для сушки сырья	Общеприменимо в цементном производстве. Рекуперация избытка тепла из зоны охлаждения применяется в случае использования колосниковых холодильников. При использовании барабанных холодильников эффективность рекуперации ограничена.
3	Применение соответствующего числа циклонов теплообменника в зависимости от характеристик и свойств сырьевых материалов и используемого топлива	Циклоны теплообменника применимы на новых заводах и крупных модернизированных предприятиях.
4	Использование топлива с характеристиками, которые имеют положительный эффект для снижения энергопотребления	Техническое решение общеприменимо для цементных печей при условии наличия топлива и для существующих печей при условии наличия технических возможностей подачи топлива в печь.
5	При замене обычного топлива на топливо из отходов используются оптимизированные и специальные системы цементных печей для сжигания отходов	Общеприменимо для всех типов цементных печей.
6	Минимизация параллельных потоков	Общеприменимо для цементной промышленности

Описание: на потребление энергии в современных обжиговых печах влияет несколько факторов: характеристики сырьевых материалов (например, содержание влаги, обжигаемость), использование топлива с различными характеристиками, а также использование системы байпаса печных газов (обводного газохода). Кроме того, энергопотребление зависит от производственной мощности печи.

Техника 3: число ступеней циклонного теплообменника определяется пропускной способностью и содержанием влаги в сырьевых материалах и топливе, которые нужно высушить остающимся теплом отходящих газов, так как местное сырье очень разнообразно по содержанию влаги и обжигаемости.

Техника 4: для производства цемента может быть использовано как традиционное топливо, так и альтернативное топливо (отходы). Технические характеристики использованного топлива, такие как соответствующая теплотворная способность и низкое содержание влаги, оказывают положительный эффект на удельный расход энергии в печи.

Техника 5: удаление горячего сырьевого материала и горячих газов ведет к повышению расхода удельной энергии - примерно 6 – 12 МДж/тонн клинкера на процентный пункт удаляемого печного входящего газа. Поэтому максимальное уменьшение использования байпаса печных газов имеет положительный эффект для снижения энергопотребления.

Применение: техники 3 и 4 могут использоваться при наличии разрешительной документации РК.

НДТ 8. Сокращение содержания клинкера в цементе и цементных продуктах.

Критерии оценки: управление и контроль производственного процесса, подбор наполнителей и добавок для производства цемента.

Описание: снижение содержания клинкера в цементе и цементных продуктах может быть достигнуто при помощи наполнителей и/или добавок, как, например, доменный шлак, известняк, зола-унос и пуццолановых добавок на стадии измельчения в соответствии со стандартами производства цемента.

Применение: общеприменимо в производстве цемента при условии наличия (на месте производства) наполнителей и/или добавок и специфики местного рынка.

Экологический эффект: снижение выбросов парниковых газов (СО₂) вследствие снижения потребления первичного топлива при производстве цемента.

НДТ 9. Оптимизация энергопотребления

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

Описание: чтобы сократить/минимизировать потребление электроэнергии, в соответствии с НДТ следует использовать одну или комбинацию следующих техник:

№ п/п	Техники
1	2
1	Использование управления работой энергосистем
2	Использование помольного оборудования и другого электрооборудования с высокой энергоэффективностью
3	Использование более совершенных систем мониторинга
4	Снижение подсоса воздуха в систему
5	Оптимизация управления процессом

6.2.4. Использование отходов

6.2.4.1. Контроль качества отходов

НДТ 10. Использование вторичных ресурсов

Критерии оценки: интегрированные технологии.

Чтобы гарантировать качество отходов, которые используются как топливо и/или сырьевые материалы в цементных печах, и снизить уровень выбросов, согласно НДТ, следует использовать следующие технические решения:

№ п/п	Техника
1	2
1	Использование системы контроля качества, чтобы гарантировать следующие характеристики отходов и проанализировать любой тип отходов, который будет использоваться в качестве сырьевого материала и/или топлива в цементной печи: 1. Постоянный уровень качества. 2. Физические критерии, например способность к образованию выбросов, наличие грубых частиц, реакционная способность, обжигаемость, калорийность. Химические критерии, например, содержание хлора, серы, ООУ/ЛОС в сырьевых материалах, фосфатов и металлов
2	Контроль значимых количественных параметров для любого типа отходов, используемых в качестве сырьевого материала и/или топлива цементной печи: содержание хлора, значимых металлов (Cd, Hg и Tl, As, Sb, Pb, Mn, Cr, Cu, Ni и V), серы, галогенов, ООУ/ЛОС
3	Использование системы контроля качества для каждого подаваемого в технологический процесс вида отходов

Описание: различные типы отходов могут заменить основные сырьевые материалы и/или ископаемое топливо при производстве цемента, что будет способствовать экономии природных ресурсов.

Применение: общеприменимо в производстве цемента при условии наличия разрешительной нормативной документации РК.

Экологический эффект: снижение потенциального риска выбросов.

6.2.4.2. Загрузка отходов в обжиговую печь

НДТ 11. Использование отходов как топлива

Критерии оценки: интегрированные технологии.

Описание: для того, чтобы обеспечить необходимую обработку отходов, используемых в качестве топлива и/или сырьевых материалов, согласно НДТ следует использовать следующие техники:

№ п/п	Наименование
1	2
1	Использование соответствующих точек загрузки материалов в печь с целью обеспечения определенной температуры и времени пребывания материала в данной зоне, зависящих от конструкции и работы печи
2	Подача отходов, содержащих органические компоненты, которые могут улетучиться до зоны декарбонизации, в высокотемпературные зоны печной системы
3	Управление работой печи таким образом, чтобы газы от сжигания отходов находились в контролируемом, гомогенизированном виде при температуре 850 °С не менее 2 сек даже при наиболее неблагоприятных условиях
4	Температура должна быть поднята до 1100 °С, если совместно сжигаются опасные отходы с содержанием более 1 % галогенсодержащих органических веществ, например, хлор
5	Загружать отходы непрерывно и постоянно
6	Приостановить или прекратить совместное сжигание отходов при режиме розжига и охлаждения (пуска и остановки) печи, когда невозможно достичь соответствующей температуры, как указано выше в п.п. (1 - (4).

Экологический эффект: снижение потенциального риска выбросов.

6.2.4.3. Меры безопасности при использовании опасных отходов

НДТ 12. Безопасное обращение с отходами

Критерии оценки: сопутствующие организационные мероприятия.

Описание: НДТ должны предусматривать меры обеспечения безопасности при операциях с опасными отходами, например, при их складировании и/или подаче в печь - такие как учет фактора риска в соответствии с источником и типом отходов, маркировка, взятие проб и выборочный контроль отходов, предназначенных для переработки.

Экологический эффект: снижение риска возникновения аварийных ситуаций и ненормативного выброса эмиссий.

6.2.5. Выбросы пыли

6.2.5.1. Неорганизованные выбросы пыли

НДТ 13. Оптимизация процессов производства

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

Описание: чтобы минимизировать или предотвратить неорганизованные выбросы при операциях с образованием пыли, НДТ предусматривают использование одну или несколько следующих техник:

№ п/п

Техника

Применение

1	2	3
1	Использование простой и линейной компоновки технологического оборудования	Применяется только для новых заводов
2	Изолировать/герметизировать пыльные операции, такие как помол, рассев и перемешивание	Общеприменимо
3	Предусмотреть укрытие конвейеров и грузоподъемников, которые по своей конструкции относятся к закрытым системам, если есть вероятность неорганизованных выбросов от пыльных материалов при транспортировке
4	Снизить уровень подсоса воздуха или просыпания материала, герметизация установок
5	Использование автоматических устройств и систем контроля
6	Обеспечить безаварийную эксплуатацию
7	Использовать передвижные и стационарные пылеулавливающие устройства для надежной и полной очистки - Во время технического обслуживания или в случае аварийной ситуации на транспортере может произойти рассыпание материала. Чтобы избежать выбросов пыли во время уборки этого материала, следует использовать аспирационные системы пылеочистки. Новые корпуса могут быть оборудованы стационарными вакуумными системами пылеочистки, в то время как на существующих установках лучше использовать передвижные аспирационные системы пылеочистки в связи с простотой их адаптации к условиям производства - В особых случаях замкнутая система является лучшим решением для пневматической транспортировки
8	Осуществлять вентиляцию и собирать пыль следует с использованием рукавных фильтров: - Насколько это возможно, все операции с материалами следует проводить в закрытых системах под разрежением. Аспирационный воздух обеспыливается рукавным фильтром перед его выбросом в атмосферу	Общеприменимо
9	Использование закрытых складов с автоматической системой перемещения материала: - Клинкерный силос и закрытый полностью Автоматизированный склад сырьевых материалов являются наилучшим решением проблемы неорганизованных выбросов пыли, образующейся при хранении больших объемов. Такие типы складов оборудованы одним или несколькими рукавными фильтрами, препятствующими пылению при погрузочно-разгрузочных операциях; - Во время загрузочных операций следует использовать силос соответствующего объема, оснащенный индикаторами уровня загрузки, выключателями и фильтрами, предотвращающими распространение запыленного воздуха
10	Использование гибких шлангов и рукавов, снабженных системой улавливания пыли, при погрузке цемента в цементовоз

Применение: общеприменимо в производстве цемента.

Экологический эффект: минимизация и/или предотвращение неорганизованных выбросов пыли.

НДТ 14. Оптимизация процессов производства участков хранения

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом

Описание: чтобы минимизировать/предотвратить неорганизованные выбросы пыли с участка хранения сыпучих материалов, НДТ предусматривают одну или несколько следующих техник:

№ п/п

Техника

1	2
1	Участки, где размещены сырьевые материалы или топливо на открытом воздухе, штабели и площадки навального хранения должны быть закрыты или укрыты с помощью различных перегородок, покрытий, разделены стенами или оградами, состоящими из вертикальных зеленых растений (искусственные или естественные барьеры для защиты от ветра)
2	Использовать защиту для хранящихся в открытых штабелях материалов: следует избегать хранения на открытых площадках пыльных материалов, но если это все же имеет место, можно снизить пыление, используя правильно сконструированные противоветровые барьеры
3	Использование водного опрыскивания и химических веществ, подавляющих пыление: в том случае, когда источник пыли локализован, применяют установки водного орошения. Увлажнение частиц пыли облегчает их агломерацию и тем самым улучшает пылеосаждение. Существует множество агентов, которые также помогают увеличить эффективность водного опрыскивания.
4	Использование дорожного покрытия, мытье дорог и их уборка: территории, по которой ездят грузовики, по возможности должны иметь дорожное покрытие, поверхность которого должна быть чистой, насколько это возможно. Увлажнение дорог может снизить неорганизованные выбросы пыли, особенно в сухую погоду. Их также можно подметать дорожными машинами. Хорошая уборка и очистка дорог обеспечивают минимальный уровень пыления.
5	Увлажнение хранящихся в штабелях материалов: неорганизованные выбросы пыли могут быть снижены посредством достаточного увлажнения точек выгрузки и загрузки и использования ленточного конвейера с регулируемой высотой.
6	Если невозможно избежать неорганизованных выбросов пыли на точках выгрузки и загрузки хранящихся материалов, то их можно снизить при регулировании уровня разгрузки в соответствии с высотой штабеля автоматически, если это возможно, либо путем снижения скорости разгрузки.

Применение: общеприменимо при производстве цемента.

Экологический эффект: минимизация и/или предотвращение неорганизованных выбросов пыли.

6.2.5.2. Организованные выбросы при операциях с образованием пыли

В этом разделе идет речь о выбросах, происходящих при операциях с образованием пыли, кроме обжига в печах, охлаждения и основных процессов помола. Сюда относятся такие процессы, как дробление сырьевых материалов, транспортировка и подача, хранение сырьевых материалов, клинкера и цемента, хранение топлива и отгрузка цемента.

НДТ 15. Применение рукавных фильтров

Критерии оценки: технология "на конце трубы".

Описание: для того, чтобы снизить организованные выбросы пыли, согласно НДТ следует использовать технологический регламент, разработанный непосредственно для фильтров, используемых для операций с образованием пыли, кроме обжига в печи, охлаждения и основного процесса помола. Требования технологического регламента должны включать сухую очистку отходящих газов на фильтрах.

Для операций с образованием пыли очистка отходящих газов обычно осуществляется рукавным фильтром.

Экологический эффект: технологические показатели выбросов в соответствии с НДТ.

Средняя величина технологических показателей выбросов за период отбора (точечный замер, по крайней мере, в течение получаса), соответствующая НДТ для организованных выбросов пыли, образующейся при операциях с образованием пыли (кроме обжига в печи, охлаждения и основного процесса помола), должна быть меньше 30 мг/Нм³.

Следует отметить, что для малых источников (меньше 10 000 м³/ч) в первую очередь учитывать условия технического обслуживания и регулярность контрольной проверки фильтра (см. также НДТ 5).

6.2.5.3. Выбросы пыли при обжиге

НДТ 16. Применение фильтров при обжиге

Критерии оценки: технология "на конце трубы".

Описание: чтобы снизить выбросы пыли с дымовыми газами в процессе обжига НДТ предписывают сухую очистку дымовых газов с помощью фильтра.

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Электрофильтры	Применяется для всех систем печей
2	Рукавные фильтры
3	Гибридные фильтры

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ – см. таблицу 6.2.

