بخشی از مقاله
بررسی اثرات زیست محیطی کوره پخت آجر (مطالعه موردي_کارخانه پیشرو مصالح شرق بجنورد)
چکیده
واحد تولیدي پیشرو مصالح شرق واقع در بجنورد، استان خراسان شمالی، تولید کننده آجر، تیغه و پلاك سفالی تحت استانداردهاي ملی و بین المللی می باشد. در بررسی فرآیند پخت آجر در کوره این کارخانه، به واکاوي مشکلات زیست محیطی و همچنین کلیه اقدامات پیشگیرانه و اثر بخشی مفید این اقدامات بر کنترل این مخاطرات پرداخته شده است. با توجه به نوع کوره پخت (تونلی) و نیز نوع سوخت مصرفی کارخانه (گاز)، آلایندگی مواردي چون انتشار گاز فلوئور حاصل از کانی هاي غیر فلزي خاك رس و ترکیبات اکسیدهاي نیتروژن و گوگرد ناشی از نفت و زغال سنگ در خروجی دود کوره به مقدار غیر مجاز مشاهده نمی شود. از طرفی به دلیل نوع ماده اولیه کارخانه که خاك رس و گاها محتواي درصد آهک بالا است، پیدایش ترکیبات اسیدي و خورنده و سمی ناشی از ترکیبات سولفور خاك اجتناب ناپذیر و اثرات مشهود آن بر ساختار کوره و اثرات پنهان آن بر سلامت زیستی نیروي کار قابل بررسی و مطالعه است. کنترل فرایند کلسینه شدن آهک در کوره و ایجاد سیالات گازي با محتوي CO2 و CO بالا، با تعیین نسبت اختلاط دو نوع خاك رس در کارخانه تحت کنترل می باشد. کنترل ذرات کوچکتر از 10 میکرون حاصل از آسیاب خاك نیاز به تدابیر محفظه سازي اطراف تجهیزات عامل دارد. هدایت و تهویه گازها حین خروج و در مراتب بالاي مدیریت، استفاده از برخی روش ها همچون ایجاد شرایط قلیایی PH) بالا) در کوره و روش AFGD نیز براي آلایندگی گازهاي خورنده پیشنهاد می گردد.
واژههاي کلیدي: کوره، آجر، آلاینده زیست محیطی.
_1 مقدمه
با گسترش جوامع به واسطه افزایش جمعیت و افزایش تقاضاي تأمین نیازهاي اساسی، رویکرد پیشرفت و گسترش جوامع تولیدي همگام با صنعتی شدن تجهیزات و دستگاه هاي تولید، هدف حداکثر توان تولید در بازه زمانی کمتر را پیشنهاد داده است. هرچند پرداختن همزمان دو عامل کیفیت و کمیت از اساسی ترین نظارت هاي سازمان هاي کنترل کننده این ویژگی ها از تولید تا مصرف می باشد. با اینکه مزایاي تولید صنعتی، راندمان مثبت و صعودي تامین تقاضا را دربردارد اما مشکلات ناشی از استفاده مستمر از هر یک از تجهیزات صنعتی استقرار یافته در واحد هاي تولیدي صنعتی، با سه الگو اثر کوتاه مدت، میان مدت و طولانی مدت، نیازمند بررسی و واکاوي بیشتر به منظور آگاهی از نحوه اثر این نوع کاربري و نیز یافتن راه حل پیشگیري، بهبود و توقف اثر بخشی مضر آن است. از این میان مطالعه بر کوره هاي صنعتی به واسطه مخاطرات زیست محیطی آنها به ویژه آنچه مرتبط با آلودگی هوا و خورندگی رسوبات ناشی از تبخیر و ذوب مواد است، از اهمیت ویژه برخوردار می باشد.
