Вопросы, которые в соответствии с Конвенцией необходимо решить Конференции Сторон на ее первом совещании Установки для производства цементного клинкера Резюме



страница5/10
Дата09.08.2019
Размер1.98 Mb.
#127325
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

3.2 Вторичные меры

3.2.1 Кругооборот пыли


Одним из проверенных способов ограничить накопление ртути в печной пыли является выборочный кругооборот или так называемый «перепуск» печной пыли, насыщенной ртутью.

Насыщенная ртутью печная пыль извлекается из пыли и ртути, циркулирующих в печи (см. рисунок 4). После ее извлечения пыль вновь вводится непосредственно в мельницу тонкого помола (после печи) с клинкером и гипсом.

Кругооборот пыли может выполняться в двух конфигурациях:

1. Кругооборот пыли «с выключенной сырьевой мельницей» (работает только печь) позволяет эффективно удалять ртуть. Собранная из подогревателя пыль имеет относительно высокое содержание ртути, поскольку она не разбавляется внутри сырьевой мельницы.

2. Кругооборот пыли «с включенной сырьевой мельницей» (печь и сырьевая мельница работают в последовательном соединении, так как печные газы высушивают сырьевую смесь внутри сырьевой мельницы) менее эффективен в удалении ртути. Собранная насыщенная ртутью пыль из подогревателя разбавляется внутри сырьевой мельницы. Следует отметить, что этот метод в свою очередь подразделяется на три конфигурации:

• заводы с вертикальной сырьевой мельницей => все печные газы проходят через сырьевую мельницу => в фильтрационной пыли очень низкое содержание ртути => лучше применять только кругооборот пыли с выключенной сырьевой мельницей; это применимо также к заводам с шаровой мельницей и высоким содержанием влаги в сырье;

• заводы с шаровой сырьевой мельницей => некоторые печные газы могут обходить сырьевую мельницу => возможно, следует наладить кругооборот определенного объема байпасной пыли с включенной сырьевой мельницей, если байпасный поток оснащен отдельным пылевым фильтром;

• заводы с перепускным фильтром, расположенным отдельно от фильтра основной печи и сырьевой мельницы. Этот малый перепускной фильтр наполняется газом из подогревателя. Кругооборот пыли из этого фильтра эффективен, пока все остальные газы проходят через сырьевую мельницу.

В пылесборнике при этом значительно повышает температура. Давление пара ртути существенно снижается при снижении температуры (см. рисунок 6.5 в добавлении). Кроме того, на рисунке 5 показано, что с падением температуры увеличивается адсорбция ртути на поверхности пыли. Этот эффект применяется главным образом для фильтрации окисленной ртути и в меньшей степени для удаления элементарной ртути. Для достижения хорошей эффективности кругооборота пыли температура газа должна быть ниже 140°C и предпочтительно на уровне или ниже 120°C. При эксплуатации с включенной сырьевой мельницей температура газа в фильтре обычно составляет от 90 до 120°C. При эксплуатации с выключенной сырьевой мельницей она обычно составляет 140–170°C и может достигать 200°C. Это означает, что для эффективного кругооборота пыли температура при эксплуатации с выключенной сырьевой мельницей должна понижаться в колонне охлаждения или путем гашения воздухом до температуры 120-140°C. Снижение температуры ниже 140 °C с применением воды часто приводит к коррозии системы из-за конденсации серной кислоты, кроме случаев наличия очень хорошей изоляции стен пылесборника и воздуховодов. Часто требуется нагрев бункеров пылесборника. По этой причине во избежание коррозии должны быть приняты соответствующие технические меры.

Осажденная пыль может удаляться из системы независимо от типа фильтра. В некоторых случаях при использовании электростатических пылеосадителей (ЭСП), более высокая эффективность была продемонстрирована при удалении только пыли из последнего отсека (которая обычно представляет собой мелкие частицы с более высокой удельной поверхностью). В других случаях таких явлений не наблюдалось. Пыль следует собирать в отдельный силос, чтобы обеспечить гибкие возможности ее дальнейшего использования. На многих цементных заводах пыль используется как минеральная добавка к цементу, применение которой соответствует большинству стандартов производства цемента. Если это не представляется возможным, то пыль может применяться для производства других продуктов, например, некоторых сортов вяжущих веществ, или, если это также невозможно, то она должна направляться на обработку в качестве отходов.