В ЕС пороговые уровни (BREF. 2013) для выбросов пыли из отходящих газов в процессах обжига печи составляет < 10 – 20 мг/м³, среднесуточное значение. При применении рукавных фильтров или новых или модернизированных электрофильтров достигается более низкий уровень выбросов.

Таблица 6.2. Технологические показатели выбросов пыли из с отходящими печными газами, соответствующие НДТ, при производстве цемента

№ п/п	Тип технологической линии	Единица измерения	Соответствующая НДТ среднесуточная величина выбросов ^*
1	2	3	4
1	Для проектируемых технологических линий	мг/Нм³	<20
2	Для технологических линий сухого способа производства:
	- при использовании рукавных фильтров или новых усовершенствованных электрофильтров		<20
	- при использовании электрофильтров		<20
3	Для технологических линий мокрого способа производства		<20 ^**

1) как среднеарифметическое за время проведения замеров (для периодических измерений) и среднесуточного (для непрерывных измерений) при стандартных условиях температуры и давления, сухого газа и 10 % кислорода);

2) замеры осуществляются согласно графику производственного экологического контроля на основании норм, установленных в нормативных документах;

** в случае, если данный показатель труднодостижим, каждое отдельное предприятие согласовывает с уполномоченным органом программу повышения экологической эффективности с достижением данного технологического показателя пыли [1].

6.2.5.4. Выбросы пыли в процессах охлаждения и помола

НДТ 17. Применение фильтров в процессах охлаждения и помола

Критерии оценки: технология "на конце трубы".

Описание: чтобы снизить выбросы пыли из дымовых газов, образующихся в процессах охлаждения и помола, НДТ предусматривают использование сухой очистки дымовых газов с помощью фильтра:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Электрофильтры	Общеприменимо для клинкерных холодильников и цементных мельниц
2	Рукавные фильтры	Общеприменимо для клинкерных холодильников и мельниц
3	Гибридные фильтры	Применимо для клинкерных холодильников и цементных мельниц

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ.

Среднесуточная величина или средняя за период выборки (точечный замер, по крайней мере, в течение получаса), соответствующая НДТ, для выбросов пыли с отходящими газами, образующимися в процессах охлаждения и помола, должна быть меньше 30–50 мг/Нм³. В случае применения рукавных фильтров или новых или усовершенствованных электрофильтров достигается более низкий уровень значений.

6.2.6. Газообразные выбросы

6.2.6.1. Выбросы NO_x

НДТ 18. Техники снижения выбросов NO_x

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия.

Описание: чтобы снизить выбросы _NOX с отходящими печными газами/ теплообменника/ декарбонизатора, НДТ предусматривают использование одной или несколько следующих техник:

№ п/п

Техника ^*

Применение

1	2	3
Основные техники
1	1. Охлаждение зоны горения	Применяется для всех типов печей, используемых в цементном производстве. Степень применимости может быть ограничена требованиями к уровню качества продукта и потенциальными воздействиями на стабильность процесса
	2. Горелки с низким выходом оксидов азота	Применяется во всех вращающихся печах, в основной печи, а также декарбонизаторе
	3. Внутрипечное горение	Общеприменимо для длинных вращающихся печей
	4. Добавление минерализаторов, чтобы улучшить спекаемость сырьевой смеси (минерализованный клинкер).	Общеприменимо для вращающихся печей при условии соответствия требованиям качества конечного продукта
	5. Оптимизация процесса	Общеприменимо для всех печей
2	Ступенчатое сжигание (традиционное топливо или горючие отходы), также в сочетании с декарбонизацией и использованием оптимизированной топливной смеси	Как правило, может быть использовано только в печах, оборудованной декарбонизатором. Требуются существенные модификации для систем циклонного теплообменника без декарбонизатора. В печах без декарбонизатора сжигание кускового топлива могло бы иметь положительный эффект в плане снижения уровня NO_х в зависимости от способности создавать регулируемое снижение атмосферного давления и контролировать образующиеся при этом выбросы СО
3	Селективное некаталитическое восстановление (SNCR)	В принципе может быть использовано во вращающихся цементных печах. Зоны впрыска могут быть различные в зависимости от типа процесса в печи. В длинных печах, работающих по мокрому и сухому способу, могут быть сложности с достижением требуемой температуры и времени обработки материала в печи. См. также НДТ 19
4	Селективное каталитическое восстановление (SCR)	Применимость зависит от необходимого каталитического и технологического усовершенствования применительно к цементной промышленности

* описание техник дано в главе 4.1.5.

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ – см. таблицу 6.3.

Таблица 6.3. Технологические показатели выбросов NOх, соответствующие НДТ, с отходящими печными газами/ теплообменника/ декарбонизатора при производстве цемента

№ п/п	Тип печи	Единица измерения и условия ^*	Соответствующая НДТ среднесуточная величина выбросов
1	2	3	4
1	Для проектируемых технологических линий	мг NO_х /Нм³отходящих газов при стандартных условиях ^*	<400
2	Печи с циклонными теплообменниками		< 400
3	Длинные вращающиеся печи мокрого способа производства		< 800

* температура 273 K, давление 101,3 кПа, наличие сухого газа и содержание эталонного кислорода 10 %. NO_x выражается в эквиваленте NO₂.

НДТ 19. Техники снижения выбросов NH₃

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия.

Описание: NH₃. Применение техники SNCR обеспечивает значительное снижение выбросов NO_X, удерживая при этом проскок аммиака на максимально низком уровне и обеспечивая использование следующих технических решений:

№ п/п	Наименование
1	2
1	Эффективное снижение NO_х наряду с поддержанием стабильного технологического процесса
2	Хорошее стехиометрическое распределение аммиака для достижения наиболее эффективного снижения NO_х и уменьшения проскока NH₃
3	Поддержание выбросов и проскоков NH₃(из-за непрореагировавшего аммиака) с отходящими газами на минимально возможном уровне, учитывая при этом корреляцию между эффективностью снижения выбросов NO_х и проскоками NH₃. В противном случае необходимо проведение периодического (один раз в год) мониторинга.

Применение: техника SNCR обычно применяется для вращающихся печей. Зоны впрыска могут различаться в зависимости от типа процесса. В длинных печах, работающих по мокрому и сухому способам, бывает трудно достичь необходимой температуры и времени обработки материала в печи. См. также НДТ 18.

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.4.

Таблица 6.4. Технологические показатели проскока NН3, соответствующие НДТ, из отходящих из печи/ теплообменника/ декарбонизатора газах при использовании селективного некаталитического восстановления (SNCR)

№ п/п	Параметр	Единица измерения	Соответствующая НДТ, среднесуточная величина выбросов при использовании SNCR
1	2	3	4
1	Проскок NH₃	мг NH₃/Нм³при стандартных условиях и 10 % O₂	<30 - 50 ^*

* проскок аммиака зависит от начального технологического показателя NO_X и эффективности снижения NO_X. Также уровень выбросов NH₃зависит во всех типах печей от "базовых" выбросов NH₃без использования SNCR (вклад NH₃из сырья).

6.2.6.2. Выбросы SO₂

НДТ 20. Применение абсорбента и мокрого скруббера

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия

Чтобы снизить до минимума выбросы SO₂с отходящими печными газами/ теплообменника/ декарбонизатора, НДТ предусматривают использование одного из следующих технических решений:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Добавка абсорбента	Добавка абсорбента в принципе используется во всех печных системах, хотя в наибольшей степени используется в запечном циклонном теплообменнике. Добавка извести снижает качество гранул сырьевого материала и создает проблему прохождения потока в печах Леполь. Установлено, что для печей с теплообменником непосредственное введение гашеной извести в отходящий газ менее эффективно, чем подмешивание гашеной извести к подаваемому в печь материалу.
2	Использование мокрого скруббера	Применяется во всех типах цементных печей с соответствующим (достаточным) уровнем SO₂для производства гипса
Описание техник дано в разделе 4.1.4.

Описание: в зависимости от сырьевых материалов и качества топлива технологические показатели выбросов SO_Xмогут быть невысокими и не требовать снижения.

В случае необходимости могут быть использованы основные техники и/или способы снижения технологических показателей выбросов SO_X, такие как добавка абсорбента или очистка газов в мокром скруббере.

Мокрый скруббер используется на заводах с начальным технологическим показателем выбросов SO_X выше 800–1000 мг/Нм³.

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.5.

Таблица 6.5. Технологические показатели выбросов SO_x, соответствующие НДТ, с отходящими печными газами/ теплообменника/ декарбонизатора при производстве цемента

№ п/п	Параметр	Единица измерения	Соответствующая НДТ ^*, среднесуточная величина выбросов
1	2	3	4
1	SO₂	мг SO₂/Нм³отходящих газов при стандартных условиях (при температуре 273 K, давлении 101,3 кПа и наличии сухого газа) и содержании эталонного кислорода 10 %	<400

1) диапазон принимается с учетом низкого и среднего уровней содержания серы в сырьевых материалах;

2) для производства белого цемента и специального цементного клинкера, способность клинкера удерживать топливную серу могла быть значительно ниже, что привело бы к более высокому технологическому показателю выбросов SO_х.

В дополнение к второстепенным мерам по сокращению выбросов SO₂, указанным в НДТ 20, и к основной мере, заключающейся в отказе от использования сырья с высоким содержанием сульфидов, оптимизация процесса измельчения сырья может снизить выбросы SO₂.

Техника представляет собой оптимизацию процесса помола сырьевого материала таким образом, чтобы работа сырьевой мельницы обеспечивала снижение содержания SO₂в печи. Это может быть достигнуто за счет следующих мероприятий:

увлажнение сырьевого материала;

температура в мельнице;

время нахождения материала в мельнице;

тонкий помол.

Применяется, если процесс сухого помола используется как часть общего процесса.

Тем не менее, как правило, в промышленных операциях не слишком много возможностей для регулировки большинства параметров (влажность, температура, время удерживания и т. д.) И для поддержания выбросов SO₂на низком уровне сырьевая мельница должна по возможности работать в комбинированном режиме. В прямом режиме выбросы SO₂обычно резко возрастают. Время простоя сырьевой мельницы зависит среди других параметров от времени, необходимого для технического обслуживания, емкости хранения сырьевой муки и уровня производительности печи по сравнению с производительностью сырьевой мельницы.

6.2.6.3. Выбросы СО и проскоки СО

6.2.6.3.1. Снижение проскоков СО

НДТ 21. Снижение проскоков СО

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия.

Для того, чтобы минимизировать частоту проскоков СО и поддерживать их общую длительность на уровне менее 30 мин. в год при использовании электрофильтров или гибридных фильтров, НДТ предусматривают использование следующих техник:

№ п/п	Техника
1	2
1	Предотвращение проскоков СО, чтобы уменьшить время простоя электрофильтров
2	Непрерывные автоматические измерения СО посредством использования оборудования для мониторинга с коротким временем отклика, расположенного близко к источнику СО

Описание: в целях безопасности и во избежание риска взрыва электрофильтры должны отключаться в момент повышения уровня СО в отходящих газах. Следующие техники используются для предотвращения проскоков СО и сокращения, таким образом, времени отключения:

регулирование процесса горения;

регулирование нагрузки по органическим веществам на сырьевые материалы;

регулирование качества топлива и системы подачи топлива.

Сбои случаются в основном при розжиге печи. Для безопасности газоанализаторы электрофильтров должны быть постоянно во включенном состоянии и время отклика должно быть сокращено за счет использования имеющейся резервной системы мониторинга.

Система постоянного контроля СО должна быть оптимизирована с учетом времени отклика и должна находиться близко к источнику СО, например, у выходного отверстия теплообменника или загрузочного отверстия печи, если используется печь, работающая по мокрому способу.

Если используются гибридные фильтры, то рекомендуется заземление поддерживающей клети при помощи ячеистого диска.

6.2.6.3.2. Выбросы органических углеводородов (ООУ/ЛОС)

НДТ 22. Использование сырья с низким содержанием летучих органических соединений

Критерии оценки: выбор сырья.

Описание: чтобы снизить выбросы общего органического углерода (ООУ) с отходящими печными газами на низком уровне, следует не допускать загрузки печи сырьевыми материалами с содержанием высокого уровня летучих органических соединений (ЛОС).

6.2.6.4. Выбросы полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов (ПХДД и ПХДФ)

НДТ 23. Использование сырья с низким содержанием летучих органических соединений, соединений хлора и меди

Критерии оценки: выбор сырья.

Описание: для предотвращения выбросов полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов или поддержания этих выбросов в отходящих печных газах низкими, следует применять отдельно или совместно следующие техники:

№ п/п	Техники	Применимость
1	2	3
1	Тщательный выбор и контроль материалов, подаваемых в печь (сырья), на содержание хлора, меди и летучих органических соединений	общеприменимо
2	Тщательный выбор и контроль топлива для обжига клинкера на содержание хлора и меди	общеприменимо
3	Ограничение / отказ от использования отходов, в которых имеются хлорсодержащие органические материалы	общеприменимо
4	Прекращение подачи топлива с высоким содержанием галогенов (например, хлора) при вторичном сжигании	общеприменимо
5	Быстрое охлаждение дымовых газов печи до температуры ниже 200 ºC и минимизация времени пребывания дымовых газов и содержания кислорода в зоне с температурой от 300 до 450 °C	Применимо для длинных печей мокрого способа и длинных печей сухого способа без циклонных теплообменников. В современных печах с циклонными теплообменниками и декарбонизатором эта функция уже присуща
6	Прекращение сжигания отходов при розжиге и охлаждении (пуске и остановке) печи	общеприменимо

Экологический эффект: в случае применения указанных выше НДТ могут быть достигнуты технологические показатели выбросов ПХДД и ПХДФ < 0,05 - 0,1 нг I-TEQ/Нм³(международный эквивалент токсичности, средний показатель за период отбора проб 6 - 8 час).

