ghid pentru elaborarea lucrării de disertaţie

UNIVERSITATEA TEHNICĂ de CONSTRUCŢII BUCUREŞTI

FACULTATEA de UTILAJ TEHNOLOGIC

TEZĂ DE DOCTORAT REZUMAT

Contribuții la îmbunătățirea managementului

de mediu al echipamentelor și proceselor

tehnologice din fabricile de ciment

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC:

Prof. univ. dr. ing. GHEORGHE PETRE ZAFIU

AUTOR:

ing. CRISTINA SESCU GAL

BUCUREȘTI, 2015

Contribuții la îmbunătățirea managementul de mediu al echipamentelor și proceselor tehnologice din fabricile de ciment

Facultatea de Utilaj Tehnologic - UTCB 2

Cuprins

Lista figurilor ................................................................................................................. 6

Lista tabelelor .............................................................................................................. 10

Lista abrevierilor ......................................................................................................... 12

Introducere ................................................................................................................... 14

Capitolul 1.- Studiu documentar privind stadiul actual al echipamentelor și

proceselor tehnologice din fabricile de ciment ........................................................ 17

1.1- Cimentul. Compoziție. Proprietăți .................................................................... 17

1.1.1- Materii prime pentru fabricarea cimentului ................................................ 17

1.1.2- Compoziția oxidică a clincherului de ciment portland ............................... 19

1.1.3- Compoziția mineralogică a clincherului de ciment portland ...................... 20

1.1.4- Proprietățile cimentului ............................................................................. 22

1.2- Metode tehnologice de fabricare a cimentului.................................... .............. 25

1.2.1- Procedeul umed și semi-umed de fabricare a cimentului ......................... 27

1.2.2- Procedeul uscat și semi-uscat de fabricare a cimentului .......................... 29

1.2.2.1- Prepararea amestecului brut ............................................................ 31

1.2.2.2- Procedeul de elaborare a clincherului .............................................. 32

1.2.2.3- Răcirea și măcinarea clincherului ..................................................... 42

1.3- Echipamente tehnologice și utilaje folosite în industria cimentului .................. 45

1.3.1- Echipamente pentru extragerea și exploatarea zăcămintelor de

materii prime ....................................................................................................... 50

1.3.1.1- Utilaje tehnologice de uz general folosite la exploatarea

materiilor prime ................................................................................................... 48

1.3.1.2- Utilaje tehnologice pentru foraj utilizate în exloatări la zi .................. 48

1.3.1.3- Utilaje tehnologice de încărcare ....................................................... 49

1.3.1.4- Utilaje tehnologice de transport ........................................................ 49

1.3.2- Emisiile de noxe specifice echipamentele folosite pentru exploatarea

zăcămintelor și transportul tehnologic ................................................................. 50

1.3.3- Instalații pentru prelucrarea finală a materiilor prime. Concasarea ........... 51

1.3.4- Instalații pentru prelucrarea finală a materiilor prime. Măcinarea și

uscarea materiilor prime ..................................................................................... 52

1.3.5- Instalații de ardere .................................................................................... 54

1.3.5.1- Instalație de clincherizare cu schimbător de căldură în

suspensie ........................................................................................................... 54

1.3.5.2- I Instalații de clincherizare cu cuptor cu schimbător de căldură

în suspensie de gaze și precalcinator ................................................................. 55

1.3.6- Instalații de răcire ..................................................................................... 57

1.3.7- Instalații de ambalare și livrare a cimentului ............................................. 59

1.4- Procese termochimice la fabricarea cimentului ............................................... 61



1.4.1- Arderea combustibililor convenționali ....................................................... 62

1.4.1.1- Arderea combustibililor gazoși.......................................................... 64

1.4.1.2- Arderea combustibililor lichizi ........................................................... 66

1.4.1.3- Arderea combustibililor solizi ............................................................ 67

1.4.2- Co-incinerarea deșeurilor în industria cimentului ...................................... 68

1.4.3- Arderea combustibililor în cuptoarele de clincher ..................................... 71

1.5- Concluzii .......................................................................................................... 73

