Статьи
Экологичный подход при техническом обслуживании оборудования в цементной промышленности
Haitham Eldalil,
SKYMAINT,
Египет
Экологический след цементной промышленности
Цементная промышленность считается одним из наиболее значимых источников загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе. Это обусловлено значительными объемами выбросов углекислого газа, высокими энергозатратами и интенсивной эксплуатацией природных ресурсов. На производство цемента приходится примерно 7—8 % общего объема выбросов CO2 в мире, что, в свою очередь, в основном связано с разложением карбонатных сырьевых материалов и большим расходом углеводородного топлива при обжиге клинкера. Кроме того, производство цемента может сопровождаться потреблением значительного количества воды и выделением в атмосферу больших объемов запыленного газа и взвешенных частиц. Таким образом, цементные предприятия неизменно сталкиваются с растущей необходимостью внедрения экологически чистых технологий и практик, поскольку стремятся минимизировать свое воздействие на окружающую среду.
Доли общемировых выбросов CO2, связанных с различными направлениями потребления энергии (по данным на 2020 год)
Источник: Международное энергетическое агентство (International Energy Agency, IEA)
Экологически ответственное техническое обслуживание в цементной промышленности
Под «экологически ответственным» можно понимать такое техническое обслуживание, которое подразумевает предупредительный и ресурсосберегающий подход к практике и средствам технического обслуживания. Иными словами, этот термин обозначает рациональные и экологичные методы технического обслуживания, направленные на снижение воздействия на окружающую среду, экономию ресурсов и повышение эффективности работы оборудования в долгосрочной перспективе. «Экологичное обслуживание» в цементной промышленности предполагает интеграцию технологий, приемов и практик, которые сводят к минимуму воздействие процессов технического обслуживания на окружающую среду. Этот подход может включать в себя оптимизацию срока службы оборудования, переработку образующихся отходов и профилактическое техническое обслуживание с целью сокращения энергетических и материальных затрат. Кроме того, стратегии экологичной эксплуатации позволяют производителям цемента повышать эффективность своей деятельности, соблюдая ограничения, установленные регулирующими органами по охране окружающей среды. Экологичное обслуживание укрепляет приверженность отрасли бережному отношению к окружающей среде, способствует достижению целей устойчивого развития компаний и становится ключевым фактором успеха, не только повышающим эксплуатационную устойчивость, но и удовлетворяющим насущную потребность отрасли в переходе к устойчивой модели развития. В долгосрочной перспективе это позволяет сократить экологический след цементной промышленности и повысить прибыльность производства.
Современные экологические проблемы цементной промышленности
Далее рассмотрены основные источники неблагоприятного воздействия процесса производства цемента на окружающую среду.
Высокое потребление энергии и выбросы углекислого газа: процесс производства цементного клинкера в печах является очень энергоемким, поскольку включает в себя тепловую обработку известняка и других сырьевых материалов. Процесс обжига приводит к выделению CO2 из сырья, что составляет примерно 60 % всех прямых выбросов углекислого газа цементным заводом, а оставшиеся 40% непосредственно связаны со сжиганием природных видов топлива для создания необходимой температуры в печной системе. Выбросы углекислоты цементной отраслью, как уже было отмечено, составляют 7—8 % глобальных выбросов CO2, поэтому крайне важно оптимизировать потребление энергии и применять альтернативные виды топлива.
Выделение пыли: при производстве цемента в процессе измельчения и переработки сырья образуется большое количество пыли. Твердые частицы представляют опасность для окружающей среды и здоровья людей, оказывая влияние на состояние органов дыхания работников завода и близлежащего населения. Во многих регионах действуют строгие стандарты качества воздуха, которые требуют принятия мер по борьбе с выбросами пыли, включая установку рукавных и электрофильтров. Целью экологически ответственного обслуживания является также внедрение эффективных мер по борьбе с загрязнениями и сокращение выбросов для большего соответствия предприятия требованиям к качеству воздуха.
Потребление воды: для некоторых процессов охлаждения и измельчения на цементных заводах требуется вода, что увеличивает нагрузку на местные водные ресурсы, особенно в регионах с ее дефицитом. Стратегии снижения потребления воды включают внедрение систем с замкнутым циклом и рециркуляцию. Кроме того, неправильная утилизация загрязненных вод может привести к загрязнению почвы и водных ресурсов. Переработка и утилизация образующейся пыли и шламов весьма важны для снижения воздействия на окружающую среду.
Высокие требования к техническому обслуживанию: абразивность материалов и сложные условия эксплуатации приводят к высокому износу оборудования, в том числе печей и мельниц. Для устранения этого износа требуется регулярная замена комплектующих и техническое обслуживание, что часто влечет ресурсоемкие восстановительные работы. При этом замена оборудования требует использования дополнительных ресурсов, включая сталь, смазочные материалы и др. Использование стратегий прогнозируемого технического обслуживания и переход на компоненты с длительным сроком службы могут способствовать продлению срока эксплуатации оборудования и сокращению потребления ресурсов.