6.2.6.5. Выбросы металлов

НДТ 24. Использование сырья с низким содержанием металлов

Критерии оценки: выбор сырья, технология "на конце трубы".

Описание: для минимизации выбросов металлов из отходящих печных газов необходимо предусмотреть использование одной или несколько следующих техник:

№ п/п

Техники

1	2
1	Выбор материалов с низким содержанием соответствующих металлов и ограничение содержания соответствующих металлов в материалах, особенно ртути.
2	Использование системы обеспечения качества, гарантирующей требуемые характеристики используемых отходов
3	Использование эффективных техник по улавливанию пыли (из печной системы)

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.6.

Таблица 6.6. Технологические показатели выбросов металлов из печей в цементной промышленности при использовании НДТ

№ п/п	Металл	Размерность	Технологические показатели выбросов, связанные с НДТ (средние за период отбора проб (точечные измерения, по крайней мере, в течение одного часа)
1	2	3	4
1	Hg	мг металла/Нм3 выхлопных газов при стандартных условиях (относится к температуре 273 K, давлению 1013 гПа и сухому газу) и эталонному кислороду 10 %	< 0,05
2	S (Cd, Tl)		< 0,05
3	S (As, Sb, Pb, Cr, Co, Cu, Mg, Ni, V)		< 0,5

6.2.6.6. Снижение выбросов газообразных хлоридов и фторидов HCl и HF

НДТ 25. Снижение выбросов газообразных хлоридов и фторидов

Критерии оценки: выбор сырья, технология "на конце трубы".

Описание: для снижения или предотвращения выбросов HCl и HF из цементных печей путем следует применять одну или несколько из следующих техник:

№ п/п	Техника/ оборудование	Применимость
1	2	3
1	Использование сырьевых материалов и топлива с низким содержанием хлора и фтора	Для всех предприятий
2	Ограничение содержания хлора и фтора в любых отходах, которые будут использоваться в качестве сырья или топлива в печи	Для всех предприятий
3	Использование систем байпаса печных газов	Для заводов сухого способа производства
4	Использование эффективных технических решений по улавливанию пыли в системе байпаса печных газов	Для заводов сухого способа производства

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.7.

Таблица 6.7. Технологические показатели выбросов HCl и HF, соответствующие НДТ

№ п/п	Технологические показатели выбросов	Единица измерения	Значение (диапазон)^*
1	2	3	4
1	HCl HF	мг/Нм³выхлопных газов при стандартных условиях (относится к температуре 273 K, давлению 1013 гПа и сухому газу) и эталонному кислороду 10 %	10 1,0

1) среднее значение за весь период наблюдений путем замеров с периодичностью не менее 30 минут 1 раз в год;

2) техники должны применяться только в том случае, если в качестве топлива и / или сырья используются отходы.

6.2.7. Технологические потери/отходы

НДТ 26. Вторичное использование отходов

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

Описание: чтобы снизить производственные потери в виде пыли при производстве цемента, наряду с экономией сырьевых материалов используются следующие техники:

№ п/п	Техники	Применение
1	2	3
1	Утилизация уловленной пыли, где это целесообразно	Общеприменимо, но в зависимости от химического состава
2	Утилизация уловленной пыли в других производственных процессах	Может осуществляться и на других предприятиях

Описание: уловленная пыль может быть возвращена обратно в технологический процесс, если это целесообразно. Такая переработка может быть осуществлена непосредственно в самой печи или при загрузке (в этом случае лимитирующим фактором является концентрация щелочных металлов), или при смешивании с цементом. Процедура контроля качества может потребоваться, если собранные пылеобразные вещества возвращаются обратно в технологический процесс. Альтернативные способы могут быть использованы для тех материалов, которые нельзя возвращать в процесс (например, добавка для десульфуризации отходящих газов на мусоросжигательных заводах).

Экологический эффект: уменьшение объемов размещения отходов.

6.3. Заключения по НДТ для производства извести

В отсутствие других подходов заключения по НДТ, представленные в этом разделе, могут применяться ко всем установкам по производству извести.

6.3.1. Основные технические решения

НДТ 27. Оптимизация процессов производства

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

Описание: чтобы снизить все выбросы из печи и повысить энергоэффективность, должны использоваться техники, направленные на достижение ровного и стабильного процесса в печи, необходимо использовать параметры, максимально близкие к принятым в результате использования следующих технологий:

№ п/п	Техническое решение
1	2
1	Оптимизация управления производственным процессом, включая компьютерное автоматическое управление
2	Использование современной весовой системы подачи твердого топлива и/или приборов учета расхода газа

Применение: оптимизация управления производственным процессом применяется в разной степени на всех заводах по производству извести. Полная автоматизация процесса, как правило, невозможна в силу изменчивости состава известняка.

НДТ 28. Контроль используемого сырья

Чтобы предотвратить и/или снизить выбросы, следует осуществлять тщательный отбор и контроль сырьевых материалов, которые поступают в печь.

Описание: сырьевые материалы, поступающие в печь, оказывают значительное воздействие на выбросы в атмосферу в силу содержания примесей; поэтому тщательный отбор сырьевых материалов помогает снизить эти выбросы. Например, изменение содержания серы и хлора в известняке/доломите влияет на уровень концентрации SO₂и НСl в отходящих газов, в то время как присутствие органических веществ влияет на выбросы ООУ и СО.

Применение: применение зависит от наличия (местных) сырьевых материалов с низким содержанием примесей. Тип конечного продукта и используемой печи может стать дополнительным ограничением.

6.3.2. Мониторинг

НДТ 29. Мониторинг и измерение технологических процессов и выбросов в окружающую среду

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

В соответствии с НДТ должны постоянно осуществляться мониторинг выбросов и контроль параметров технологического процесса и выбросов, а также контроль выбросов согласно существующим национальным стандартам РК; если же стандарты РК применить невозможно, то применяются ISO, национальные и международные стандарты, которые гарантируют соответствие данных научно обоснованным критериям, включая следующие:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Постоянный замер параметров процесса, свидетельствующих о стабильности процесса, таких как температура, содержание кислорода, давление, скорость потока и выбросы СО	Применяется для процессов обжига
2	Мониторинг и стабилизация основных параметров процесса, например, подача топлива, постоянный уровень дозировки, избыточный кислород	Применяются для процессов обжига
3	Непрерывные или периодические замеры выбросов пыли, NO_X, SO_X, СО, а также NH₃, если используется SNCR	Применяются для процессов обжига
4	Непрерывные или периодические замеры выбросов НСl и HF в случае попутного сжигания отходов	Применяются для процессов обжига
5	Периодические замеры выбросов ООУ или непрерывные замеры в случае попутного сжигания отходов	Применяются для процессов обжига
6	Периодические замеры выбросов ПХДД / ПХДФ и металлов	Применяются для процессов обжига
7	Непрерывные или периодические замеры выбросов пыли	Применяются для процессов, не связанных с обжигом в печи. Для малых источников (< 10 тыс. м³/ч) частота замеров должна быть основана на требованиях технического регламента

Применение: техники 4, 5 и 6 могут применяться при использовании соответствующих видов отходов и наличии разрешительной документации РК.

6.3.3. Потребление энергии

НДТ 30. Оптимизация процессов в части потребления тепловой энергии

Критерии оценки: технологические решения, выбор сырья.

Для сокращения потребления тепловой энергии НДТ предусматривают использование одной или нескольких следующих техник:

№ п/п

Техника

Описание

Применение

1	2	3	4
1	Применение улучшенных и оптимизированных систем управления печью, ровного и стабильного процесса обжига, соблюдение параметров, близких к нормативным, посредством следующих мер: 1. Оптимизация управления процессом 2. Регенерация тепла отходящих газов (например, использование избыточного тепла из вращающихся печей для сушки известняка, используемого в других процессах, например, размалывание известняка) 3. Современные весовые системы подачи твердого топлива 4. Обслуживание оборудования (например, герметичность, эрозия огнеупорных материалов) 5. Использование оптимального размера помола	Соблюдение параметров управления техническим процессом обжига, близких к оптимальным значениям, равнозначно сокращению всех расходных показателей, благодаря, в том числе снижению количества остановок и сбоев. Использование оптимального размера помола при условии доступности сырьевых материалов	Техника (1) II применяется только к длинным вращающимся печам
2	Использование таких видов топлива, которые могут оказать положительный эффект на потребление тепловой энергии	Характеристики топлива, например, высокая теплота сгорания и низкое содержание влаги могут оказать положительный эффект на потребление тепловой энергии	Применение зависит от технической возможности загружать конкретное топливо в печь и доступности подходящего топлива (например, высокая теплота сгорания и низкое содержание влаги)
3	Ограничение избытка воздуха	Снижение избытка воздуха, используемого для горения, оказывает непосредственное влияние на расход топлива, так как повышенная подача воздуха требует большего количества тепловой энергии для нагревания дополнительного объема. Только в длинных вращающихся печах (LRK) и вращающихся печах с теплообменником (PRK) ограничение избытка воздуха оказывает влияние на потребление тепловой энергии. Это техническое решение потенциально способно увеличить выбросы ООУ и СО	Применяется к LRK и PRK в рамках потенциального перегрева некоторых зон печи с последующим снижением срока службы огнеупоров

Уровни потребления тепловой энергии, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.8.

Таблица 6.8. Уровни потребления тепловой энергии при производстве извести и доломитовой извести, соответствующие НДТ

№ п/п	Тип печи	Потребление тепловой энергии^*ГДж/т продукта
1	2	3
1	Длинные вращающиеся печи (LRK)	6,0 - 9,2
2	Вращающиеся печи с теплообменником (PRK)	5,1 - 7,8
3	Прямоточные регенеративные обжиговые печи	3,2 - 4,2
4	Кольцевые шахтные печи (ASK)	3,3 - 4,9
5	Пересыпные обжиговые печи (MFSK)	3,4 - 4,7
6	Другие печи (ОК)	3,5 - 7,0

* потребление энергии зависит от типа продукта, качества продукта, условий процесса и сырьевых материалов.

НДТ 31. Оптимизация процессов в части энергопотребления

Критерии оценки: технологические решения.

Чтобы минимизировать потребление электроэнергии, НДТ предусматривают использование одной или нескольких следующих техник:

№ п/п	Техника
1	2
1	Использование системы управления энергоснабжением
2	Использование оптимального гранулометрического состава известняка
3	Использование помольного и другого оборудования с электрическим приводом, обеспечивающего высокую энергоэффективность

Описание: техническое решение (2).

Вертикальные печи обычно используются для обжига крупнозернистого известняка. Однако вращающиеся печи с высоким энергопотреблением могут использовать мелкие фракции, а новые вертикальные печи - мелкие гранулы от 10 мм. Более крупные гранулы чаще используются в вертикальных печах, чем во вращающихся.

6.3.4. Расход известняка

НДТ 32. Минимизация расхода известняка

Критерии оценки: технологические решения, выбор сырья.

Чтобы минимизировать расход известняка, НДТ предусматривают использование одной или нескольких следующих техник:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Специальная система добычи и дробления известняка с учетом его гранулометрии и качества	Общеприменимо при производстве извести; однако технология зависит от качества известняка
2	Подбор печей, обеспечивающих использование известняка с широким диапазоном гранулометрии, позволяет более полно использовать добытый известняк	Применяется на новых заводах и крупных модернизированных печах. Вертикальные печи могут в принципе обжигать только крупнозернистый известняк. Прямоточные регенеративные обжиговые печи и/или вращающиеся печи могут работать и с мелкозернистым известняком

6.3.5. Выбор топлива

НДТ 33. Тщательный отбор и контроль топлива, поступающего в печь

Критерии оценки: технологические решения, выбор сырья.

Чтобы предотвратить/снизить выбросы, следует осуществлять тщательный отбор и контроль топлива, поступающего в печь, согласно НДТ.

Описание: топливо, поступающее в печь, может оказывать серьезное воздействие на выбросы в атмосферу из-за присутствия примесей. Содержание серы (в частности, для длинных вращающихся печей), азота и хлора оказывает воздействие на уровень содержания SO_X, NO_Xи НС1 в отходящих газах. В зависимости от химического состава топлива и типа печи выбор соответствующего топлива или топливной смеси может привести к снижению выбросов.

Применение: за исключением пересыпных обжиговых шахтных печей все типы печей могут работать на любом виде топлива и топливных смесей в зависимости от наличия конкретного топлива. Выбор топлива также зависит от желаемого качества конечного продукта, технических возможностей загрузки топлива в конкретную печь и экономических соображений.

6.3.5.1. Использование топливных отходов

6.3.5.1.1. Контроль качества отходов

НДТ 34. Использование вторичных ресурсов

Критерии оценки: интегрированные технологии.