Capitolul 2.- Formarea emisiilor în procesul de fabricare a cimentului ................ 74

2.1- Analiza sistemelor afectate de emisiile produse prin fabricarea cimentului ..... 74

2.2- Caracterizarea principalelor emisii poluante rezultate din procesul de

fabricare a cimentului.............................................................................................. 77

2.3- Emisii determinate de echipamentele și tehnologia de fabricare a

cimentului ............................................................................................................... 79

2.3.1- Emisiile generate de instalațiile de măcinare ............................................ 80

2.3.2- Emisiile generate de instalațiile de uscare ................................................ 80

2.3.3- Emisiile generate de instalațiile de clincherizare ...................................... 80

2.4- Emisii generate în procesele de producere a energiei termice ........................ 86

2.4.1- Formarea oxizilor de azot - NOX din combustibil ...................................... 87

2.4.2- Formarea oxizilor de sulf- SOX din combustibil ......................................... 91

2.4.3- Formarea oxizilor de carbon - CO și CO2 din combustibil ......................... 92

2.5- Emiisile poluante rezultate din co-incinerarea deșeurilor ................................. 93

2.5.1- Emisiile de pulberi..................................................................................... 93

2.5.2- Emisiile de NOX ........................................................................................ 93

2.5.3- Emisiile de SO2 ......................................................................................... 94

2.5.4- Emisiile de cloruri ..................................................................................... 94

2.5.5- Emisiile de floruri ...................................................................................... 94

2.5.6- Emisiile de compuși volatili - COV ............................................................ 95

2.5.7- Emisiile de dioxine și furani ...................................................................... 95

2.5.8- Emisiile de metale grele ............................................................................ 95

2.6- Reglementări legale ale nivelurilor de emisii pentru echipamentele

tehnologice din industria cimentului ........................................................................ 95

2.7- Metode aplicate pentru reducerea emisiilor de poluanţi .................................. 97

2.7.1- Măsuri de reducere a pulberilor ................................................................ 98

2.7.2- Măsuri de reducere a emisiilor de NOX ..................................................... 99

2.7.3- Măsuri de reducere a emisiilor de SO2 ..................................................... 99

2.7.4- Măsuri de reducere a emisiilor de carbon, CO șo CO2 ........................... 100

2.7.5- Măsuri de reducere a emisiilor de metale grele ...................................... 101

2.7.6- Măsuri de reducere a emisiilor prin înlocuirea combustibililor

tradiționali cu cei alternativi ............................................................................... 101

2.7.7-Măsuri de reducere a emisiilor prin modificarea raportului de clincher

în ciment ........................................................................................................... 102

2.7.8- Tendințe privind reducerea emisiilor în industria cimentului ................... 102

2.7.9- Măsuri de reducere a emisiilor indirecte ................................................. 103



28 - Concluzii ........................................................................................................ 104

Capitolul 3.- Metode actuale de monitorizare și măsurare a emisiilor ................. 105

3.1- Noțiuni legislative privind monitorizarea emisiilor .......................................... 105

3.2- Procedee utilizate pentru monitorizarea emisiilor din atmosferă. .................. 106

3.3- Metode de măsurare a nivelurilor de emisii în atmosferă .............................. 107

3.3.1- Metoda de măsurare directă a emisiilor .................................................. 108

3.3.2- Determinarea emisiilor prin bilanț ........................................................... 109

3.3.3- Determinarea emisiilor prin corelații........................................................ 110

3.3.4- Determinarea emisiilor pe baza unor factori caracteristici de emisie ...... 110

3.4- Metode de monitorizare a emisiilor din apă și sol .......................................... 111

3.5- Punctele de monitorizare a emisiilor din poluarea directă în instalațiile de

producere a cimentului ......................................................................................... 113

3.6- Echipamente și sisteme de monitorizare a emisiilor din atmosferă ............... 115

3.7- Concluzii ........................................................................................................ 118

Capitolul 4 - Modelări matematice aplicate la nivelul echipamentelor și

proceselor tehnologice specifice fabricării cimentului .......................................... 119

4.1- Noțiuni generale ............................................................................................ 119