Ключевые стратегии внедрения экологичной эксплуатации
Профилактическое и прогнозирующее техническое обслуживание: цементные предприятия могут отслеживать состояние оборудования и прогнозировать неполадки до возникновения отказов, внедряя инструменты технического обслуживания, включая тепловизионную съемку, анализ вибрации и анализ данных с применением систем искусственного интеллекта. Это повышает общую эффективность предприятия, сокращая время простоя и сводя к минимуму необходимость в экстренном ремонте, позволяя фокусировать ресурсы на техническом обслуживании только тогда, когда это действительно необходимо.
Продление срока службы оборудования также сокращает частоту его замены. В результате сокращения числа таких замен снижается потребность в материалах и энергии, что способствует ресурсосбережению и сокращению объемов материалов, отправляемых на свалки.
Переход на энергоэффективное оборудование благодаря замене устаревшего оборудования на энергоэффективные альтернативы, включая установку частотно-регулируемых приводов и энергоэффективных двигателей. Модернизация повышает эффективность ведения технологических процессов и снижает выбросы парниковых газов.
Внедрение систем мониторинга в режиме реального времени позволяет выявлять недостатки в работе систем, отслеживая потребление энергии в режиме реального времени. Предприятия могут оптимизировать расход топлива и снизить энергопотребление, корректируя операции на основе данных реального времени.
Вторичное использование отходов: побочные продукты производства цемента, такие как уловленная пыль печей, могут быть повторно использованы в цементной или в других отраслях промышленности. Такой подход не только позволяет избежать захоронения отходов, но и снижает потребность в первичных материалах, поддерживая практику экономики замкнутого цикла.
Надлежащая утилизация и переработка старых или изношенных деталей оборудования и расходных материалов позволяют не выбрасывать их на свалки. Например, изношенные металлические компоненты можно переплавить на вторичный металл. Программы вторичной переработки в процессе технического обслуживания поддерживают экологичность за счет снижения общего расхода материалов.
Системы водоснабжения с замкнутым циклом обеспечивают рециркуляцию воды внутри предприятия, сводя к минимуму забор воды из внешних источников. Повторно используя воду, предприятия могут значительно сократить расход воды, особенно в районах, испытывающих ее нехватку. Использование современных методов очистки воды помогает сократить расход воды на техническое обслуживание, что крайне полезно для предприятий, расположенных в засушливых регионах, где экономия воды имеет решающее значение для стабильной работы.
Известные компании, применяющие экологичные методы техобслуживания в цементной промышленности
Несколько производителей цемента активно применяют экологичные практики техобслуживания и предпринимают другие меры, позволяющие снизить воздействие на окружающую среду. Эти компании уделяют приоритетное внимание инновациям, оптимизации ресурсов и внедрению передовых технологий для содействия устойчивому развитию. Можно привести несколько подобных примеров (по данным Всемирного экономического форума и McKinsey & Company):
Heidelberg Materials. В Бревике, Норвегия, компания Heidelberg Materials построила первый в мире цементный завод, оснащенный системой улавливания и хранения углекислого газа (CCS). Цель — улавливать CO2, образующийся в ходе производства клинкера, закачивать и хранить его под землей в акватории Северного моря. Завершение строительства установки CCS ожидается к концу 2024 года.
Holcim является лидером в области использования альтернативного сырья и отходов при производстве цемента, стремясь в своей деятельности значительно снизить выбросы углекислого газа. Компания разработала стратегии сокращения выбросов CO2, такие как использование минеральных добавок, которые частично заменяют традиционный цемент в бетонных смесях. Подход компании основан на принципах экономики замкнутого цикла, включая переработку промышленных отходов и оптимизацию использования ресурсов.
CEMEX активно внедряет энергоэффективные технологии в свои производственные процессы. Кроме того, компания применяет инновационные рецептуры цемента, в состав которых входят техногенные продукты. Компания привержена устойчивому развитию и инвестирует в цифровые решения для повышения операционной эффективности при одновременном снижении воздействия на окружающую среду.
BRIMSTONE и Sublime Systems. Хотя эти компании являются новыми игроками, они приобретают популярность в секторе производства цемента, предлагая варианты продуктов с низким углеродным следом. Brimstone заменяет известняк кальциево-силикатной породой, а Sublime Systems использует электрохимический процесс производства клинкера, чтобы устранить необходимость печей для обжига, и тем самым значительно сокращает выбросы углекислого газа.
Заключение
1. Цементная промышленность сталкивается с серьезными экологическими проблемами, связанными с высоким энергопотреблением и выбросами углекислого газа.
2. Внедрение экологичных методов эксплуатации и технического обслуживания оборудования является важнейшей стратегией для содействия устойчивому развитию цементной промышленности и сокращения экологического следа.
3. Производители цемента могут существенно снизить воздействие на окружающую среду и повысить эффективность своей деятельности, внедряя методы профилактического и прогнозирующего технического обслуживания, сокращая количество отходов, экономя воду и повышая энергоэффективность производственных практик. Некоторые из ключевых игроков отрасли успешно внедряют практику устойчивого производства и демонстрируют, что такие понятия, как экологичность и экономичность (прибыльность), могут сосуществовать в рамках одного производства.
4. Приверженность отрасли экологичному подходу будет способствовать преобразованию рынка цементного производства по мере его продвижения к цели нулевых выбросов углекислого газа.
5. Чтобы достичь этих целей и обеспечить устойчивое будущее цементной промышленности, крайне важно продвигать технологические инновации и поддерживать постоянное сотрудничество между государственным и частным секторами.