Описание: чтобы обеспечить необходимые характеристики отходов, используемых в качестве топлива при производстве извести, должны быть использованы следующие техники согласно НДТ:

№ п/п	Техника
1	2
1	Применение системы обеспечения качества, чтобы гарантировать характеристики отходов и анализ любых отходов, которые могут быть использованы как топливо в известковой печи: 1. Постоянное качество. 2. Физические критерии, например, способность к образованию выбросов, размер частиц, реакционная способность, обжигаемость и калорийность. 3. Химические критерии - содержание общего хлора, серы, щелочей, фосфора, металлов (например, общего хрома, свинца, кадмия, ртути, таллия).
2	Контроль достаточного количества необходимых параметров для любых отходов, используемых как топливо в известковой печи, таких, как содержание галогенов, металлов (Cd, Hg и Tl,: As, Sb, Pb, Mn, Cr, Cu, Ni и V) и серы

Применение: общеприменимо в производстве извести при условии наличия разрешительной нормативной документации РК.

6.3.5.1.2. Загрузка отходов в печь

НДТ 35. Использование отходов как топлива

Критерии оценки: интегрированные технологии.

Описание: чтобы предотвратить/снизить выбросы, образующиеся при утилизации горючих отходов в печи, следует использовать следующие техники согласно НДТ:

№ п/п	Техника
1	2
1	Использование для сжигания отходов в печах соответствующих горелок и режимов обжига
2	Функционирование должно осуществляться таким образом, чтобы образовавшийся при сжигании отходов газ находился в однородных контролируемых условиях даже в самом неблагоприятном случае при температуре 850 °C не менее 2 сек
3	Повышение температуры свыше 1100°С в том случае, если сжигаемые опасные отходы содержат свыше 1 % органических соединений хлора
4	Отходы должны загружаться непрерывно и постоянно
5	Прекратить сжигание отходов в период пуска и остановки печи, когда невозможно поддерживать необходимый режим, о чем упоминалось выше в п.п. (2) и (3)

6.3.5.2. Техника безопасности при утилизации опасных отходов

НДТ 36. Безопасное обращение с отходами

Критерии оценки: сопутствующие организационные мероприятия.

Чтобы не допустить аварийных выбросов, согласно НДТ следует использовать систему безопасности, разработанную для хранения, обращения и загрузки в печь опасных отходов.

Описание: использование системы управления безопасностью, разработанной для хранения, обращения и загрузки в печь опасных отходов, представляет собой ориентированный на учет рисков подход в зависимости от типа и источника отходов, суть которого заключается в маркировке, контроле, отборе проб и тестировании нужного типа отходов.

6.3.6. Выбросы пыли

6.3.6.1. Неорганизованные выбросы пыли

НДТ 37. Оптимизация процессов производства

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

Описание: чтобы минимизировать/предотвратить неорганизованные выбросы при операциях с образованием пыли, следует использовать одну или несколько техник, согласно НДТ:

№ п/п	Техника
1	2
1	Изоляция/герметизация операций с образованием пыли, таких как дробление, рассев и смешивание
2	Использование закрытых транспортеров и грузоподъемников, которые сконструированы как закрытые системы, если есть вероятность выброса пыли из пыльного материала
3	Использование бункеров для хранения соответствующей емкости, снабженных индикаторами уровня с выключателями и фильтрами для предотвращения выброса пыли в воздух во время загрузочных операций
4	Использование закрытых систем пневмотранспорта
5	Погрузочно-разгрузочные работы в закрытых системах под разрежением и обеспыливание всасываемого воздуха рукавным фильтром перед выбросом в атмосферу
6	Сокращение утечек воздуха и просыпок материалов, полная комплектация оборудования
7	Надлежащее и полное обслуживание оборудования
8	Использование автоматических устройств и систем управления
9	Использование непрерывных безаварийных операций
10	Использование гибких, оснащенных системой пылеулавливания погрузочных труб для загрузки известняка с автотранспорта

Применение: на стадии подготовки сырьевых материалов, таких как дробление и просеивание, в улавливании пыли обычно нет необходимости в силу влажности сырьевых материалов.

Применение: общеприменимо при производстве цемента.

Экологический эффект: минимизация и/или предотвращение неорганизованных выбросов пыли.

НДТ 38. Оптимизация процессов производства участков хранения

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

Описание: чтобы минимизировать/предотвратить неорганизованные выбросы пыли с площадок навального хранения следует использовать одну или несколько следующих техник:

№ п/п	Техника
1	2
1	Ограждение мест хранения разного типа заслонами, вертикальным озеленением (искусственная или естественная защита от ветра)
2	Использование бункеров и закрытых полностью автоматизированных хранилищ для сырьевых материалов. Эти типы хранилищ оснащаются одним или несколькими рукавными фильтрами для предотвращения пыления при погрузочно-разгрузочных операциях
3	Снижение неорганизованных выбросов пыли в зонах хранении посредством обильного увлажнения мест погрузки и разгрузки и использование транспортерной ленты с регулируемой высотой. При увлажнении или разбрызгивании почва должна быть укрыта, а излишки воды отведены и при необходимости переработаны и использованы в закрытых циклах
4	Если избежать неорганизованных выбросов пыли при погрузочно-разгрузочных операциях на местах навального хранения невозможно, то следует регулировать высоту разгрузочного механизма в соответствии с высотой выгруженного материала по возможности автоматически или посредством снижения скорости разгрузки
5	Постоянное увлажнение мест разгрузки, особенно сухих, с использованием разбрызгивателей и уборка чистящими машинами
6	Использование пылевсасывающих систем во время уборки. Новые помещения могут легко быть оснащены стационарными пылесосными системами, тогда как уже существующие - лучше оснащать мобильными системами и гибкими соединениями
7	Снижение неорганизованных выбросов пыли по маршруту движения автотранспорта посредством использования по возможности твердого покрытия и поддержания его в максимально чистом состоянии. Увлажнение дорог может снизить неорганизованные выбросы пыли, особенно в сухую погоду. Хорошо налаженная административно-хозяйственная работа может помочь свести неорганизованные выбросы пыли к минимуму

Применение: общеприменимо при производстве цемента.

Экологический эффект: минимизация и/или предотвращение неорганизованных выбросов пыли.

6.3.6.2. Организованные выбросы при операциях с образованием пыли, кроме процессов обжига в печи

НДТ 39. Применение фильтров в процессах охлаждения и помола

Критерии оценки: снижение потенциального риска выбросов.

Описание: чтобы снизить организованные выбросы при операциях с образованием пыли, кроме процессов обжига в печи, рекомендуется использовать одну или несколько следующих техник согласно НДТ, а также систему управления техническим обслуживанием, которая специально рассматривает функционирование фильтров:

№ п/п	Техника^*	Применение
1	2	3
1	Рукавный фильтр	Общеприменимо на заводах, где осуществляются помол и дробление, а также вспомогательные процессы в производстве извести; перевозка материалов, хранение и погрузка. Применимость рукавных фильтров в установках по гашению извести может быть ограничена высокой влажностью и низкой температурой отходящих газов.
2	Мокрый скруббер	Применяется в основном в установках по гашению извести

1) описание технических решений дано в разделе 4.1.2;

2) при необходимости могут быть использованы центробежные сепараторы/циклоны для предварительной обработки отходящих газов.

Следует отметить, что для малых источников (меньше 10 тыс. м³/ч) приоритетным должен быть подход, ориентированный на регулярный контроль за функционированием фильтров (см. НДТ.27).

6.3.6.3. Выбросы пыли при процессах обжига в печи

НДТ 40. Применение фильтров при обжиге

Критерии оценки: технология "на конце трубы".

Описание: чтобы снизить выбросы пыли при процессах обжига в печи, согласно НДТ следует использовать очистку отходящих газов фильтром. Может быть использована одна или несколько следующих техник:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Электрофильтры	Применяются для всех систем печей
2	Рукавный фильтр	Применяется для всех систем печей
3	Влажный сепаратор пыли	Применяется для всех систем печей
4	Центробежный сепаратор/циклон	Центробежные сепараторы подходят только для предварительного сепарирования и могут использоваться только для предварительной очистки отходящих газов из всех систем печей
Описание техник дано в разделе 4.1.2

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.9.

Таблица 6.9. Технологические показатели выбросов пыли из отходящих газов при процессах обжига в печи, соответствующие НДТ

№ п/п	Техника	Единица измерения	НДТ (среднесуточная величина или среднее значение за период отбора проб, точечные измерения каждые 30 мин)
1	2	3	4
1	Рукавный фильтр	мг/м³	< 20
2	Электрофильтр или другие фильтры	мг/м³	< 20^*

* в исключительных случаях, когда удельное сопротивление пыли высоко, среднесуточная величина, согласно НДТ, может быть выше - до 50 мг/Нм³.

6.3.7. Газообразные соединения

6.3.7.1. Основные технические решения для снижения выбросов газообразных соединений

НДТ 41. Снижение выбросов газообразных соединений

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом, технология "на конце трубы".

Описание: чтобы снизить выбросы газообразных соединений (например, NO_X, SO₂, НСl, СО, ООУ из отходящих газов в процессе обжига, используются одна или несколько техник, согласно НДТ:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Тщательный отбор и контроль веществ, поступающих в печь	Общеприменимо
2	Сокращение уровня исходных загрязнителей в топливе и, если возможно, в сырьевых материалах: Выбор топлива по возможности с низким содержанием серы (в частности, для длинной вращающейся печи), азота и хлора. Выбор сырьевых материалов по возможности с низким содержанием органических веществ. Выбор топливных отходов, соответствующих технологическому процессу и типу горелки	Общеприменимо в производстве извести в зависимости от наличия местного сырья и топлива, типа используемой печи, желаемого качества продукта, технической возможности загрузки топлива в данную печь.
3	Использование методов оптимизации технологического процесса для обеспечения эффективного улавливания диоксида серы (например, эффективный контакт между печными газами и негашеной известью)	Применяется на всех установках по производству извести. Полная автоматизация процесса невозможна из-за некоторых неконтролируемых факторов, например, качества известняка

6.3.7.2. Выбросы NO_x

НДТ 42. Техники снижения выбросов NOx

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия.

Описание: чтобы снизить выбросы NO_х из отходящих газов в процессе обжига, следует использовать одну или несколько техник, согласно НДТ:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Основные технические решения
	1. Правильный выбор топлива с учетом ограничения содержания в нем азота	Общеприменимо при производстве извести при условии доступности данного вида топлива, а также технической возможности использования этого вида топлива для данной печи
	2. Оптимизация процесса, включая регулирование зоны горения и температурный профиль	Оптимизация технологического процесса и управление процессом могут быть использованы в производстве извести, но зависят от качества конечного продукта
	3. Конструкция горелки (горелка с низким образованием NO_х	Горелки с низким выходом NO_х применяются во вращающихся и кольцевых шахтных печах, обеспечивая высокий уровень первичного воздуха. Прямоточные регенеративные обжиговые печи (PFRK) и другие шахтные печи работают по типу беспламенного горения, что делает использование горелок с низким выделением NO_х невозможным для этого типа печи
	4. Ступенчатая подача воздуха ^*	Не применяется в шахтных печах. Применяется только во вращающихся печах с теплообменником, но не тогда, когда идет производство намертво обожженной извести. Применение может быть ограничено видом конечного продукта в силу возможного перегрева в некоторых зонах печи и как следствие износом огнеупорной футеровки.
2	Селективное некаталитическое восстановление (SNCR)	Применяется во вращающихся печах Леполь. См. также НДТ 41

* описание технических решений дано в разделе 4.1.5.

Экологический эффект: технологические показатели, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.10.

Таблица 6.10. Технологические показатели выбросов NO_X отходящих газов при процессах обжига в печи при производстве извести, соответствующие НДТ

№ п/п	Тип печи	Единица измерения	НДТ (среднесуточная величина или среднее значение за период отбора проб (точечные измерения каждые 30 мин), выраженное как NO₂)
1	2	3	4
1	Прямоточная регенеративная обжиговая печь (PFRK), кольцевая шахтная печь (ASK), пересыпная обжиговая печь (MFSK), другие шахтные печи (OSK)	мг/м³	100 - 350 ^,**
2	Длинная вращающаяся печь (LRK), вращающаяся печь с теплообменником (PRK)	мг/м³	<200 - 500 ^,*

* более высокие величины связаны с производством доломитовой извести и намертво обожженной извести. Более высокие уровни, чем верхние предельные величины могут быть связаны с производством спеченной доломитовой извести;

** для LRK и PRK, производящих намертво обожженную известь в шахтах, верхний уровень достигает 800 мг/м³;

*** там, где основных технических решений, содержащихся в НДТ 45(1), недостаточно для достижения этого уровня и где вторичные технические решения невозможно применить для снижения выбросов NO_X до 350 мг/Нм³, верхняя предельная величина составляет 500 мг/Нм³, особенно для намертво обожженной извести и использования биомассы в качестве топлива.

НДТ 43. Техники снижения выбросов NH₃

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия.