4.1.1- Metoda analizei de regresie .................................................................... 120

4.1.2- Metoda de căutare aleatoare sau metoda Monte Carlo .......................... 121

4.1.3- Rețelele neuronale artificiale (RNA)........................................................ 121

4.1.4- Modele fuzzy .......................................................................................... 122

4.2- Modelarea instalației de fabricare a cimentului .............................................. 122

4.2.1-Stabilirea sistemelor care alcătuiesc o instalație de fabricare a

cimentului ......................................................................................................... 122

4.3- Modelarea matricială a circulației materialului în instalația de fabricare a

cimentului ............................................................................................................. 124

4.3.1- Modelarea matricială a subsitemului I. Definirea matricei de circulație

a materialului .................................................................................................... 131

4.3.2- Modelarea matricială a subsistemului II. Definirea matricei de

circulație a materialului ..................................................................................... 137

4.3.3- Modelarea matricială a subsitemului III. Definirea matricei de

circulație a materialului ..................................................................................... 144

4.3.4- Modelarea matricială a circulației materialelor în instalația de

macinare a materiilor prime la fabricarea cimentului........................................ 148

4.3.4.1- A Definirea matricei de circulație a materialelor în instalația de

măcinare a materiilor prime .............................................................................. 148

4.3.4.2 - Definirea matricei de circulație a gazelor în instalația de

măcinare a materiilor prime .............................................................................. 153

4.3.4.3 - Bilanțul de materiale pentru instalația de măcinare ....................... 156

4.4- Modelarea matematică utilizând metoda planului experimental .................... 158

4.4.1- Conceptul modelării matematice prin EFC și EFF .................................. 159

4.4.2- Stabilirea nivelurilor de variație ............................................................... 162

4.4.3- Analiza aplicării metodei EFC/EFF în industria fabricării cimentului ...... 164



4.5- Concluzii ........................................................................................................ 170

Capitolul 5 - Optimizarea sistemului de management al emisiilor ........................ 172

5.1- Introducere în sistemul managementului de mediu ....................................... 172

5.2- Obiectivele politicii de mediu asupra industriei cimentului ............................. 176

5.2.1- Strategii ale politicii de mediu privind industria cimentului ...................... 177

5.2.2- Dezvoltarea durabilă pentru industria cimentului .................................... 178

5.2.3- Strategia tematică pentru managementul deșeurilor .............................. 181

5.3- Metode de optimizare aplicate în industria cimentului ................................... 183

5.3.1-Metode de optimizare standard aplicate în industria cimentului .............. 184

5.3.2- Metode de optimizare nestandard aplicate în industria cimentului ......... 185

5.3.2.1 - Optimizarea cu ajutorul rețelelor neuronale artificiale .................... 185

5.3.2.2 - Optimizarea cu ajutorul algoritmilor genetici .................................. 190

5.3.2.3 - Optimizarea cu metoda fuzzy ........................................................ 192

5.4- Concluzii ........................................................................................................ 195

Capitolul 6 - Dispozitiv de monitorizare și măsurare a emisiilor din arealul

fabricilor de ciment ................................................................................................... 196

6.1- Descriere generală ........................................................................................ 196

6.2-.Alcătuirea, construcția și structura dispozitivului ........................................... 198

6.2.1- Alcătuirea și structura dispozitivului de monitorizare .............................. 199

6.2.2- Construcția dispozitivului ........................................................................ 200

6.3- Noțiuni privind dispersia emisiilor .................................................................. 202

6.4- Etapa de experimentare a dispozitivului ........................................................ 205

6.5- Concluzii ........................................................................................................ 211

Capitolul 7 - Concluzii, contribuții și perspective ................................................... 212

7.1- Concluzii generale ......................................................................................... 212

7.2-.Contribuții proprii ........................................................................................... 212

7.3- Direcții de cercetare ulterioară ....................................................................... 213

Bibliografie ................................................................................................................. 215

Anexe.......................................................................................................................... 223