گزارشات متعددي از آشکار سازي مخاطرات زیست محیطی کوره در صنایع مختلف ارائه شده است. در راستاي توسعه صنعت سیمان، گازهاي متصاعد شده نظیر NOx و Sox که از احتراق سوختهاي موردنیاز نظیر نفت و زغالسنگ براي مشعل کوره حاصل میشوند، عناصر سنگین موجود در مواد آهکی، رسی و همچنین سوختهاي کوره که در گازهاي کوره آزاد میشوند و آزاد شدن یک سري مواد آلی و فلزات سمی از سوختن باطلههاي نفتی و ارگانیکی موجود در مواد اولیه از موارد آلایندگی هستند..[1] کوره هاي پخت آجر با سوخت مازوت ، سبب تولید گازهاي منواکسید کربن، دي اکسید گوگرد و اکسیدازت می شوند2]و.[3 در بین منابع صنعتی و تولیدي آلاینده هاي هوا در شهر مشهد نیروگاه، کارخانه سیمان، آسفالت، گچ، آهک و واحدهاي آجرپزي در رأس آلاینده ها قرار دارند.[4] در پالایشگاه هاي ساده که در آنها عمل تقطیر، تبدیلات کاتالیستی، تصفیه با هیدروژن و تأسیسات خارج از محل وجود دارد، مقدار کل نفت مصرف شده نباید از5/3 درصد مقدار محصول بیشترشود. و آنها که داراي واحدهاي تبدیلی ثانویه همچون هیدروکراکرها یا واحدهاي تولید روانساز هستند، این مقدار نباید بیشتر از5-6 درصد و در برخی موارد تا10 درصد محصول شود.[5]
در این بررسی اجمالی سعی شده تا اثرات آشکار قابل رویت در کارخانه ناشی از فعالیت کوره پخت و نیز اثرات پنهان دور از توجه که می تواند موثر مخاطرات زیست محیطی در فضاي واحد تولیدي و منطقه استقرار آن باشد، به همراه کلیه اقدامات پیشگیرانه صورت گرفته و اثر بخشی مفید این اقدامات بر کنترل این مخاطرات مورد بررسی قرار گیرد.
_2 محل مورد بررسی
واحد تولیدي پیشرو مصالح شرق، واقع در شهر بجنورد، با ظرفیت تولید 150 تن در روز داراي گواهینامه هاي معتبر استاندارد از سوي جوامع بازرسی کشوري و بین المللی است. تولید آجر و پنل سفالی با پروانه کاربرد علامت استاندارد اجباري از سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران جهت تولید آجر رسی توکار و پنل سبک رسی با سوراخ هاي افقی و نیز گواهینامه بین المللی ISO 9001 :2008 در این کارخانه، با رویکرد بهینه سازي انرژي و با توان تولید حداکثر ظرفیت خروجی خط تولید و مصرف حداقل انرژي سوخت مصرفی همراه می باشد. به طوریکه موفق به اخذ استاندارد مصرف انرژي شده است.
همچنین داراي گواهی تحقیق و توسعه از سازمان صنعت، معدن و تجارت می باشد. با توجه به حضور چندین واحد تولیدي در صنعت آجر و مصالح ساختمانی سفالی در استان، تفاوت عمده روش تولید در این کارخانه با به کارگیري کوره کم مصرف از نوع تونلی است.
_3مورد تحت مطالعه
به اختصار قسمت هاي اصلی کارخانه شامل: سالن تولید، سالن انتظار، سالن خشک کن، کوره و سالن بارگیري است. آنچه در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفته است کوره پخت آجر در این کارخانه و معضلات زیست محیطی آن با تأکید بر عوامل اصلی آلاینده هاي صنعت آجر می باشد. انواع کوره هاي پخت در صنعت آجر عبارتند از: کوره تنوره اى که در آن از سوخت چوب و مدفوع حیوانات و جریان حرارت از پایین چیدمان به بالا استفاده می شده است. کوره هوفمان به شکل حلقه اي یا کشیده(بیضوي) است و آتش این کوره ها قابل کنترل و حرارتتقریباً در نقاط مختلف اتاقک یکسان است. محصول این کوره ها یکنواخت و فقط2 تا 3 درصد محصولِ آن نپخته یا جوش است. کوره تونلی، از جدیدترین کوره هاى آجرپزى است و در آن علاوه بر آجر، سرامیک هاى صنعتی نیز پخته می شود، در این کوره خشت ها در اواسط کوره پخته و تا مرحله خروج از کوره به تدریج سرد می شوند.