Рисунок 5. Сравнение адсорбции ртути в решетчатом и циклонном подогревателях в зависимости от температуры чистого газа (Kirchartz, 1994)

Hg adsorption in %

Адсорбция Hg в %

Gas temperature in °C

Температура газа в °C

Kiln with grate preheater

Печь с решетчатым подогревателем

Kiln with cyclone preheater (direct operation)

Печь с циклонным подогревателем (прямой режим)

Можно повысить эффективность этой методики путем добавления сорбентов, имеющих поверхность с конкретными химическими свойствами (например, активированного угля или сорбентов на основе кальция), для увеличения степени связывания ртути с твердыми частицами (см. раздел 3.2.2).



Реализованные экологические выгоды

Основной экологической выгодой является сокращение выбросов ртути. Потенциал сокращения может быть значительным и зависит, главным образом, от температуры отходящих газов, уровня кругооборота (удаления) пыли и соотношения прямых и составных операций (см. также рисунок 6.9 в добавлении). Эффективность удаления необходимо определять в течение по меньшей мере несколько дней или недель. Опыт показывает, что применение этого метода позволяет уменьшить выбросы ртути на 10–35 процентов (Oerter/Zunzer, 2012; Schäfer/Hoenig, 2001). Опыт цементных заводов в Германии показывает, что применение этого метода также позволяет уменьшать выбросы других соединений, таких как аммиак.



Межсредовое воздействие

Когда оборотная пыль используется в качестве добавки к цементу, ртуть переходит в конечный продукт. Если пыль распределяется в конечном продукте равномерно, то ее концентрация будет аналогична концентрации в исходном сырье. Следует контролировать содержание ртути в конечном продукте. После гидратации цемента ртуть будет связана с матрицей. Если оборотную пыль нельзя использовать в конечном продукте, то ее необходимо будет утилизировать надлежащим образом.



Применимость

В принципе метод кругооборота пыли может применяться на всех цементных заводах. Его применение наиболее эффективно в отношении печей с подогревателем-прекальцинатором во время эксплуатации всей установки с выключенной сырьевой мельницей или на линиях с выключенной мельницей, в случае, если в сырьевой мельнице используется только часть отходящих газов. В других конфигурациях (например, в длинных сухих печах) эта технология менее эффективна, так как температура отходящих газов обычно превышает 200 °C. Достигаемая эффективность зависит от ряда параметров, включая:



  • соотношение окисленной и элементарной ртути в отходящих газах;

  • соотношение операций с включенной сырьевой мельницей и выключенной сырьевой мельницей;

  • соотношение мощностей сырьевой мельницы и печи;

  • достижимая температура отходящих газов при эксплуатации с выключенной сырьевой мельницей;

  • наличие отдельного силоса для удаления пыли;

  • возможности использования пыли;

  • уровень насыщения системы ртутью (низкий уровень означает, из системы необходимо удалять большее количество пыли или сырья).

Расходы

На заводах, где еще не применяется кругооборот пыли, требуются дополнительные инвестиции в создание систем переноса пыли, силоса для хранения и дозирующего оборудования для цементной мельницы.



Образцы для сравнения

- «Семекс»: Бруксвил, Флорида, Соединенные Штаты.

3.2.2 Кругооборот пыли с впрыском сорбента


Сочетание кругооборота пыли с впрыском сорбента обеспечивает более высокую эффективность удаления ртути, чем использование одного лишь кругооборота пыли. Сорбенты обычно вводятся во время эксплуатации с выключенной сырьевой мельницей, с тем чтобы сократить пиковые выбросы в этом режиме работы, а также снизить объем сорбента, необходимого для ограничения выбросов ртути до желаемого уровня. За исключением в очень немногих случаях (с особыми характеристиками вводимых материалов) впрыск сорбента при эксплуатации с включенной сырьевой мельницей не требуется, поскольку уровень улавливания ртути в сырьевой мельнице достаточен для ограничения выбросов ртути до желаемого уровня.

На рынке имеется несколько типов сорбента, например, углерод, активированный уголь, активированный лигнит (лигнитовый кокс), цеолиты и реагирующие минеральные смеси, содержащие активную глину или соединения кальция.