Contribuții la îmbunătățirea managementului de mediu al echipamentelor și proceselor tehnologice

din fabricile de ciment


Lista simbolurilor și abrevierilor utilizate

1) ANPM Agenţia Naţională de Protecţia Mediului; 2) API American Petroleum Institute; 3) ARPM Agenţia Regională de Protecţia Mediului; 4) AST Annual surveillance test; 5) BAT Best Available Technologies; 6) BREF Best Available Techniques Reference Document; 7) CBO5 Consum biochimic de oxigen la 5 zile; 8) CE Comisia Europeană; 9) CEN European Comittee for Standardisation; 10) CFD Computational Fluid Dynamics; 11) CONEL Compania Națională de Electricitate; 12) DOAS Differential optical absoption system; 13) EEA European Environment Agency 14) EFC Experiment factorial complet 15) EMEP European Monitoring and Evaluation Programme; 16) EU ETS Schema de Comercializare de Emisii a Uniunii Europene 17) ETAP Programul de acțiune pentru tehnologii de mediu 18) FM Fondul de Mediu; 19) GEF Facilitatea Globală pentru Mediu; 20) GRI Global Reporting Initiative; 21) HG Hotărâre a Guvernului; 22) IEA International Energy Agency 23) IMA Instalații mari de ardere 24) IPP Integrated Product Policy 25) IPPC Prevenirea şi Controlul Integrat al Poluării; 26) IR Infraroșu 27) ISO Interational Standard Organisation; 28) PAH Hidrocarburi poliaromatice 29) PCB Bifenilii policlorinați 30) PCDD Dibenzodioxinele policlorinate; 31) PEDF Dibenzofuranii; 32) RNA Rețele neurale artificiale; 33) NDIR Non-dispersive Infrared; 34) OECD Organisation for Economic Co-operation and Development 35) ONG Organizație Non-Guvernamentală; 36) Ord Ordin al ministrului; 37) OUG Ordonanţa de Urgenţă a Guvernului; 38) SDD Strategia Europeană de Dezvoltare Durabilă; 39) SLF Sistem cu logică fuzzy; 40) UNFCCC Convenţia-cadru Naţiunilor Unite asupra schimbărilor climatice 41) UV Ultraviolet; 42) TOC Carbon organic total; 43) VIS Spectrul vizibil al radiației; 44) VOC Compuși organici volatili; 45) VLE Valoare limită de emisie. 46) WCEF World Commission on Environment and Development 47) WHR Waste heat recovery 48) WRI World Resources Institute




INTRODUCERE

Cimentul – material complex care stă la baza civilizației, atribut care îl face atât

de studiat și de folosit, deci care necesită a fi fabricat.

Procesele prin care se fabrică cimentul sunt procese termo-tehnologice ce înglobează

transferuri de căldură, de materiale, procese de amestec, de topire, de răcire și

mărunțire, astfel încât delimitarea între acestea pe întreg fluxul de fabricație nu poate

fi efectuat cu precizie și în totalitate.

Scopul principal al tezei este de a dezvolta și completa sistemele actuale de

monitorizare a emisiilor, de a se constitui un suport pentru cei interesați în reducerea

nivelurilor de emisii la fabricarea cimentului și nu numai. Contribuția în activitatea de

optimizare constă în luarea în calcul a stării de poluare a mediului din arealul geografic

înconjurător instalațiilor tehnologice, astfel încât să existe posibilitatea cunoașteii în

timp real a nivelurilor de emisii. Alături de aceste principale obiective, lucrarea

abordează metode originale de modelare matematică, prin dezvoltarea matricilor de

circulație a materialelor și gazelor în instalațiile tehnologice și prin implementarea

metodei planului experimental factorial.

Teza este organizată pe 7 (șapte) capitole, completate de referințele

bibliografice din literatura de specialitate consultată și studiată precum și de anexe

pentru întregirea informațiilor din cadrul lucrării. Toate capitolele se finalizează cu

concluzii parțiale.

Capitolul 1 cuprinde informațiile din literatura de specialitate referitoare la

echipamentele tehnologice care se găsesc în prezent într-o fabrică de ciment. Se

realizează o descriere a proceselor de formare a componentelor clincherului, sunt

prezentate procesele termotehnologice prin care se obține acesta și noțiuni privind

combustibilii utilizați.