کوره پخت واحد تولیدي پیشرو مصالح شرق از نوع تونلی به طول 90 متر با سه زون "پیش گرم کن"، "جهنم" و "کولینگ" می باشد. دیواره کوره از سه لایه به ترتیب دیواره آجري، فضاي خالی و دیواره عایق و دیواره داخلی آجر نسوز می باشد. دما در پیش گرم کن از 120_100 شروع و به 550_500 می رسد. فن مکنده (اگزوز) تعبیه شده رطوبت و دود این منطقه را به بیرون از کارخانه منتقل می کند. منطقه "جهنم" همان منطقه پخت اصلی کوره با حداکثر دماي 1065_1050
در بالاترین نقطه آن است. تعداد 80 مشعل در دو طرف جهنم با سوخت ترکیب گاز و هوا بر حسب نوع محصول با تعداد مشخص مشعل روشن و خاموش استقرار یافته اند. در طول دو طرف منطقه جهنم و عرض آن از یک سمت، کانال کشی تا اتصال به یک فن مکنده انجام شده است که گرما را به سالن خشک کن هدایت می کند(شکل .(1 از محاسن این کوره، تلاش براي به گردش درآوردن هواي گرم در داخل کوره می باشد. این گردش هوا در سه جهت یکی با کمک مشعل ها، دیگري نوع سقف کوره که قوسی است و سومی فن هاي مکنده و دمنده می باشد. کولینگ منطقه ي خنک کننده محصول نهایی در کوره است که دماي آن از 900 شروع و به دماي محیط می رسد.داراي دو فن بر درب خروجی جهت هدایت گرماي محصول به داخل کوره و جلوگیري از اتلاف انرژي می باشد.
_4 بررسی مشکلات زیست محیطی مورد تحت مطالعه
در ارتباط با بررسی زیست محیطی کوره کارخانه پیشرو مصالح شرق، آنچه بیشتر مشهود است، خروج بخارات و گازهاي ناشی از پخت خاك به فضاي خارج کوره می باشد. بدیهی است این جریان دود و بخار و گاز حاوي ترکیبات آلاینده، سمی و خورنده می باشد که در ادامه به ماهیت و جزئیات پیدایش آن ها پرداخته خواهد شد. آنچه قابل گزارش است این می باشد که حجم این خروجی سیال گازي در قسمت پیش گرم کن(فاز اول کوره) محسوس تر و احتمال آلایندگی و مخاطرات زیستی آن بیشتر می باشد. این به آن دلیل است که اولا در ابتداي کوره رطوبت گل آجر ورودي به کوره (رطوبت هیدروسگوپیگ) به مراتب بالاتر از محتواي رطوبت محصول پخته خروجی از آن در قسمت کولینگ می باشد و ترکیب آن با گازهاي حاصل از سوخت ناقص مشعل هاي فاز دوم (جهنم کوره) باعث تولید ترکیبات خورنده با ماهیت اسیدي می شود. علاوه بر آن ماده اولیه کارخانه که خاك رس می باشد در این قسمت خام بوده و مشخصا در بدو ورود به کوره سرعت و تعداد فعل و انفعالات شیمیایی بسیار بیشتر است. آنچه به انتقال جریان این سیالات در طول کوره به سمت پیش گرم کن کمک میکند، جریان مخالف هوا از انتهاي کوره (بخش کولینگ) به سمت ابتداي کوره می باشد(شکل .(2 هواي موجود در کولینگ جهت خنک کردن محصول پخته شده، به واسطه ي دو فن تعبیه شده در قسمت در خروجی کوره از مکش هواي آزاد خارج از کوره، تأمین می شود هرچند حجم و سرعت انتقال این هوا تا رسیدن به پیش گرم کن کم است. حین خروج واگن از کوره براي انتقال به خط بارگیري، این فن ها خاموش می شود که ظرف 10 دقیقه توقف فن ها، خروج گاز و بخارات بیشتر و محسوس تر و همچنین این مدت در برآورد زمان اتلاف انرژي نیز محاسبه می گردد. جهت حرکت واگن ها به سمت خروجی کوره نیز به انتقال حجم گرما و سیال گازي و بار آلایندگی آنها به آن سمت کمک میکند. در همین زمان نیز دماي زون یک (پیش گرم کن) بالاتر می رود.