Рисунок 6. Схема впрыска активированного лигнита (лигнитового кокса) в дымовой газ между колонной охлаждения и рукавным фильтром (Lafarge Wössingen, 2015)

Waste gas

Отработанный газ

Injection point

Точка впрыска

Conditioning tower

Колонна увлажнения

Stack

Труба

Bag filter

Рукавный фильтр

Filter dust

Фильтрационная пыль

В целях обеспечения высокой адсорбции температура дымовых газов должна быть минимальной, предпочтительно ниже 130 °C. Впрыск может осуществляться через контейнер типа «биг-бэг», содержащий сорбент и дозатор.

Сокращение выбросов ртути происходит в течение нескольких минут после начала дозировки сорбента (рис. 7).



Рисунок 7. Пример сокращения выбросов ртути за счет впрыска лигнитового кокса; показанная кривая выбросов получена путем непрерывного мониторинга ртути в отходящих газах дымовой трубы (на основе Lafarge Wössingen, 2015)


Lignite coke – feeding start

Лигнитовый кокс – начало подачи

Lignite coke – feedig stop

Лигнитовый кокс – конец подачи

Hg emission [µg/m3]

Выбросы Hg (мкг/м3)

Hg emission curve obtained by continuous monitoring

Кривая выбросов Hg, зафиксированная в ходе непрерывного мониторинга

Для использования сорбентов необходимо удаление пыли, которая загрязнена нагруженным ртутью сорбентом. Поэтому впрыск сорбента может рассматриваться как мера повышения эффективности улавливания при кругообороте пыли. Поскольку метод кругооборота пыли применим к окисленной ртути в большей степени, чем к элементарной, адсорбционная емкость может быть дополнительно повышена за счет присадок, таких как бром, сера или более сложные соединения с аналогичными химическими свойствами. Сорбенты, пропитанные бромом или серой, использовались для повышения эффективности улавливания ртути на нескольких цементных заводах.

Если целью является сокращение пиковых выбросов, то период применения может составлять всего несколько часов в сутки. В этом случае наиболее целесообразно добавление пыли с нагруженным ртутью сорбентом в цементную мельницу. В случае непрерывного впрыска может потребоваться отдельная утилизация пыли с нагруженным ртутью сорбентом, поскольку добавление в цемент большого количества пыли с нагруженным ртутью сорбентом может отрицательно влиять на качество цемента. Если удаляемая пыль используется в цементной мельнице в качестве компонента цемента, то необходим мониторинг возможного воздействия на качество цемента.



Реализованные экологические выгоды

Кругооборот пыли с впрыском сорбента позволяет значительно снизить выбросы ртути. Возможно их сокращение на 7090 процентов (Lafarge Wössingen, 2015). Уровень выбросов зависит от того, какая концентрация является целевым уровнем в данной системе. В Германии на некоторых цементных заводах установлены системы впрыска сорбента, поддерживающие выбросы ртути менее 0,03 мг/Nм3 (ежедневное среднее значение) и 0,05 мг/Nм3 (получасовое среднее значение) в исходных условиях 273 К, 101,3 кПа, 10 процентов кислорода и сухой газ. На заводе «Лафарге цемент Вёссинген» в Вальцбахтале, Германия, достигается концентрация ртути ниже 28 мкг/Nм3 (ежедневное среднее значение в исходных условиях 273 К, 101,3 кПа, 10 процентов кислорода и сухой газ).



Межсредовое воздействие

Когда оборотная пыль используется в качестве добавки к цементу, сорбент и ртуть переходят в конечный продукт. Если пыль распределяется в конечном продукте равномерно, то ее концентрация будет аналогична концентрации в исходном сырье. В этом случае следует вести мониторинг содержания ртути в конечном продукте. При этом из этих продуктов не должно быть каких бы то ни было выбросов ртути в воздух. Кроме того, следует отслеживать и контролировать влияние сорбента на качество цемента. Если оборотную пыль нельзя использовать в конечном продукте, то ее необходимо будет утилизировать надлежащим образом.



Применимость

Этот метод применим к новым и существующим установкам. Сообщения о применении сорбентов для сокращения атмосферных выбросов ртути поступали в основном из Соединенных Штатов и Германии.