În capitolul 2 se realizează o analiză a tipurilor de emisii poluante

corespunzătoare instalațiilor tehnologice. Astfel, sunt identificate modurile de formare

a emisiilor, originile acestora în procesul tehnologic și valorile limită admisibile prin

orme legislative. Se face o examinare a modalităților de reducere a nivelurilor pentru

emisiile de pulberi, NOX și SO2.

Capitolul 3 abordează metodele de monitorizare a emisiilor. Se realizează

identificarea punctelor de monitorizare în atmosferă, precizarea parametrilor precum și

modul de monitorizare a emisiilor în apă și sol.

Capitolul 4 cuprinde o amplă analiză a modelărilor matematice care se

utilizează pentru modelarea instalațiilor termotehnologice. Se realizează o modelarea

prin matrici de circulație, de concepție proprie care oferă posibilitatea de stabilire a

cantităților de materiale sau de gaze care circulă printr-un echipament sau o instalație.

O altă metodă de modelare propusă de autor are ca scop determinarea influențelor

unor parametri sau factori la formarea emisiilor.

În capitolul 5 sunt prezentate noțiuni privind sistemele de management de

mediu și metode de optimizare ale acestora.




Capitolul 6 prezintă, la nivel de concepție, structura sistemului de monitorizare

a arealului înconjurător al unei instalații din industria lianților. Tot în acest capitol este

prezentat dispozitivul pentru monitorizarea și măsurarea emisiilor, parte componentă a

sistemului, dispozitiv realizat fizic și testat de autor.

Capitolul 7 este capitolul în care sunt prezentate concluziile finale,

contribuțiile autorului și direcțiile de cercetare viitoare.

Contribuții la îmbunătățirea managementului de mediu al echipamentelor și proceselor tehnologice din fabricile de ciment


Capitolul 1.

Studiu documentar privind stadiul actual al echipamentelor și proceselor

tehnologice din fabricile de ciment

1.1. Cimentul. Compoziție. Proprietăți

Cimentul reprezintă o substanță poliminerală, a cărui întărire la amestecarea cu

apa, are loc în urma unor procese de hidratare-hidroliză, cu dezvoltarea unei structuri

de noi formațiuni hidratate, rezistente-silicatice. Cimentul este materialul principal care

a stat la baza realizării celor mai spectaculoase și mai înalte construcții.

1.2. Metode tehnologice de fabricare a cimentului

Procedeele de fabricare a cimentului se diferențiază în funcție de starea

amestecului brut la introducerea lor în cuptorul de clincherizare. Prepararea acestuia

se poate realiza fie în prezenţa apei, fie pe cale uscată; astfel se disting următoarele

procedee de fabricare:

- procedeul uscat;

- procedeul umed;

- procedeul semi-uscat;

- procedeul semi-umed.

1.2.2. Procedeul uscat și semi-uscat de fabricare a cimentului

Fazele formării clincherului de ciment portland, [71]

Procesul complex prin care făina brută ajunsă în cuptor se transformă în

clincher are loc în mai multe faze, conform figurii 1.12.

950

oC 1250

oC 1338

oC 1450

oC

Figura 1.12. - Fazele formării clincherului

Formarea belitului C2S Formarea alitului C3S

Aluminat tetracalcic C3A Feritaluminat tetracalcic C4AF Faze cristaline (CR)

Belit C2S Alit C3S Faze lichide (LIQ)

CR

+

LIQ



1.3. Echipamente tehnologice folosite în industria cimentului

Prin analiza întregului proces de fabricare a cimentului, începând din carierele de

exploatare și terminând cu modul de livrare, se identifică echipamentele și utilajele

specifice fiecărei operații, prezentate în tabelul 1.9.

Tabel 1.9. – Echipamente și utilaje aferente proceselor tehnologice

Nr. crt.

Faza tehnologică Echipamente și utilaje folosite

1. Extragerea materiilor prime

Excavatoare Buldozere Perforatoare Foreze

2. Mărunțire primară Concasoare: cu fălci, cu ciocane, cu impact, giratorii, cu valțuri

3.