جریان دیگري نیز در کوره قابل بررسی می باشد. مشعل ها که در فاز دوم (جهنم کوره) قرار دارند، رو به بالا می سوزند و روبروي هم نیز قرار ندارند بنابراین جریان هل داده شده از کولینگ به داخل کوره با امتداد مستقیم به پیش گرم کن نمی رسد(شکل .(2 دمپرها تا 20 متري اول جهنم بعد از پیش گرم کن در جایی باز هستند که مشعل روشن نیست در نتیجه بیشتر کمک میکند که جریان هوا به سمت ورودي کوره برود. حداکثر خورندگی سقف و دیواره کوره نیز در همین قسمت انتهاي پیش گرم کن و 10 متري ابتداي کوره است که هم رطوبت بالا است هم سوخت براي پخت خاك خام، ناقص می سوزد.آلودگی انتقال یافته از کوره به خشک کن، به واسطه فن تعبیه شده و کانال کولینگ به خشک کن و نیز دمپرهاي باز بعد از پیش گرم کن قابل گزارش است. میزان این آلایندگی کمتر می باشد زیرا هواي جریان یافته در کولینگ با وجود دو فن تعبیه شده درب خروجی عاري از بار آلایندگی زیاد است.
ماهیت ترکیب و نحوه پیدایش گازهاي آلاینده در کوره پخت این کارخانه از کلیات مرتبط به ماده اولیه و سوخت انرژي آن تبعیت می کند. مواد اولیه استفاده شده در تولید آجر هاي سفالی، خاك رس می باشد که این کانی غیرفلزي در درجه حرارت بالا باعث انتشار گاز فلوئور شده که میزان آلایندگی خیلی بالایی دارد.[6] در صورتی که در کوره هاي تونلی، درجه حرارت به تدریج تا 1300 درجه بالا رفته و بعد از پخت به تدریج سرد شده و از کوره خارج می شود که این امر باعث کاهش آلایندگی می شود و این از محاسن زیست محیطی کوره مورد مطالعه در واحد پیشرو مصالح شرق می باشد.
یکی از نکات مهم در فرآیند آسیاب کردن خاك ورودي به خط تولید، حضور ذرات ریزتر از 10 میکرون است که مختصرا به صورت Particl material (PM10) در آیتمهاي زیستمحیطی نشان داده میشود.[7] این ذرات به علت طبیعت فرار بودن و حرکت آزادانه از عوامل مهم ایجاد بیماريهاي تنفسی هستند.[2] با توجه به نصب آسیاب دوم در محل خردایش خاك، تا انتقال به نوار نقاله خط تولید، احتمال افزایش ذرات با این اندازه بیشتر از قبل شده است.
همانطور که اشاره شد، نوع سوخت در کوره پخت آجر از عوامل موثر در کنترل آلایندگی حاصل از فعل و انفعالات پخت می باشد. به دلیل متحول نشدن کوره هاي سنتی پخت آجر، خطوط تولید این صنعت به یکی از منابع اصلی انتشار آلاینده هاي گازي و چالش زیست محیطی تبدیل شده است.[8] در اراك و یزد از سوخت مازوت استفاده میشود و همین امر منجر به افزایش آلودگی زیست محیطی میشود.[9] راهکار کوتاه مدت کاهش آلودگی استفاده از گاز به جاي مازوت در کوره ها می
باشد[10] هم اکنون کوره هاي آجرپزي در پهنه کشاوري حاشیه شهرها به ویژه اراك پراکنده اند و امکان گازرسانی به آنها را دشوار کرده است بعلاوه انتقال خاك رس از مکان دیگر مقرون به صرفه نیست و جهت حضور متمرکز کوره ها باید اول محل تامین خاك رس در نزدیکی آن وجود داشته باشد.[8] نوع سوخت مصرفی کوره در کارخانه پیشرو مصالح شرق نیز گاز است و از دیگر محاسن آن در بهبود کنترل آلاینده هاي ناشی از سوخت انرژي در کوره است.