Кругооборот пыли с впрыском сорбента  это более затратный вариант по сравнению с использованием одного лишь кругооборота пыли. Тем не менее поскольку эффективность кругооборота пыли сильно зависит от факторов, относящихся к конкретному предприятию, впрыск сорбента применяется более широко и позволяет достичь более низкого общего уровня выбросов ртути.

Расходы

Если целью является сокращение пиковых выбросов, а период применения составляет всего несколько часов в сутки, то эксплуатационные расходы невелики. Затраты связаны только с расходами на электроэнергию (вентилятор и дозатор) и потреблением сорбента (приблизительно одна тонна в сутки). Сметные расходы составляют примерно 0,2 евро на тонну клинкера (1 тонна активированного лигнитового кокса, 168 кВт-ч и 2300 тонн клинкера в сутки, цены в Германии в 2015 году). При таких уровнях наиболее целесообразно добавление в цементную мельницу сорбента, содержащегося в фильтрационной пыли. Следовательно, необходимость в дополнительных расходах на удаление отсутствует.

В случае непрерывного впрыска, если добавление пыли с нагруженным ртутью сорбентом в цементную мельницу невозможно, необходимо обеспечить ее удаление надлежащим образом.

Инвестиционные расходы на покупку и установку системы впрыска сорбента составляют 50 000100 000 долл. США в зависимости от поставщика и мощности завода.



Образцы для сравнения

  • «Лафарге цемент Вёссинген ГмБХ»,Вальцбахталь, Германия (продана ЦРХ в 2015 году)

  • «Семекс остцемент ГмБХ», Рюдерсдорф, Германия

  • «Хольсим цементверк Бекум-Колленбах», Германия (до «Семекс»)

  • «Лихай семент»: Купертино, Калифорния, Соединенные Штаты

  • «Лихай семент»: Техачапи, Калифорния, Соединенные Штаты

3.2.3 Впрыск сорбента с рукавным фильтром тонкой очистки


В соответствии с этим методом сорбент впрыскивается после основного устройства контроля твердых частиц, которое сопряжено с фильтром тонкой очистки для удаления нагруженного ртутью сорбента. В зависимости от необходимых характеристик удаления выбросов ртути сорбент может вводиться непрерывно или для снижения пиковых выбросов, что, как правило, происходит во время эксплуатации с выключенной сырьевой мельницей.

Во избежание смешивания нагруженного ртутью сорбента с пылью из подогревателя сорбент (например, активированный уголь) вводят в дымовой газ после основного устройства пылеподавления, а для улавливания отработанного углерода используется второй рукавный фильтр, известный также как «фильтр тонкой очистки». Второй пылевой фильтр не получил широкого распространения в цементной промышленности, поскольку его установка связана с дополнительными капиталовложениями. На рисунке 8 ниже показаны схема использования впрыска сорбента с рукавным фильтром тонкой очистки.





Рисунок 8. Впрыск активированного угля после пылевого фильтра связан с необходимостью установки дополнительного фильтра для удаления сорбента (Paone, 2009, p 55)

Kiln / Raw mill gases

Газы из печи / сырьевой мельницы

Main dust collector

Основной коллектор пыли

Coal mill gases

Газы из угольной мельницы

Return to kiln

Возврат в печь

Stack

Труба

Filter for sorbent removal

Фильтр для удаления сорбента

Recycled sorbent

Рециркулируемый сорбент

Dry sorbent injection

Впрыск сухого сорбента

To waste

В отходы

Существует ряд переменных факторов, которые влияют на адсорбцию ртути на сорбенты и, следовательно, на эффективность контроля ртути. К их числу относятся (Zheng, 2011):



  • специация и концентрация ртути;

  • физические и химические свойства сорбента, такие как распределение частиц по размерам, структура и распределение пор и характеристики поверхности;

  • температура дымового газа;

  • состав дымового газа;

  • концентрация сорбента (т.е. активность впрыска);

  • время контакта ртути с сорбентом;

  • достаточность рассеивания сорбента в потоке газа, содержащего ртуть.

Кроме того, тип рукавного фильтра и отношение объемного расхода газа к рабочей поверхности фильтра также влияют на количество адсорбируемой ртути, поэтому рукавный фильтр тонкой очистки должен иметь достаточный размер.