Măcinare fină

Instalații de măcinare cu recircularea materialelor Instalații de măcinare umedă fără recirculare Instalații de măcinare uscată Mori cu tambur rotativ, mori tubulare cu bare, mori Aerofall, mori cu role

4. Instalații de uscare Uscător tambur, uscător vertical, uscător în pat fluidizat,

5.

Instalații de clincherizare

Instalații pentru procedeul umed și semi-umed,

Cu schimbătoare interioare de căldură; Cu schimbătoare exterioare de căldură Cu schimbătoare de căldură în trepte

Instalații pentru procedeul uscat și semi-uscat

-cu cuptor rotativ și grătar rulant – Lepol -în strat fluidizat; -cu schimbător de căldură în suspensie; - cu cuptor cu schimbător de căldură în suspensie de gaze și precalcinator

6. Instalații de răcire Răcitoare rotative; răcitoarele planetare; răcitoare grătar; combinate

7. Instalații de ambalare și livrare

Instalații de livrare a cimentului vrac; Instalații pentru ambalarea cimentului în saci; Mașini de însăcuit liniare și rotative.

1.4. CONCLUZII

În acest capitol s-a realizat o introducere în domeniul fabricării cimentului,

concepută din datele literaturii de specialitate studiate, privind fluxul tehnologic al

proceselor și echipamentelor prin care materia primă este transformată în ciment. O

atenție specială a fost acordată proceselor de formare a celor patru componente ale

clincherului la temperaturile cuprinse între 900…1500oC. Înțelegerea formării

clincherului într-un cuptor rotativ reprezintă o condiție esențială în determinarea

metodelor de optimizare a procesului industrial, cu beneficii directe asupra nivelurilor

de emisii măsurate la coșurile de evacuare.

CAPITOLUL 2

Formarea emisiilor în procesul de fabricare a cimentului

Emisiile provenite din fabricarea cimentului contribuie la poluarea elementelor

care alcătuiesc mediul înconjurător în mod direct și indirect. Mecanismul prin care are



loc poluarea directă și indirectă este următorul: la coșurile de evacuare a gazelor din

cadrul fabricii se elimină în atmosferă emisii al căror conținut diferă funcție de

echipamentul tehnologic aferent coșului: pulberi, NOX, SOX, CO, CO2,TOC, dioxine și

furani, HCl, HF, metale grele. La pătrunderea în atmosferă are loc dispersia norului de

emisii, din care o parte din ele ajung pe sol (pulberi) având loc poluarea acestuia și pe

ochiuri de apă, figura 2.2.

Figura 2.2. – Mecanismul poluării directe și indirecte

Emisiile coșurilor de evacuare ale instalațiilor din fabrica de ciment au origini de

proveniență diferite. Sursele principale de emisii în atmosferă la fabricarea cimentului

sunt prezentate schematic în figura 2.3.

E1-emisii din exteriorul fabricii; E2-emisii principale din procese tehnologice din interiorul fabricii;

E3-emisii principale din procese tehnologice și de ardere a combustibililor. Figura 2.3. -Schema originii emisiilor în atmosferă la fabricarea cimentului

2.3. Emisii determinate de echipamentele și tehnologia de fabricare a cimentului

Prin natura proceselor care conduc la obținerea produsului final, respectiv

cimentul, sunt generate emisii poluante caracteristice instalației și procesului



tehnologic. Natura și diversitatea poluanților se datorează reacțiilor chimice ale

materiilor prime și al arderii combustibililor, care se desfășoară în interiorul acestor

instalații. Emisiile caracteristice funcționării instalațiilor sunt date în tabelul 2.3.

Tabel 2.3.–Emisiile instalațiilor care alcătuiesc o fabrică de ciment

Nr. crt.

