Основными выбросами из цементных печей являются CO2, клинкерная пыль, NOx и SO2 — все остальные выбросы незначительны и иногда специфичны для некоторых установок.
Усредненные данные по выбросам из цементных печей составляют в расчете на 1 кг клинкера в граммах:
- CO2 =835;
- SO3 =0,5;
- NOx =2,5;
- цементная пыль=25.
Мировая общественность в первую очередь озабочена выбросом CO2, который возникает из-за декарбонизации известняка (50-55%), сжигания топлива (40-45%) и потребления электроэнергии (до 10%).
В процессе производства, по оценкам материального баланса процесса, на метрическую тонну клинкера при обжиге известняка выделяется около 535 кг CO2 и около 330 кг CO2 при сжигании топлива, что приводит к прямым выбросам 835 кг CO2 на метрическую тонну клинкера.
Промышленность в целом приняла следующие ключевые рычаги для сокращения выбросов CO2:
- Сведение к минимуму использования клинкера в составе цемента (ввод минеральных добавок);
- Расширение использования альтернативных видов топлива;
- Повышение энергоэффективности работы печного агрегата;
- Выработка электроэнергии с использованием отработанного тепла;
- Постепенное внедрение возобновляемых источников энергии.
Кроме того, изучается возможность улавливания и рециркуляции CO2.
Что касается выбросов пыли, то мировые стандарты устанавливают пределы содержания пыли в отходящих газах до 30-50 мг/нормальный м3 (Нм3). Благодаря усовершенствованным электрофильтрам и эффективным тканевым фильтрам промышленность соблюдает предельные нормы. Образование оксидов азота (NOx) связано с высокой температурой пламени в печи, и NO является основным компонентом (около 95%) так называемого термического NOx. Количество выбросов NOx увеличивается, если топливо, сжигаемое в печи с предкальцинаором, содержало большое количество азота. Поскольку большая часть NO преобразуется для NO2 в атмосфере выбросы указаны как NO2 на кубический метр отходящих газов. Измеренные значения выбросов NOx показали диапазон 300-2000 мг/Нм3, но в большинстве случаев выбросы превышают глобальный предел в 500-800 мг/Нм3. В этом случае важно принять меры по сокращению выбросов, и разрабатываемые новые технологии включают установку горелок с низким содержанием NOx, ступенчатое сжигание топлива и селективное некаталитическое восстановление оксида азота. Выбросы SO2, как правило, ниже 300…500 мг/Нм3, но в некоторых случаях может быть и выше. Высокие выбросы SO2 часто объясняются сульфидами, содержащимися в сырье, которое окисляется при температуре от 370 до 420°C в предкальцинаторе и циклонном теплообменике.
В таких случаях может потребоваться внедрение технологии десульфуризации дымовых газов путем введения гидроксида кальция.
Помимо вышеуказанных основных выбросов, возможны незначительные выбросы нескольких органических соединений, таких как диоксины и фураны, полихлорированные бифегилы, полициклические ароматические углеводороды, группа BTEX (бензол, толуол, этилбензол и ксилол) и неорганические кислоты, такие как HCl и HF, которые могут поступать из системы обжига. Выбросы тяжелых металлов также встречаются в процессе производства клинкера. Эти выбросы редко превышают нормы, установленные во всем мире. Когда они обнаруживаются в избытке, исследование сырья и топлива становится важным для выявления источников и их соответствующего устранения.
Выбросы органических соединений стали более важными с использованием альтернативных видов топлива, и соблюдение норм выбросов имеет важное значение.