Підвищення екологічної безпеки при використанні альтернативного палива в цементному виробництві

Abstract

Дисертація присвячена підвищенню екологічної безпеки цементного виробництва при використанні альтернативного палива на основі горючих відходів (відходи оброблення макулатури, відходи тари пластикової дрібної використаної, тирса деревинна і зношені автомобільні шини) для заміщення частки кам’яного вугілля у процесі випалювання портландцементного клінкеру в обертових випалювальних печах. У результаті проведених досліджень розроблено тверде альтернативне паливо на основі відходів оброблення макулатури, відходів тари пластикової дрібної використаної і тирси деревинної для цементної промисловості. Розроблено проекти технічних умов з рекомендаціями щодо промислового застосування альтернативного палива на основі горючих відходів при випалюванні портландцементного клінкеру. Згідно з ІSО 14040-14044 здійснено оцінювання впливу на довкілля часткового заміщення кам’яного вугілля альтернативним паливом в обертових випалювальних печах. Проведено моніторинг викидів забруднюючих речовин обертових випалювальних печей при заміщенні кам’яного вугілля альтернативним паливом. Факторним аналізом підтверджено результати основних статистичних досліджень щодо відсутності статистично значущої залежності підвищення концентрації забруднюючих речовин у відхідних газах обертових випалювальних печей від кількості співспалюваного альтернативного палива на основі горючих відходів. Основні результати роботи впроваджені на ПАТ «Миколаївцемент» у цементному виробництві. Реалізація розроблених технологій використання альтернативного палива дозволила зменшити кількість відходів, скоротити необхідні виробничі витрати на кам’яне вугілля та підвищити екологічну безпечність цементного виробництва.

Диссертационная робота посвящена повышению экологической безопасности цементного производства при использовании альтернативного топлива на основе горючих отходов (отходы обработки макулатуры, отходы тары пластиковой мелкой использованной, опилки древесные и изношенные автомобильные покрышки) для замещения части каменного угля в процессе обжига портландцементного клинкера во вращающихся обжиговых печах. В соответствии с ISО 14040-14044 осуществлена оценка влияния на окружающую среду сгорания топлива во вращающихся обжиговых печах. Установлено снижение потенциального негативного влияния сгорания топлива на все процессы в окружающей среде в случае использования твердого альтернативного топлива ТП-1 в равных пропорциях с изношенными автомобильными покрышками по сравнению с использованием только каменного угля и угля вместе с изношенными автомобильными покрышками, что позволяет замещать 10-40 % в энергетическом эквиваленте угля альтернативным топливом. В случае замещения 40 % в энергетическом эквиваленте каменного угля 20 % изношенными автомобильными покрышками и 20 % ТП-1 ожидается снижение на 27 % негативного влияния на здоровье человека, качество экосистемы - на 18 %, изменения климата - на 8 %, по сравнению с использованием только каменного угля. Основные результаты работы внедрены в производство портландцементного клинкера на цементном заводе ПАО «Николаевцемент». Разработаны проекты технических условий с рекомендациями промышленного применения альтернативного топлива в цементном производстве. Реализация разработанных технологий использования альтернативного топлива в период с 2008 по 2011 гг. позволила снизить выбросы С02 на 43 тис. т, уменьшить количество отходов на 11 тис. т, сократить необходимые производственные затраты на каменный уголь на 9 млн грн (около 14 тыс. т сэкономленного каменного угля) и повысить экологическую безопасность цементного производства.

The thesis is devoted to enhancement of environmental safety of Portland cement clinker sintering in rotary kilns with alternative fuels from combustible waste usage for partial substitution of hard coal. As a result of research there was developed a solid alternative fuel from combustible wastes for the cement industry. Draft technical specifications with recommendations for industrial usage of alternative fuel from combustible waste in cement production were developed. The assessment of the environmental impact of partial substitution of coal by alternative fuels in rotary kilns was conducted. There were monitored pollutants emissions from rotary kiln with coal substitution by alternative fuels. Factor analysis confirmed the main results of statistical studies that stated the lack of statistically significant dependence of the amount of co-processed alternative fuels from combustible waste on the increasing of pollutants concentration in the rotary kilns exhaust gases. The main results of study are introduced in the Portland cement clinker production. Implementation of developed alternative fuels usage technologies had reduced carbon dioxide emissions and the amount of combustible waste and production costs required for coal purchase as well as improved the environmental safety of cement production.