Описание: когда используется селективное некаталитическое восстановление (SNCR), НДТ помогают достичь эффективного снижения NO_X, удерживая уровень проскока аммиака на самом низком уровне, используя при этом следующие техники:

№ п/п

Техника

1	2
1	Применение соответствующего и достаточного для снижения выбросов технического решения одновременно с сохранением стабильного производственного процесса
2	Применение подходящего стехиометрического соотношения и распределения аммиака для достижения наиболее эффективного снижения NO_X и уменьшения проскока аммиака
3	Сохранение проскоков NH₃(в результате не вступившего в реакцию аммиака) из отходящих газов на максимально низком уровне с учетом соотношения между снижением эффективности NO_X и проскока NH₃

Применение: применяется только во вращающихся печах Леполь, где можно установить идеальный температурный диапазон 850 – 1020 °С. См. также НДТ 40, технологическое решение (2).

6.3.7.3. Выбросы SO_x

НДТ 44. Применение абсорбента и мокрого скруббера

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия.

Чтобы снизить выбросы SO_х из отходящих газов в процессе обжига в печи, используются одна или несколько техник в соответствии с НДТ:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Оптимизация процесса для обеспечения эффективного улавливания диоксида серы (например, эффективное взаимодействие между печными газами и негашеной известью)	Оптимизация управления процессом применима на всех заводах по производству извести
2	Отбор топлива с низким содержанием серы	Общеприменимо при условии наличия топлива, особенно по отношению к длинным вращающимся печам (LRK), из-за высокого уровня выбросов SO_х
3	Использование метода добавки адсорбентов (например, добавка адсорбента, очистка сухого отходящего газа при помощи фильтра, мокрый скруббер или добавление активированного угля)	Метод добавки адсорбентов в принципе используется при производстве извести, в частности, для того чтобы оценить возможность ее применения во вращающихся печах, нужны дополнительные исследования

Описание технического решения дано в разделе 4.1.4

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.11.

Таблица 6.11. Технологические показатели выбросов SO_x отходящих газов при процессах обжига в печи при производстве извести, соответствующие НДТ

№ п/п	Тип печи	Единица измерения	НДТ (среднесуточная величина или среднее значение за период отбора проб, точечные измерения каждые 30 мин, выраженная как SO₂)^,*
1	2	3	4
1	Прямоточная регенеративная обжиговая печь (PFRK), кольцевая шахтная печь (ASK) , пересыпная обжиговая печь (MFSK), другие шахтные печи (OSK), вращающаяся печь с теплообменником (PRK)	мг/м³	<50 - 200
2	Длинная вращающаяся печь (LRK)	мг/м³	<50 - 400

* уровень зависит от начального уровня SO_X в отходящих газах и использованной технологии;

** в производстве спеченной доломитовой извести с использованием "двухпроходового процесса" выбросы SO_X могут быть выше предельного значения.

6.3.7.4. Выбросы СО, проскоки СО

6.3.7.4.1. Выбросы СО

НДТ 45. Снижение выбросов СО

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия.

Чтобы снизить выбросы СО из отходящих газов в процессе обжига в печи, используются одна или несколько техник в соответствии с НДТ:

№ п/п	Техника	Применение
1	2	3
1	Отбор сырьевых материалов с низким содержанием органического вещества	Общеприменимо в производстве извести в рамках доступности и состава местного сырья, типа используемой печи и качества конечного продукта
2	Оптимизация процесса для достижения стабильного и полного сгорания	Применимо на всех заводах по производству извести. Полная автоматизация процесса невозможна из-за примесей, не поддающихся контролю, то есть качества известняка

В этом контексте см. также НДТ 25, НДТ 26 и НДТ 27.

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.12.

Таблица 6.12. Технологические показатели выбросов СО из отходящих газов при процессах обжига в печи при производстве извести, соответствующие НДТ

№ п/п	Тип печи	Единица измерения	НДТ ^*(среднесуточная величина или среднее значение за период отбора проб, точечные измерения каждые 30 мин)
1	2	3	4
1	Прямоточная регенеративная обжиговая печь (PFRK), другие шахтные печи (OSK), длинная вращающаяся печь (LRK), вращающаяся печь с теплообменником (PRK)	мг/м³	<500

1) уровень выбросов может быть выше в зависимости от видов сырья и/или типа получаемой извести, например, гидравлической извести;

2) соответствующие НДТ требования не применятся для MFSK и ASK.

6.3.7.4.2. Снижение проскоков СО

НДТ 46. Снижение проскоков СО

Критерии оценки: сопутствующие организационные и технические мероприятия.

Чтобы минимизировать частоту проскоков СО при применении электрофильтров, используются следующие техники в соответствии с НДТ:

№ п/п	Техника
1	2
1	Управление проскоками СО с целью уменьшения времени простоя электрофильтров
2	Непрерывные автоматические замеры уровня СО посредством контрольного оборудования с коротким временем отклика, расположенного близко к источнику СО

Описание: с целью безопасности и во избежание риска взрыва электрофильтры должны отключаться в момент повышения уровня СО в отходящих газах. Следующие технические решения помогают предотвратить проскоки СО и, таким образом, снижают время простоя электрофильтров:

контроль за процессом сгорания;

контроль за загрузкой органических сырьевых материалов;

контроль за качеством топлива и системой подачи топлива.

Прерывание операции происходит в основном на стадии розжига печи. В целях безопасности газовые анализаторы, существующие для защиты электрофильтров, должны функционировать на протяжении всех стадий процесса, и время простоя электрофильтров может быть снижено при помощи использования запасной системы мониторинга, поддерживаемой в рабочем состоянии в течение всего процесса.

Система непрерывного контроля СО должна быть оптимизирована с учетом времени отклика и находиться вблизи источника СО, т.е. на выходе из теплообменника или возле загрузочного отверстия печи в случае, если используется печь мокрого способа.

Применение: общеприменимо во вращающихся печах, оснащенных электрофильтрами.

6.3.7.5. Выбросы органических углеводородов

НДТ 47. Использование сырья с низким содержанием летучих органических соединений

Критерии оценки: выбор сырья

Описание: чтобы снизить выбросы общего органического углерода (ООУ) в отходящих печных газах в процессе обжига, используются одна или несколько техник, согласно НДТ:

№ п/п	Техника
1	2
1	Применение основных техник и контроля (см. также НДТ 25, НДТ 26 и НДТ 27)
2	Избегание загрузки сырьевых материалов с высоким содержанием летучих органических соединений в печь (за исключением производства гидравлической извести)

Применение: техническое решение (2) общеприменимо в производстве извести в зависимости от наличия местных сырьевых материалов и/или типа производимой извести.

6.3.7.6 Выбросы полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов (ПХДД и ПХДФ)

НДТ 48. Использование сырья с низким содержанием летучих органических соединений, соединений хлора и меди

Критерии оценки: выбор сырья.

№ п/п

Техники

Применимость

1	2	3
1	Выбор топлива с пониженным содержанием хлора	общеприменимо
2	Ограничение попадания в топливо меди	общеприменимо
3	Ограничение / отказ от использования отходов, в которых имеются хлорсодержащие органические материалы	общеприменимо
4	Ограничение времени пребывания дымовых газов и содержания кислорода в зонах с температурой с температурой от 300 до 450 °C	общеприменимо

В случае применения указанных выше НДТ могут быть достигнуты технологические показатели выбросов ПХДД и ПХДФ <0,05 - 0,1 нг I-TEQ/Нм³(международный эквивалент токсичности, средний показатель за период отбора проб 6 - 8 час).

6.3.7.7 Выбросы металлов

НДТ 49. Использование сырья с низким содержанием металлов

Критерии оценки: выбор сырья, технология "на конце трубы".

№ п/п	Техники
1	2
1	Подбор топлива с пониженным содержанием металлов
2	Использование системы обеспечения качества, гарантирующей требуемые характеристики используемых отходов
3	Ограничение содержания определенных металлов, особенно ртути
4	Использование эффективных техник по улавливанию пыли (из печной системы)

Экологический эффект: технологические показатели выбросов, соответствующие НДТ, – см. таблицу 6.13.

Таблица 6.13. Технологические показатели выбросов металлов из печей в известковой промышленности при использовании НДТ

№ п/п	Металл	Размерность	Технологические показатели выбросов, связанные с НДТ (средние за период отбора проб (точечные измерения, по крайней мере, в течение 30 мин)
1	2	3	4
1	Hg	мг металла/Нм³выхлопных газов при стандартных условиях (относится к температуре 273 K, давлению 1013 гПа и сухому газу) и эталонному кислороду 10 %	<0,05
2	S (Cd, Tl)		<0,05
3	S (As, Sb, Pb, Cr, Co, Cu, Mg, Ni, V)		<0,5

6.3.7.8 Снижение выбросов газообразных хлоридов и фторидов HCl и HF

НДТ 50. Снижение выбросов газообразных хлоридов и фторидов

Критерии оценки: выбор сырья, технология "на конце трубы".

Описание: для снижения или предотвращения выбросов HCl и HF из цементных печей путем следует применять одну или нескольких из следующих техник:

№ п/п	Техника/ оборудование	Применимость
1	2	3
1	Использование топлива с низким содержанием хлора и фтора ^*	Для всех предприятий
2	Ограничение содержания хлора и фтора в любых отходах, которые будут использоваться в качестве топлива для известеобжигательных печей ^*	Для всех предприятий

* техники должны применяться только в том случае, если в качестве топлива и / или сырья используются отходы.

Экологический эффект: при использовании НДТ средний суточный показатель или показатель при периодичном отборе проб через 1 ч или 30 мин. технологических показателей выбросов HCl меньше 10 мг/Нм³.

При использовании НДТ средний суточный показатель или показатель при периодичном отборе проб через 1 ч или 30 мин. технологических показателей выбросов HF меньше 1 мг/Нм³.

6.3.8. Производственные потери/отходы

НДТ 51. Вторичное использование отходов

Критерии оценки: управление и контроль производственным процессом.

Описание: чтобы снизить количество твердых отходов при производстве извести и сэкономить сырьевые материалы, в соответствии с НДТ используются следующие техники:

№ п/п	Техники	Применение
1	2	3
1	Повторное использование уловленной пыли или других взвешенных частиц (например, песка, гравия) в технологическом процессе	Общеприменимо в случае целесообразности
2	Использование пыли, некондиционной негашеной извести и некондиционной гидравлической извести в отдельных рыночных продуктах	Обычно используется в различных видах некоторых рыночных продуктов, если это целесообразно

Экологический эффект: уменьшение объемов размещения отходов.

7. Перспективные техники

В данном разделе работы представлены перспективные техники производства цемента и извести как в целом, так и по отдельным технологическим переделам, реализация которых могла бы привести к снижению ущерба, наносимого окружающей среде при производстве данных материалов.

7.1. Перспективные техники производства цемента

Техника получения цемента в кипящем слое

Техника обжига портландцементного клинкера в кипящем слое разрабатывается в Японии при поддержке Министерства внешней торговли и промышленности с 1986 г. Пилотный завод производительностью 20 т клинкера в сутки работал в течение шести лет, в период 1989 - 1995 гг., на заводе Тошиги, Сумитомо Осака Цемент, Япония. Пилотный завод производительностью 200 т/сутки был построен в конце 1995 г.

Принципиальная схема цементной печи кипящего слоя производительностью 20 т/сутки показана на рисунке 7.1.

Система состоит из запечного циклонного теплообменника (SP), аэро-фонтанной грануляционной печи (SBK), печи кипящего слоя (FBK), установки резкого охлаждения в кипящем слое (FBK) и клинкерного холодильника плотного слоя.

Запечный теплообменник состоит из обычного четырехступенчатого циклонного теплообменника, который подогревает и декарбонизирует сырьевую смесь. Грануляционная печь гранулирует сырьевую смесь в виде гранул размером 1,5 – 2,5 мм при температуре 1300 ^оС. В обжиговой печи завершаются гранулообразование и обжиг клинкера при температуре 1400 ^оС. В установке резкого охлаждения клинкер охлаждается с 1400 до 1000 ^оС. Окончательное охлаждение клинкера до 100 ^оС производится в холодильнике плотного слоя.

Клинкер, полученный в печи кипящего слоя, по качеству аналогичен или лучше клинкера, получаемого в обычной печи. Выбросы NO_x составляют 115 – 190 мг/Нм³при использовании в качестве топлива тяжелей нефти и 440 – 515 мг/Нм³ при использовании порошкообразного угля. Согласно выполненным исследованиям для завода производительностью 3000 тонн клинкера в сутки расход тепла может уменьшен на 10 – 12 % в сравнении с вращающейся печью с запечным теплообменником и колосниковым холодильником, следовательно выбросы СО₂могут быть снижены на 10 - 12 %.

Конечными целями развития технологии кипящего слоя (согласно предварительным оценкам для печи производительностью 3000 т/сутки на основе результатов испытаний пилотной печи производительностью 20 т клинкера в сутки) являются:

Рисунок 7.1. Печь кипящего слоя [72]

1) снижение расхода тепла на обжиг на 10 – 12 %;

2) снижение выбросов СО₂на 10 – 12 %;

3) снижение технологических показателей выбросов NO_x до 380 мг/Нм³и менее;

4) сохранение текущего технологического показателя выбросов SO_x;

5) снижение стоимости строительства на 30 %;

6) снижение площади застройки на 30 %.

7.2. Перспективные техники в известковой промышленности

7.2.1. Обжиг в кипящем слое

В течение многих лет обжиг тонко измельченного известняка в кипящем слое осуществляют в относительно небольших объемах. У этой технологии имеется несколько потенциальных достоинств:

использование содержащего серу известняка;

низкие выбросы NO_X;

низкие выбросы SO₂.

