Раздел 6. Перспективные технологии

Раздел 6 Перспективные технологии

В данном разделе представлены перспективные технологии производства цемента, как в целом, так и по отдельным технологическим переделам, реализация которых могла бы привести к снижению ущерба, наносимого окружающей среде при производстве цемента.

6.1 Технология получения цемента в кипящем слое

Технология обжига портландцементного клинкера в кипящем слое разрабатывается в Японии при поддержке Министерства внешней торговли и промышленности с 1986 года. Пилотный завод производительностью 20 т клинкера в сутки работал в течение шести лет, в период с 1989 по 1995 год, на заводе Тошиги, Сумитомо Осака Цемент, Япония. Пилотный завод производительностью 200 т/сутки был построен в конце 1995 года.

Принципиальная схема цементной печи кипящего слоя производительностью 20 т/сутки показана на рисунке 6.1.

Система состоит из запечного циклонного теплообменника (SP), аэрофонтанной 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 °С. В обжиговой печи завершаются гранулообразование и обжиг клинкера при температуре 1400 °С. В установке резкого охлаждения клинкер охлаждается с 1400 до 1000 °С. Окончательное охлаждение клинкера до 100 °С 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/нм ³ при использовании в качестве топлива тяжелей нефти и 440-515 мг/нм ³ при использовании порошкообразного угля. Согласно выполненным исследованиям, для завода производительностью 3000 т клинкера в сутки расход тепла может быть уменьшен на 10-12 % в сравнении с вращающейся печью с запечным теплообменником и колосниковым холодильником, следовательно, выбросы СО ₂ могут быть снижены на 10-12 %.

Конечной целью 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) является:

- снижение расхода тепла на обжиг на 10-12 %;

- снижение выбросов СО ₂ на 10-12 %;

- снижение уровня выбросов NO _x до 380 мг/нм ³ и менее;

- сохранение текущего уровня выбросов SO _x;

- снижение стоимости строительства на 30 %;

- снижение площади застройки на 30 %.

Рисунок 6.1 - Печь кипящего слоя [110]

6.2. Технология 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 [111].

На рисунке 6.2 представлена принципиальная схема применения метода ХРТ для утилизации теплоты клинкера, выходящего из вращающейся печи сухого способа производства.

Рисунок 6.2 - 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 - в