CC BY
37
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.