Помимо того, что при использовании этой технологии не достигается особенно низкий удельный расход тепла на обжиг, тонко измельченная продукция не подходит для многих целей, при этом в ней относительно велико содержание карбоната кальция. Первоначальные проблемы, связанные с применением этой технологии в печах с суточной производительностью свыше 150 т, по-видимому разрешены.

На рисунке 7.2 показана схема печи кипящего слоя. Тонко измельченный известняк подают в подогреватель, использующий тепло отходящих печных газов. Подогретый известняк затем поступает в емкость, где создается первая ступень кипящего слоя, температура известняка повышается, и он начинает обжигаться.

Limestone-известняк; Preheater- подогреватель; Air-воздух; Heat Exchanger- теплообменник; Kiln Exhaust-отходящий газ из печи; Gas(to abatement) - очистка газа; Burner-горелка; First - первая; Second-вторая; Fluid Bed - кипящий слой; Cooler-холодильник; Quicklime-негашеная известь
Рисунок 7.2. Печь кипящего слоя

По мере обжига известняка более легкая негашеная известь перетекает через разделительную стенку в пространство второй стадии кипящего слоя, где завершается обжиг. Затем негашеная известь проходит через холодильник, где охлаждается наружным воздухом.

Несмотря на то, что при осуществлении технологии кипящего слоя происходит меньшее, чем при использовании других печей загрязнение, отсутствуют четкие доказательства возможности получения в кипящем слое тонкодисперсной высоко активной извести.

7.2.2. Обжиг во взвешенном состоянии/ подогреватель во взвешенном состоянии

В известковой промышленности разработана технология подачи тонко измельченного известняка в подогреватель взвешенного состояния - декарбонизатор. Однако такая технология подходит лишь для известняка определенного качества и поэтому используется в очень малом количестве установок. Эта технология осуществлена на двух печах в Австралии. На одной из них продукт из декарбонизатора проходит короткую вращающуюся печь, используемую для регулирования содержания СаСО₃и контроля соответствия активности требованиям потребителя.

Такая технология особенно подходит для "песчаного" известняка, поскольку обжиг во взвешенном состоянии подразумевает подачу материала размером 0 – 2 мм. Для осуществления рассматриваемой технологии необходимы высокие капиталовложения, которые вероятно ограничивают их относительно высокую (например, около 500 т/сутки) производительность.

7.2.3. Дожигание дымовых газов шахтных пересыпных печей

Для обработки дымовых газов шахтных пересыпных печей рассматривается два варианта очистки.

Рекуперативный термический окислитель. Основным достоинством рассматриваемой технологии является относительно слабая чувствительность к концентрации пыли до 30 мг/Нм3. Кроме того, из-за наличия в окислителе высоких температур не могут образоваться аммонийные соли, которые подвергают оборудование коррозии. Однако при самых благоприятных режимах эта технология требует дополнительных (до 0,85 ГДж/т продукции) затрат тепла.

Регенеративный термический окислитель. Опытные испытания небольшого регенеративного окислителя провели на нескольких заводах, оснащенных отапливаемыми различными видами твердого топлива шахтными пересыпными печами. Окислитель устанавливали между рукавным фильтром и трубой и часть (до 1500 Нм3/ч) дымовых газов (как показано на рисунке 7.3) отделяли от основного потока дымовых газов.

Flue-gas from baghouse - дымовые газы из рукавного фильтра; Stack- труба; Location of monitoring point - расположение точек мониторинга; Outlet - выход jnlet - вход; Fuel-propan- топливо - пропан; Oxidation chamber - камера окислителя
Рисунок 7.3. Пример технологической схемы обработки дымовых газов [73]

Состав дымовых газов на входе и выходе из окислителя подвергали тщательному контролю в течение нескольких часов (таблица 7.1).

Таблица 7.1. Состав дымовых газов по результатам мониторинга в течение нескольких часов [73]

Замеры	Вещества	Средняя концентрация, мг/Нм³
Замеры	Вещества	на входе	на выходе
1	2	3	4
1	СО	4900	35
	ООУ	32	0,1
	H₂S	<0,8	<0,7
2	СО	14650	95
	ООУ	1220	0,4
	H₂S	2	<0,8
3	СО	6270	51
	ООУ	338	1,3
	H₂S	1,4	<1,2
4	СО	10810	95
	ООУ	37	0,2
	H₂S	-	-
5	СО	14230	128
	ООУ	34	0,3
	H₂S	20	<0,9
6	СО	14450	115
	ООУ	53	0,5
	H₂S	33	<0,5

Из приведенных данных можно сделать вывод о том, что хорошо спроектированный окислитель может работать в автотермическом (без подвода дополнительной энергии) режиме в том случае, когда концентрация СО в дымовых газах до обработки превышает 1,5 – 2 %. В этом случае эффективность удаления оксида углерода, общего органического углерода и сероводорода достигает 98 %. Концентрация СО в дымовых газах после очистки всегда не превышает 100 мг/Нм³. Однако в противоположность рекуперативной системе это оборудование требует, чтобы в дымовых газах содержалось очень мало (не более 5 мг/Нм³) пыли. Если температура на выходе слишком низкая (ниже 200 ⁰С), могут формироваться аммонийные соли. В этом случае наблюдается коррозия труб и/или неконтролируемый выброс пыли. Эти испытания также показали, что в том случае, когда СО превышает 2 – 3 %, в окислителе при окислении загрязняющих веществ, образуется слишком много тепла. Это может привести к серьезным нарушениям в работе оборудования.

Вывод о том, какую технологию следует выбрать, следует основывать на следующем (не исчерпывающем) перечне критериев:

характеристиках дымовых газов - скорость течения, содержание кислорода, СО, ТОС и температура;

изменение этих параметров во времени;

характеристика обеспыливающей системы.

Кроме того, наилучшее решение можно принять с учетом местных условий [73].

8. Дополнительные комментарии и рекомендации

Справочник подготовлен в рамках государственного задания по бюджетной программе 044 "Содействие ускоренному переходу Казахстана к зеленой экономике путем продвижения технологий и лучших практик, развития бизнеса и инвестиций" в соответствии со статьей 113 Экологического кодекса.

Правовая основа заложена в постановлении Правительства Республики Казахстан от 28 октября 2021 года № 775 "Об утверждении Правил разработки, применения, мониторинга и пересмотра справочников по НДТ".

Разработка справочника по НДТ проводилась группой независимых экспертов, представленной технологами, экологами, специалистами по энергоэффективности и экспертом по финансовому моделированию. Состав группы независимых экспертов сформирован рабочей группой по отбору экспертов и (или) научно-исследовательских институтов и (или) высших учебных заведений для разработки разделов проектов справочников по наилучшим доступным техникам, созданной приказом председателя правления центра.

Справочник по НДТ разработан при консультационной и методологической поддержке Немецкого агентства по охране окружающей среды (UBA) в рамках программы Министерства окружающей среды Германии "Консультативная помощь в области охраны окружающей среды в странах центральной и восточной Европы, Кавказа и Центральной Азии и других странах, граничащих с Европейским союзом" посредством привлечения международных консультантов Французского агентства "Технический справочный центр по загрязнению воздуха и изменению климата" (CITEPA), а также при поддержке проекта Европейского Союза "Европейский Союз – Центральная Азия: сотрудничество в области водных ресурсов, окружающей среды и изменения климата" (WECOOP)

Подготовка настоящего справочника осуществлялась при участии ТРГ, созданной приказом председателя правления центра № 20 - 21П от 25 февраля 2021 г., № 70 - 21П от 10 июня 2021 г. В состав ТРГ вошли представители субъектов цементной промышленности, государственных органов в области промышленной безопасности и санитарно-эпидемиологического благополучия населения, научных и проектных организаций, экологических и отраслевых ассоциаций.

На первом этапе разработки справочника проведен КТА - экспертная оценка текущего состояния предприятий по производству цемента и извести, которая позволила определить эффективность управления производством, применяемые средства автоматизации, анализ технологических возможностей и степень воздействия предприятий на окружающую среду.

Оценка соответствия технологий, реализованных на предприятиях по производству цемента и извести, принципам наилучших доступных техник (НДТ), была выполнена в соответствии с методикой проведения экспертной оценки технологических процессов организаций на соответствие принципам наилучших доступных технологий.

Целями экспертной оценки являлись определение настоящего технологического состояния предприятий по производству цемента и извести и их оценка в соответствии с параметрами НДТ.

Оценка соответствия критериям НДТ определялись в соответствии со ст.113 Экологического кодекса, директивой 2010/75/ЕС Европейского парламента и Совета ЕС "О промышленных выбросах и /или сбросах (о комплексном предупреждении и контроля загрязнений)", а также методологией отнесения к НДТ, отраженной в разделе 2 настоящего справочника.

Были проведены анализ и систематизация информации цементной и известковой отрасли в целом о применяемых в отрасли технологиях, оборудовании, сбросах и выбросах загрязняющих веществ, образовании отходов производства, других факторах воздействия на окружающую среду, энерго- и ресурсо-потреблении с использованием литературных данных, изучения нормативной документации и экологических отчетов.

На основе шаблонов анкет КТА проводилось анкетирование предприятий по производству цемента и извести. Итоги анализа поступивших от предприятий анкет выявили явную недостаточность информации по различным аспектам применения технологий, в том числе технологическим показателям. Показатели выбросов загрязняющих веществ, представленные в отраслевых отчетах по производству цемента и извести, не приведены к стандартным условиям (сухой газовый поток при температуре 273 К и давлении 101,3 кПа). Не предоставлялись фактические (замерные) нормализованные показатели по ЗВ с учетом поправки на содержание кислорода в отходящем газе. По этой причине на данном этапе использовались имеющиеся результаты, предоставленные предприятиями по производству цемента и извести.

При подготовке справочника "Производство цемента и извести" изучался европейский подход внедрения НДТ. За основу взят Европейский справочник "Производство цемента, извести и оксида магния" (Best Available Techniques Reference Document for the Production of Cement, Lime and Magnesium Oxide), 2013 г

Структура справочника по НДТ "Производство цемента и извести" разработана по результатам проведенного КТА и анализа особенностей структуры цементной и известковой отраслей Республики Казахстан, а также ориентируясь на наилучший мировой опыт.

К перспективным технологиям отнесены не только отечественные разработки, но также и передовые технологии, применяемые на практике за рубежом, но до настоящего времени не внедренные в Республике Казахстан.

По итогам подготовки справочника "Производство цемента и извести" были сформулированы следующие рекомендации, касающиеся дальнейшей работы над настоящим справочником и внедрения НДТ:

Предприятиям рекомендуется осуществлять сбор, систематизацию и хранение сведений о технологических показателях эмиссий загрязняющих веществ, в особенности маркерных, в окружающую среду, потребления сырья и энергоресурсов, а также проведении модернизации основного и природоохранного оборудования, экономических аспектах внедрения НДТ.

Библиография

1. Экологический кодекс Республики Казахстан от 2 января 2021 года.

3. Таймасов Б.Т. Специальная технология вяжущих материалов: учебник. – Шымкент: Тип. Алем, 2020. – 368 с.

4. Керембаев А.Т. Отчет по результатам маркетингового исследования "Производство строительных материалов и прочей не металлической минеральной продукции. Производство цемента, извести и строительного гипса". Астана, 2020.

5. Statista.com, 2020. https://www.statista.com/

6. В Казахстане хотят снизить цены на цементную продукцию / https://kursiv.kz/news/otraslevye-temy/2021 - 07/v-kazakhstane-khotyat-snizit-ceny-na-cementnuyu-produkciyu.

7. Таймасов Б.Т., Классен В.К. Химическая технология вяжущих материалов: учебник / - 2 -е изд., доп. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2017. – 448 с.

8. Таймасов Б.Т. Химическая технология вяжущих материалов: Учебник / - Шымкент: ЮКГУ им. М.Ауезова, 2014.- 444 с.

9. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Производство цемента ИТС 6 - 2015. – Москва, 2015.

10. Энциклопедия Республики Казахстан. "Казахстан". Национальная энциклопедия: Том 1; Том 2; Том 3; Том 4; Том 5.

11. Сейтжанов Б.С. ТОО "Стандарт Цемент" // Цемент и его применение. № 1. 2020. – С. 86.

12. Дюмортье Т. Обзор //Цемент и его применение. 2020. № 1. – С. 83.

13. Ескиндиров М.Ж. Обзор. ТОО ПО "Кокше-Цемент" // Цемент и его применение. № 1 2020. – С. 83 - 84.

14. Ескиндиров М.Ж. Обзор //Цемент и его применение. № 5. 2020. – С. 12 - 13.

15. ГОСТ 31108 Цементы общестроительные. Технические условия.

16. ГОСТ 30515 Цементы. Общие технические условия.

17. ГОСТ 22266 Цементы сульфатостойкие. Технические условия.

18. ГОСТ 1581 Цементы тампонажные. Технические условия.

19. ГОСТ 33174 Дороги автомобильные общего пользования. Цементы. Технические требования. – М.: Стандартинформ. 2015. – 12 с.

20. Лившиц Э.Б., Кашников В.С. Инструкция по определению основных технологических параметров, применяемых при проведении наладочных работ на цементных предприятиях Чимкентского отделения ОРГПРОЕКТЦЕМЕНТА. – Чимкент. 1990. – 687 с.

21. Пащенко, А.А. Вяжущие материалы. 2 -ое издание: учебник / А.А. Пащенко, В.П. Сербин, Е.А. Старчевская. – Киев: Вища школа, 1985. – 440 с.

22. Классен В.К. Технология и оптимизация производства цемента: краткий курс лекций: учеб. пособие / В.К.Классен. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2012. – 308 с.

25. VDI 2094 Germany, 2003.

24. "Рекомендации по утилизации отходов на цементных заводах". октябрь 2005, Швейцарское агентство по окружающей среде, лесам и ландшафтам, SAEFL.

25. Лугинина И.Г. Химия и химическая технология неорганических вяжущих материалов.– Белгород: Изд-во БГТУ им. Г.Шухова, 2004. – Ч. 1.– 240 с.

26. Бишимбаев В.К., Есимов Б.О., Адырбаева Т.А., Руснак В.В., Егоров Ю.В. Минерально-сырьевая и технологическая база Южно-Казахстанского кластера строительных и силикатных материалов. Монография. – Алматы, 2009 – 266 с.

27. ГОСТ 3476 Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов.

28. Информационный обзор по результатам ведения Государственного кадастра отходов производства и потребления за 2019 год.

29. Приказ и.о. Министра энергетики Республики Казахстан от 19 июля 2016 года № 332 "Об утверждении критериев отнесения отходов потребления ко вторичному сырью".

30. Терехович С.В. Технологические процессы производства, гидратация и свойства цементов, полученных на основе фосфошлаков: Дис. докт. техн наук. – Чимкент, 1985.

31. Жаникулов Н.Н. Создание энерго- и ресурсосберегающих технологий портландцементов и стеновой керамики с использованием отходов угледобычи и техногенного сырья. Дисс. доктора PhD. – Шымкент. 2020.

32. Таймасов Б.Т., Худякова Т.М., Жаникулов Н.Н. Комплексное использование природного и техногенного сырья в производстве малоэнергоемких цементов: Монография: - Шымкент: Типография "Алем", 2017. – 200 с.

33. Морозова И.А., Классен В.К. Использование металлургических шлаков для производства высококачественных цементов // Цемент Информ. - 2014. - № 2 (47). - с.65 - 67.

34. Таймасов Б. Малоэнергоемкая ресурсосберегающая технология производства портландцемента на техногенных и природных материалах. Дис. докт. техн. наук. – Шымкент, 2002.

35. Таймасов Б.Т., Есимов Б.О, Терехович С.В., Куралова Р.К. Цементы на основе техногенных отходов и магматических пород. – Шымкент: Изд-во NORIS, 2002. –163 с.

36. Патент № 2012. Нац. Патент ведомство РК Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера // Таймасов Б.Т., Терехович С.В., Ногаев Т.Б. и др. 15.06.98. Бюл. № 5.

37. Цементы из базальтов // Под ред. А.А.Пащенко. – Киев, Наукова думка, 1983. – 192 с.

38. Копелиович В.М., Здоров А.И., Златковский А.Б. Утилизация промышленных отходов в производстве цемента // Цемент и его применение. 1998. № 3. – С.35 - 39.

39. Потапова Е. Н., Волосатова М. А. Производство цемента/Энциклопедия технологий. Эволюция и сравнительный анализ ресурсной эффективности промышленных технологий/ [гл. ред. Д.О. Скобелев] : ФГАУ "НИИ "ЦЭПП". – М. ; СПб. : "Реноме", 2019. С. 455 - 514.

40. Обзор цементной отрасли стран Евразийского экономического союза 2015 - 2016. Аналитические исследования Ernst&Young.

41. Союзцемент. Обзоры цементной отрасли Евразийского экономического союза. Электронный ресурс – https://soyuzcem.ru/analitika.

42. Комитет по статистике Министерства национальной экономики Республики Казахстан, 2020 год. https://bala.stat.gov.kz/ .

43. Маркетинговое исследование в рамках госпрограммы поддержки и развития бизнеса "Дорожная карта бизнеса – 2025", 2020 год. https://egov.kz/cms/ru/articles/road_business_map.

44. Technology Roadmap-Low-Carbon Transitioninthe CementIndustry 2014 [Электронный ресурс]. URL: https: //webstore lea org/technology-roadmap-low-carbon-transition-in-the-cement-industry (дата обращения 23.03.2020).

45. Лейтан Ф. Взгляд вперед: каким будет цементный завод в ближайшем будущем //Цемент и его применение. 2020. № 1. – С.124 - 128.

46. A blueprint for a climate friendly cement industry. https://wwfeu.awsassets.panda.org/downloads/englishsummary__lr_pdf.pdf .

47. Concrete is more than a material. It’s about life/ Global Cement and Concrete Association (GCCA) of 03.05.2021.

48. Экологическое нормирование предприятий: наилучшие доступные технологии, повышение энергоэффективности и выбросы парниковых газов. Международный опыт и российские подходы. – М. : Инфотропик Медиа, 2017. – 104 с.

49. Отчет об экспертной оценке цементной отрасли на соответствие принципам наилучших доступных техник. Астана. 2021.

50. Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency, 2009. https://eippcb.jrc.ec.europa.eu/sites/default/files/2019 - 11/ENE_Adopted_02 - 2009.pdf

51. Проектирование цементных заводов (под ред. Зозули П.В., Никифорова Ю.В.). – СПб: Изд. "Синтез". 1995.- 445 с.

52. Environmental emission monitoring of SO₂, NO_x, VOC and other contaminants from cement Kilns. Training module 1, RD E&GC, UNACEM, Ecuador, November 2020.

54. Cembureau emission report 2018 for the year 2016 NO_x abatement systems installed in EU 28.

55. Приказ Министра экологии, геологии и природных ресурсов Республики Казахстан от 25 июня 2021 года № 212 "Об утверждении Перечня загрязняющих веществ, эмиссии которых подлежат экологическому нормированию".

56. Приказ и.о. Министра здравоохранения Республики Казахстан от 11 января 2022 года № ҚР ДСМ- 2 "Об утверждении Санитарных правил "Санитарно-эпидемиологические требования к санитарно-защитным зонам объектов, являющихся объектами воздействия на среду обитания и здоровье человека".

57. Лаборатория новых технологий – URL: http://www.energy-lab.ru/ (дата обращения 23.04.2021).

58. Федотов П.А. ООО "Данфос". "ИСУП", 2017. № 6(72). URL: https://isup.ru/ (дата обращения 18.05.2021).

59. ЗАО "ЭРАСИБ" Разработка и производство систем управления электроприводом – URL: https://erasib.ru/ (дата обращения 21.04.2021).

60. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 7 - 2015. Производство извести – 125 с.

61. Ресурсосбережение. Наилучшие доступные технологии обращения с отходами в цементной промышленности, 2013.

62. Борисов И. Н., Мандрикова О. С. Применение топливосодержащих отходов в производстве цемента // ЦементИнформ. 2014. № 1. С. 9 – 11.

63. Cembureau-The Европейская цементная ассоциация, Брюссель, отчет о деятельности за 2019.

65. Использование альтернативных видов топлива и сырья в цементной промышленности Турции// Цемент и его применение". 2020. – 5 с.

66. ЗАО НИЦ Гипроцемент-наука. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.giprocement.ru.

67. СТ РК 2187 "Отходы. Шины автотранспортные. Требования безопасности при обращении".

68. Худякова Т.М., Айтуреев М.Ж. Характеристика топлив и топливосжигающих устройств в промышленности строительных материалов: учебное пособие. - Шымкент: Типография "Алем", 2014. - 174 с.

69. Приказ и.о. Министра экологии, геологии и природных ресурсов Республики Казахстан от 6 августа 2021 года № 314 "Об утверждении Классификатора отходов" https://adilet.zan.kz/rus/docs/V2100023903.

70. Государственный кадастр отходов производства и потребления. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://oos.energo.gov.kz.

71. Объединенная и отсортированная основная таблица комментариев по черновику 1 и информации Perlmooser AG. Вклад в критерии ввода отходов 2007.

72. Castle Cement UK (2006). "Presentations and contributions from British cement plants during site visits".

73. "Metals database EuLA". EuLA. 2006.

74. Журавлев П.В., Классен В.К. Синтез низкоосновного малоэнергоемкого клинкера с использованием шлаков и получение высококачественного смешанного цемента // Известия ВУЗов. Строительство. 2000. № 10. С. 40 – 44.

75. Коновалов В. М., Ткачев В. В. Химическая конверсия топлива в технологии портландцемента // Цемент и его применение. 2012. № 4. С. 106 – 108.

76. Классен В. К. Энергосбережение и повышение прочности цемента при использовании сталеплавильных шлаков в качестве сырьевого компонента / В. К. Классен, И. А. Морозова, И. Н. Борисов, О. С. Мандрикова // Middle-East Journal of Scientific Research [Электронный ресурс. Систем. требования: URL:http://idosi.org/mejsr/mejsr18(11)13/11.pdf]. 2013. № 18 (11). С. 1597 – 1601.

___________________________

Приложение 1
к справочнику по наилучшим
доступным техникам
"Производство цемента и извести"

Экономическая оценка применения НДТ 10 "Использование вторичных ресурсов" на примере "Энергосберегающей технологии получения клинкера с использованием отходов угледобычи, свинцовых шлаков и тефритобазальта"

При использовании отходов угледобычи, свинцовых шлаков и тефритобазальта для получения портландцементного клинкера были получены следующие экономические выгоды:

1) средняя часовая производительность печи увеличилась с 30 т/ч до 34,5 т/ч, что есть - 4,5 или на +15 %;

2) расход натурального топлива (уголь) снизился с 380 кг/т до 307,8 кг/т, что есть - 72,2 кг/т или на - 19 %.

При этом установлено улучшение работы печи, качество клинкера хорошее, содержание СаО свободной 0,5 – 1,5 %, обмазка в зоне спекания устойчивая, температура обжига снизилась на 100 – 110 ^оС.

Прочность экспериментальных сульфатостойких цементов через 28 сут при изгибе составляет 6,7 МПа, сжатии – 45,4 МПа. Прочность пропаренных образцов 4х4х16 см составила при изгибе 4,6 МПа, сжатии – 30,3 Мпа.

Технологическая схема энерго- и ресурсосберегающего производства цементов с использованием отходов угледобычи, тефритобазальта и свинцового шлака приведена ниже.

В таблице Б1 показан расчет экономического эффекта по НДТ 10. "Использование вторичных ресурсов" на примере использования отходов угледобычи, свинцовых шлаков и тефритобазальта при получении портландцементного клинкера для предприятия по производству цемента средней мощности.

Таблица Б 1. Экономический эффект от использования отходов угледобычи, свинцовых шлаков и тефритобазальта для получения портландцементного клинкера на предприятии А (пример использования НДТ 10)

Предложенный пример по НДТ 10 считается "доступным" - не требует инвестиционных вложений, при этом увеличиваются доходы и снижаются затраты на производства продукции (клинкера/цемента), таким образом выгода от внедрения данного примера НДТ составит на 372,4 млн. тенге в год по уровню цен на 2021 год.

________________________________

Приложение 2
к справочнику по наилучшим
доступным техникам
"Производство цемента и извести"

Примеры использования различных техник при производстве цемента

В1 Техника получения высокоактивного смешанного двухклинкерного портландцемента

Технология получения высокоактивного смешанного двухклинкерного цемента основана на тонком измельчении смешанных в определенном соотношении клинкеров с высоким и низким коэффициентами насыщения [74].

Прочностные свойства смешанного двухклинкерного цемента (СДКЦ) на основе клинкера с КН = 0,91 с добавками клинкера с КН = 0,76 представлены на рисунке В1.

Рисунок В1. Прочность при сжатии смешанного двухклинкерного цемента

СДКЦ можно получать:

путем смешивания клинкеров с КН=0,91 и КН=0,76; требует раздельного приготовления шлама с различными характеристиками;

вводом в рядовой сырьевой шлам 30 % шлака с последующим обжигом такого шлама в одной из печей.

Вариант получения СДКЦ с применением шлака на одном составе шлама представлен на рисунке Б2.

По данной схеме была выпущена опытная партия цемента на ряде цементных заводов, которая доказала эффективность применения такого способа.

Экологический эффект от применения данной технологии заключается в снижении энергозатрат при обжиге низкоосновного клинкера, снижении выбросов СО₂.

Рисунок В2. Схема получения СДКЦ на одном составе шлама

В2 Техника применения метода химической регенерации тепла при производстве цемента

Сущность химической регенерации теплоты (ХРТ) клинкера, выходящего из печи, заключается в использовании его теплосодержания для предварительной эндотермической переработки исходного топлива, которое при этом получает повышенное количество химически аккумулированной теплоты, а также физически подогревается [75].

На рисунке В3 представлена принципиальная схема применения метода ХРТ для утилизации теплоты клинкера, выходящего из вращающейся печи сухого способа производства.

Рисунок В3. Схема реализации метода химической регенерации теплоты клинкера

Сырье для производства цементного клинкера последовательно проходит термообработку в теплообменнике (ТО), декарбонизаторе (Д) и далее обжигается во вращающейся печи (П). Обожженный продукт – клинкер выходит из вращающейся печи с температурой 1300 – 1400 °С и поступает на первую стадию охлаждения в реактор-холодильник (РХ), в который также подается природный газ и окислитель (водяной пар, углекислый газ или их смесь из отходящих печных газов). Синтезированное топливо с температурой порядка 1000 °С поступает в форсунки (Ф) печи и декарбонизатора, в эти же форсунки вентиляторами (В) подается необходимое для сгорания топлива количество воздуха. Циклон (Ц) предназначен для отделения воздуха от клинкерной пыли. Питатель (Пт), устанавливаемый за РХ, служит для поддержания заданного слоя клинкера и исключения подсосов воздуха в РХ. Охлажденный до заданной температуры клинкер поступает из РХ в питатель и далее в традиционный холодильник (Х), где производится окончательное охлаждение.

Ввиду особенностей подачи топлива и воздуха на горение применение метода ХРТ предполагает проведение изменений выходной части печи и шахты холодильника (рисунок В4).

Рисунок В4. Схема технической реализации метода ХРТ

Горячий конец печи 1 выполнен с максимально уменьшенным диаметром, а шахту холодильника заменяют на разгрузочную течку. Весь воздух для сжигания топлива подают через форсунку 2. В связи с этим зона охлаждения в печи практически отсутствует, и охлаждение клинкера начинается в реакторе-холодильнике (РХ) 3.

Применение технологии ХРТ обеспечивает снижение расхода натурального топлива, решает проблему снижения выбросов трехатомных газов в атмосферу (в частности, CO₂) и повышает эффективность горения топлива.

В3 Техника эффективной утилизации тепла и очистки отходящих газов при мокром способе производства цемента

Предлагается использование специального скруббера для обеспыливания газов, выходящих из вращающейся печи [76] (рисунок В5).

1 – распылительные форсунки; 2 – опорно-распределительная решетка;
3 – трубный пучок; 4 – каплеуловитель; 5 – бак сбора конденсата; 6 – насос
Рисунок В5. Принципиальная схема скруббера энерготехнологической обработки газов

Использование данного аппарата наиболее эффективно для очистки отходящих из печи газов по мокрому способу производства в связи с их высоким влагосодержанием. При этом достигается эффективная утилизация теплоты, включая скрытую теплоту парообразования, а так как твердые частицы становятся центрами конденсации водяных паров, то эффективность пылеулавливания в данном аппарате достигает 99,99 %, что подтверждено промышленными испытаниями.

Теплоту отходящих газов можно применять для нагрева чистой воды, применяемой в качестве теплоносителя для обогрева производственных и жилых помещений. При замене воды на легкокипящий теплоноситель (пентан) возможна генерация дополнительного количества электроэнергии в турбинах.

Образующаяся в аппарате суспензия направляется на приготовление шлама, что обеспечивает экономию водных ресурсов, топлива и предотвращение замерзания шлама в зимнее время.

Экологический эффект от использования предлагаемой технологии заключается в снижении энергозатрат на обжиг клинкера и выбросов пыли из печи.

В4 Техника использования отвальных электрометаллургических шлаков для производства цемента

Предлагается производить послойную шихтовку в отвальной яме расплавленного шлака и мела с получением коэффициента насыщения смеси, близкого к КН рядового сырьевого шлама [76].

Данный способ применения шлака обеспечивает частичную декарбонизацию мела, снижение расхода тепла на обжиг клинкера и исключает приготовление дополнительного шлама с высоким КН. В дальнейшем полученную шлако-мело-известковую смесь предполагается подавать совместно с рядовым сырьевым шламом с холодного конца печи для получения цементного клинкера.

Для реализации данного способа предлагается технологическая схема, представленная на рисунке В6, по которой приготовление шлако-меловой шихты с использованием теплоты расплавленного шлака будет обеспечиваться еще на шлакоотвалах.

Рисунок В6. Предлагаемая технологическая схема применения шлака

Для этого расплавленный шлак необходимо выливать на подстилающий слой предварительно измельченного мела с естественной влажностью. Это обеспечит необходимый химический состав шихты, сушку и частичную декарбонизацию мела при охлаждении шлака. Полученная шихта в дальнейшем будет подвергаться удалению железа на магнитном барабане, фракционированию на вращающемся грохоте и усреднению в смесителе, а затем транспортироваться на цементный завод.

Перед подачей в печь шлако-мело-известковый компонент будет смешиваться со шламом в пропеллерном смесителе-измельчителе.

Альтернативные варианты совместного применения шлака, извести и рядового сырьевого шлама для получения высококачественного клинкера:

предварительно измельченную в валковой дробилке известь подавать с холодного конца печи совместно со шлаком и шламом (рисунок В7);

Рисунок В7. Подача шлака, извести и шлама с холодного конца печи

предварительно измельченную в валковой дробилке известь подавать совместно с пылью электрофильтров за цепную завесу (рисунок В8);

Рисунок В8. Подача извести за цепную завесу, а шлака и шлама –с холодного конца печи

предварительно измельченную в валковой дробилке известь подавать совместно со шлаком за цепную завесу (рисунок В9).

Рисунок В9. Подача извести и шлака за цепную завесу

При этом необходимо намертво обжигать известь (выше 1200 °С с выдержкой более 1 часа) и обеспечить среднюю степень спекания клинкера, не допуская "пережога" или "слабого" обжига.

Экологический эффект от применения данной технологии заключается в снижении энергозатрат на обжиг клинкера, снижении выбросов СО₂.

В5 Техника использования карбидной извести, доменных и фосфорных шлаков для производства цемента

В Республике Казахстан на заводах г. Темиртау образуется несколько видов многотоннажных отходов промышленности, представляющих интерес для использования в качестве сырья для получения портландцементного клинкера и активной минеральной добавки при помоле цемента. Это – доменный шлак, карбидная известь, золошлаковые отходы и др.

Карбидная известь – пушонка является побочным продуктом карбидно-ацетиленового производства и образуется на Карагандинском заводе синтетического каучука г. Темиртау.

Карбидная известь, представляющая собой в основной массе Са(ОН)₂с примесями Al₂O₃, Fe₂O₃, SiO₂, имеет повышенную влажность ~ 8 %. Полуторные оксиды (Al₂O₃+ Fe₂O₃) составляют 1,5 – 3 %, включение железа в виде ферросиликатов – 0,5 %.

В процессе исследований установлено, что сырьевые шихты из карбидной извести, гранулированных доменных и фосфорных шлаков обладают хорошей спекаемостью. Процессы клинкерообразования при КН = 0,67 завершаются при 1200 ⁰С. Более высокоосновные сырьевые смеси с КН = 0,90 – 0,95 достаточно обжигать при температуре 1300 – 1350 ⁰С, благодаря эффективным минерализующим действиям вводимых добавок и компонентов фосфорного шлака.

Разработанная техника получения цемента из карбидной извести и гранулированных фосфорных или доменных шлаков, содержащих 45 – 67 % СаО, позволяет получить безизвестняковые сырьевые смеси. Устраняется необходимость добычи, дробления и складирования известняка, добычи и размучивания глинистого компонента [38].

Полное отсутствие в сырьевой смеси карбоната кальция устраняет необходимость эндотермического процесса диссоциации СаСО₃, протекающего с потреблением большого количества тепла. Замена глины непластичными шлаками и карбидной известью при мокром способе производства приводит к снижению влажности сырьевого шлама на 5 – 10 %, что уменьшает объем выбрасываемых в атмосферу дымовых газов, облегчает их очистку, способствует оздоровлению атмосферы и снижению расхода топлива на высушивание шлама. Кроме того, фосфорные шлаки и вводимый минерализатор интенсифицируют процессы клинкерообразования, ускоряют спекание клинкера, снижают расход топлива, температура обжига клинкера составляет 1250 – 1300 ⁰С.

В6 Техника использования отходов дробления известняка и фосфорных шлаков для производства цемента

Отход, образующийся после дробления и обогащения известняка, характеризуется дисперсностью 0 – 15 мм, что позволяет направлять его на помол в сырьевые мельницы, исключая при этом стадию дробления.

Разработаны два варианта технологических схем с использованием отхода известняка:

I-вариант – ресурсосберегающая технология. Мокрому помолу подвергается сырьевая смесь "отход известняка + лесс + огарки". Шлам с влажностью 37 % обжигается в печи при Т – 1450 ⁰С (рисунок В10).

II-вариант – энерго- и ресурсосберегающая технология. Мокрому помолу подвергаются отход известняка, поступающий с отвала, и огарки. Шлам готовится с влажностью 32 %. Весь фосфошлак (18,5 %) подается с холодного конца печи. При этом общая влажность обжигаемой массы составляет 26 %. Завершение процессов клинкерообразования в известняково-фосфорно-шлаковых (ИФШ) смесях происходит при 1300 – 1350⁰С. Стадии добычи и дробления известняка в обеих технологических схемах отсутствуют (рисунок В11).

Предлагаемые энерго- и ресурсосберегающие технологии производства лишены многих недостатков сухого способа и обладают рядом преимуществ обоих традиционных способов производства клинкера.

1. Введение во вращающуюся печь 20 – 30 % немолотого фосфорного шлака оказывает сильное минерализующее действие, снижает расход тепла и топлива по сравнению с мокрым способом на 30 – 40 %, повышает производительность печи на 20 – 30 %. Температура спекания клинкера снижается до 1300 ⁰С. При этом удельный расход тепла по предлагаемому способу составляет 3300 – 3700 кДж/кг клинкера, удельный расход условного топлива составляет 115 – 125 кг/т клинкера (аналогичен сухому способу).

2. Устраняется необходимость эксплуатации глино-подготовительного отделения. Ликвидируется необходимость разработки карьера глины, транспортировки, сушки и помола глины при сухом способе, глиноболтушек при мокром способе, устраняется необходимость строительства емкостей для хранения и гомогенизации глиняного шлама и всего сопутствующего вспомогательного и дозирующего оборудования.

3. Фосфорный шлак подается в печь в немолотом состоянии в виде гранулированного шлака или мелкого щебня. Вследствие этого мощность сырьевого цеха рассчитывается только для тонкого помола известнякового сырьевого шлама. Это позволит снизить капитальные затраты, стоимость оборудования и расход электроэнергии на помол сырьевой шихты, ее транспортировку к бассейнам и печам, гомогенизацию шлама на 20 – 30 %.

4. В предлагаемом энергосберегающем способе уменьшается объем дымовых газов, так как снижается на 30 – 40 % расход топлива по сравнению с мокрым способом. Фосфошлак вносит в сырьевую смесь 8 – 20 % оксидов кальция, находящихся в виде СаО, а не карбонатов СаСО₃.

Это уменьшает общий объем дымовых газов и содержание в нем СО₂.

5. Расход воды на приготовление известнякового шлама будет в 1,5 – 2 раза ниже по сравнению с мокрым способом за счет меньшей влагопотребности известняка, использования разжижителей шлама и подачи в печь, минуя сырьевой цех 20 % фосфорного шлака.

Рисунок В10. Ресурсосберегающая технология с заменой карьерного известняка на отход дробления

Рисунок В11. Ресурсоэнергосберегающая технология с заменой карьерного известняка на отход дробления и дополнительным питанием печи фосфорным шлаком

Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша "Цемент және әк өндірісі" анықтамалығын бекіту туралы

Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша "Цемент және әк өндірісі" анықтамалығы

Мазмұны

Схемалар/суреттер тізімі

Кестелер тізімі

Глоссарий

Терминдер мен олардың анықтамалары

Алғысөз

Қолданылу саласы

Қолданылу қағидаттары

Жалпы ақпарат

2. Ең үздік қолжетімді техникаларды айқындау әдіснамасы

3. Қолданылатын процестер: қазіргі уақытта пайдаланылатын технологиялық, техникалық шешімдер

Цемент өндірудің құрғақ тәсілінің технологиялық схемасы

4. Эмиссияларды болғызбауға және/немесе азайтуға және ресурстарды тұтынуға арналған жалпы ең үздік қолжетімді техникалар

5. Ең үздік қолжетімді техникаларды таңдау кезінде қарастырылатын техникалар

6. Ең үздік қолжетімді техникалар бойынша тұжырымдарды қамтитын қорытынды

7. Перспективалы техникалар

8. Қосымша түсініктемелер мен ұсынымдар

Библиография

Цемент өндірісінде түрлі әдістерді қолдану мысалдары В1 Жоғары белсенді аралас екі клинкерлі портландцемент алу техникасы

Об утверждении справочника по наилучшим доступным техникам "Производство цемента и извести"

Справочник по наилучшим доступным техникам "Производство цемента и извести"

Оглавление

Список схем/рисунков

Список таблиц

Глоссарий

Термины и их определения

Предисловие

Область применения

Принципы применения

1. Общая информация

2. Методология определения наилучших доступных техник

3. Применяемые процессы: технологические, технические решения, используемые в настоящее время

4. Общие наилучшие доступные техники для предотвращения и/или сокращения эмиссий и потребления ресурсов

5. Техники, которые рассматриваются при выборе наилучших доступных техник

6. Заключение, содержащее выводы по наилучшим доступным техникам

7. Перспективные техники

8. Дополнительные комментарии и рекомендации

Библиография

Примеры использования различных техник при производстве цемента

Справочник
по наилучшим доступным техникам
"Производство цемента и извести"