По результатам исследования по оценке основных конструктивных параметров установки полномасштабного контроля выбросов ртути на цементном заводе в Соединенных Штатах определено, что в плане повышения эффективности контроля ртути действие необработанного активированного угля сопоставимо с активированным углем, обработанным галогенами, что позволяет не допускать других потенциальных проблем, связанных с использованием галогенов, например, коррозии (US Cement, 2007). Кроме того, для достижения высоких показателей адсорбции температура отходящих газов должна быть низкой (Renzoni et al, 2010).



Реализованные экологические выгоды

Использование впрыска активированного угля и рукавного фильтра тонкой очистки может обеспечивать удаление 90 процентов ртути (Barnett, 2013).



Межсредовое воздействие

Насыщенная ртутью пыль, образующаяся в ходе этого процесса, должна утилизироваться надлежащим образом.



Применимость

Этот метод может применяться во всех цементных печах. В зависимости от необходимых общих характеристик удаления выбросов ртути сорбент может вводиться непрерывно или для снижения пиковых выбросов, что, как правило, происходит во время эксплуатации с выключенной сырьевой мельницей.

В Соединенных Штатах на цементном заводе успешно смонтирована и эксплуатируется система впрыска активированного угля, который вводится в дымовой газ после основного пылевого фильтра и рукавного фильтра тонкой очистки в целях контроля выбросов ртути. Печная система на этом заводе оснащена подогревателем и прекальцинатором и включает в себя ротационную печь, колонную подогрева и прекальцинирования, а также соответствующую систему контроля загрязнения воздуха. Завод оснащен линейной сырьевой мельницей, причем газы из печной системы направляются непосредственно в сырьевую мельницу для подачи тепла к сухому сырью. В периоды эксплуатации, когда сырьевая мельница выключена (примерно 15 процентов ежегодного времени эксплуатации), газы направляются в обход сырьевой мельницы и направляются непосредственно в рукавный фильтр. Завод обычно потребляет 1,5 миллиона тонн сырья в год и может производить 1 млн. тонн клинкера в год (US Cement, 2007).

Расходы

Агентство по охране окружающей среды Соединенных Штатов (АООС США) провело анализ затрат на установку системы впрыска активированного угля (ВАУ) для контроля ртути в цементной печи, включая затраты на рукавный фильтр тонкой очистки. Эти затраты рассчитывались на основе расходов, которые первоначально были рассчитаны для котлоагрегатов энергопредприятий. Исходя из показателей расхода дымового газа, взятых в качестве общего коэффициента, затраты на контроль, рассчитанные для энергопредприятий, были масштабированы для расчета аналогичных затрат для портландцементных печей. На основе издержек на установку и эксплуатацию котлоагрегатов и данных о расходе газа по котлам различного размера были получены параметры капитальных и ежегодных расходов (долл. США за тонну клинкера). В Соединенных Штатах сметный общий объем инвестиционных расходов на установку системы впрыска сорбента с рукавным фильтром тонкой очистки на новой печи производственной мощностью 1,2 млн. тонн в год составил 3,2 млн. долл. (В долларах США 2005 года). Сметные затраты по годам составили 1,1 млн. долл. в год (US Cement, 2010 Cost).

Согласно данным из BREF CLM, 2013, инвестиционные затраты на пылевой фильтр (рукавный фильтр или ЭСП) составляют от 2,1 млн. евро 6,0 млн. евро для печи мощностью 3000 тонн/сутки.

Образец для сравнения


  • «Эш гроув семент»: Дерки, Орегон (США)


Каталог: Portals
Portals -> Послепродажное обслуживание сущность и значение послепродажного обслуживания
Portals -> 1. Сущность и значение ремонтного обслуживания. Формы организации и виды ремонтного обслуживания. Сущность и значение ремонтного обслуживания
Portals -> Методы получения органических нитросоединений
Portals -> Перечень экзаменационных заданий для студентов 2 курса ф-та хтиТ спец. Оосирипр
Portals -> Учебной программы для студентов 2 курса специальности оосирипр
Portals -> Міністерства адукацыі Рэспублікі Беларусь
Portals -> Вопросы к экзамену для студентов 2 курса факультета тов
Portals -> Учебного материала по органической химии к экзамену


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница