Система управления экологической безопасностью технологического процесса производства цемента

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА

С.А. Вамболь, зав. каф. прикладной механики, д.т.н., доцент,

А.В. Гончарова, студент Национальный университет гражданской защиты Украины,

г. Харьков

В последние годы большое внимание уделяется использованию экологических технологий, которые достаточно удобно применяются на небольших предприятиях. Анализ и рекомендации процесса мелкодисперсного помола в шаровой мельнице в технологической линии производства цемента с неполным циклом является первым шагом к экологически безопасному и экономически эффективному производству. Погрузка и разгрузка, переработка пылеобразующих сыпучих материалов приводит образованию значительного количества мелкодисперсных частиц диаметром 5...15 мкм, что негативно влияет на изменения в геосфере и приводят к заболеваниям человека.

Анализ технологических особенностей погрузки-загрузки пылеобразующих материалов показывает, что в большинстве случаев пренебрежения профилактическими мероприятиями по пылеподавлению приводе к увеличению экологической нагрузки не только в рабочей зоне предприятия, но и окружающей среды за его территорией. Технологические процессы обработки пылеобразующих материалов предусматривают орошением источников возникновения пыли разными технологическими жидкостями или водой. Здесь наряду с эффективностью таких систем рассматривают их себестоимость. Поэтому создание универсального способа, который обеспечивает экологическую безопасность в условиях действия естественных и техногенных факторов опасности, является перспективным с точки зрения энергетических и ресурсных расходов. Именно использование систем на основе многофазных дисперсных структур должно стать эффективным способом по уменьшению экологической нагрузки [1]. Оценка эффективности определяется по критериям количества пылевых частиц в атмосфере (показатель с точки зрения загрязнения атмосферы), а также по количеству расхода технологической жидкости, что характеризует комплексные энергетические затраты.

В общем виде технологический процесс представляет собой следующее. Предприятие использует привозное сырье - портландцементный клинкер, добавки (доменный гранулированный шлак, гипс). Сырье поставляется в железнодорожных вагонах и автосамосвалами и отгружается в прирельсовый склад. С помощью автозагрузчика клинкер загружается в первый клинкерный бункер, шлак - к бункерам. Клинкер из бункера с помощью ленточного конвейера попадает к конусной дробилке, где измельчается до

размеров 1-2 мм. С помощью элеватора измельченный клинкер попадает в распределитель, который распределяет его по двум бункера: первый - из которого клинкер опять попадает в дробилку на помол, и второй -расходный, из которого с помощью шнекового дозатора, как и шлак из бункера, клинкер подается на шнековый транспортер, который доставляет смесь к шаровым мельницам. На входе в мельницу к смеси добавляются гипс и пластификаторы. Из мельниц цемент поступает в циклон, отвод воздуха из которого улавливается фильтрами. С помощью насоса цемент по трубопроводу отгружается к силосам.

Экологически опасным является процесс отгрузки сырья (а именно доменного гранулированного шлака) к бункеру и его транспортировка с помощью шнекового транспортера. Именно в этих технологических зонах пылевое загрязнение атмосферы в среднем превышает допустимую норму в 3,7 разы. Анализ загрязнения атмосферы проводился в сухую без ветреную погоду с помощью пробоотборника портативного аспирационного 2-х канального "Тайфун" Р-20-2 (МС), который используют для отбора проб воздуха из контролируем рабочей зоны по заданным расходам и в промежуток определенного времени.

На этапе производства продукции с помощью шаровой мельницы атмосферное загрязнение пылеобразующими частицами является минимальным за счет надежной системы сепарации и реализации неполного цикла производства. Контроль пылевого загрязнения в технологической зоне показал допустимые концентрации вредных веществ.

Исходя из анализа технологической схемы можно сделать вывод, что основная экологическая нагрузка возникает именно на подготовительной стадии производства. Учитывая специфику производства цемента, а именно на входе к мельнице сырье проходить термообработку, можно рассматривать метод обеспечения экологической безопасности с использованием системы управления с мелкодисперсными структурами технологической жидкости.

Используя классический метод системного подхода можно выделить основные этапы реализации экологической безопасности производства [2].

1. Постановка задачи и анализ информации для окончательной формулировки технического задания.

2. Разработка моделей в описательной, математической, или других формах.

3. Выбор критериев эффективности или критериев принятия решений для рационализации исследуемых систем управления экологической безопасностью.

4. Разработка методов и средств для решения поставленных заданий, в том числе разработка вычислительных алгоритмов и программ для их реализации.

5. Экспериментальные исследования теоретических разработок, включая проверку их в производственных условиях.

6. Разработка рекомендаций и нормативно технической документации для практического использования предложенных и исследованных методов и средств, а также оптимизационных моделей систем управления экологической безопасностью

На этапе подготовительного процесса производства цемента оптимальным путем решения проблемы обеспечения экологической безопасности в процессе, является использование атомайзеров и оросительных систем пылеподавления. При загрузке пылеобразующего материала в бункер для обеспечения допустимых концентраций пыли в атмосферном воздухе рекомендуется применение двух типов разработанных технологий орошения и устройств, что их реализуют.

Веерная защита воздушной среды от мелкодисперсных частиц реализуется установкой распылителя веерного типа на торец вагона, образовывая водяную защиту, которая препятствует распространению мелкодисперсной фракции пыли в атмосферу. При транспортировке сырья с помощью транспортера рекомендуется устанавливать вдоль линии транспортера распылители на основе атомайзера.

Питание распылителей технологической жидкостью может осуществляться от напорных трубопроводов, расположенных по периметру транспортеру. Давление в сети составляет 0,4...0,6 МПа. Подвод технологической жидкостью непосредственно к веерным распылителям осуществляют с помощью гибких трубопроводов.

В результате внедрения универсального способа обеспечения экологической безопасности и созданной системы пылеподавления концентрация пыли в рабочей зоне подготовительного технологического процесса снизила в среднем в 2,3 разы. Значительно уменьшилось количество мелкодисперсных частиц пыли (количество частиц диаметром 5.15 мкм - в 2,6 раза, а частиц диаметром 15.30 мкм - в 2,1 раза), что свидетельствует о высокой эффективности предложенной системы управления экологической безопасностью.

Список использованной литературы

1. Вамболь С.А. Системы управления экологической безопасностью, которые используют многофазные дисперсные структуры [Текст]: монография / С.А. Вамболь. - Х. : Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2013. - 204 с.

2. Вамболь С.А. Системный подход к управлению экологической безопасностью, использующий многофазные дисперсные структуры [Текст] / С.А. Вамболь, А.В. Метелев // Пожаротушение, проблемы, технологии, инновации : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - М. : Академия ГПС МЧС России. - 2013. - С. 347 - 351.