Instalație Emisii

1. Instalații de măcinare materiilor prime Pulberi; zgomot;

Instalații de măcinare a clincherului Pulberi; zgomot;

Instalații de măcinare a combustibililor solizi Pulberi; zgomot;

2. Instalații de uscare a materiilor prime Pulberi, Zgomot;

Instalații de uscare a combustibililor solizi Pulberi, zgomot

Instalații de omogenizare a materiilor prime Zgomot

3. Instalații de clincherizare Zgomot, pulberi; SO2, NOX, CO2, CO, VOC, PCDD/PCDF, TOC, HCl, HF, Hg, particule metale grele, vibrații;

4. Instalații de răcire a clincherului; Zgomot, pulberi;

5. Echipamente de omogenizare și depozitare a clicherului și cimentului

Pulberi; zgomot

6. Instalații de ambalare și livrare în vrac Pulberi.

2.8. CONCLUZII

Capitolul 2 exprimă modul complex prin care are loc poluarea mediului de către

fabricile de ciment. Asftel se poate concluziona că poluarea mediului se realizează

direct, prin emisiile eliberate la coș în atmosferă și indirect prin circuitul natural al

materiei în natură.

CAPITOLUL 3

Metode actuale de monitorizare și măsurare a emisiilor

Metodele utilizate pentru monitorizarea emisiilor sunt:

- metode extractive;

- metode in-situ.

3.3. Punctele de monitorizare a emisiilor din poluarea directă în instalațiile de

producere a cimentului

În industria cimentului, emisiile apar pe tot fluxul procesului tehnologic, de la

carieră și până la livrare. Sursele de poluare directă dintr-o fabrică de ciment sunt

monitorizate funcție de tipul și conținutul emisiilor, conform schemei prezentate in

figura 3.5.



Figura 3.5. – Localizarea surselor de emisii în atmosferă și modul de monitorizare specifice unei instalații de

fabricare a cimentului

CAPITOLUL 4

Modelări matematice aplicate la nivelul echipamentelor și proceselor

tehnologice specifice fabricării cimentului

4.1. Noțiuni generale

Modelarea proceselor și echipamentelor din industria cimentului impune luarea

în considerare a tuturor factorilor care intervin în circuitul fluxului tehnologic. Indiferent

de modul de abordare, având în vedere conexiunile existente între componentele

instalației, tipul de modelare aplicat trebuie să cuprindă întregul sistem.

4.2. Modelarea instalației de fabricare a cimentului 4.2.3. Modelarea matricială a circulației materialului în instalația de fabricare a

cimentului

Efectuarea modelării unei instalații de fabricare a cimentului în această lucrare s-a

realizat prin utilizarea teoriei sistemelor, a grafurilor și a matricilor de circulație într-o

abordare complexă, proprie autorului.

Pentru o instalație de fabricare a cimentului pe procedeu uscat, s-a realizat

sistematizarea echipamentelor și descompunerea în trei subsisteme prezentate în

figura 4.3.:



- subsistemul 1 cuprinde procesul de realizare a amestecului brut, care include și

echipamentele de stocare și omogenizare a acestuia;

- subsistemul 2 include procesul de ardere a amestecului omogenizat și răcirea

clincherului; din sistemul de stocare a clincherului există posibilitatea ca o parte

din acesta să fie expediat din instalație ca materie primă pentru instalații

separate de măcinare a cimentului;

- subsistemul 3 reprezintă instalația de măcinare a cimentului cu adaosurile

specificate în rețeta de fabricare

Subsistemul 1 - Fabricare făină brută Subsistemul 2 – Fabricare clincher Subsistemul 3 – Măcinare ciment

Figura 4.3. – Schema instalației de fabricare a cimentului - Fluxul materialelor

flux de material; fracție de material intrat în fluxul de gaze

4.3.2. Modelarea matricială a subsistemului II. Definirea matricei de circulație a materialului.

Subsistemul II este alcătuit din echipamente în care au loc procese termo-tehnologice

complexe prin care materia primă adusă în stare de făină brută se descompune termic

cu formarea de gaze care se amestecă cu gazele provenite din arderea

combustibililor. Pentru întocmirea grafului corespunzător circulației materialului în

subsistemul II s-au făcut următoarele ipoteze de lucru și precizări:

se consideră că fluxurile de aer antrenate către sistemul cuptor și calcinator,

numite aer secundar și aer terțiar, nu conțin fracții de material la părăsirea

sistemului răcitor;

aceste fluxuri se combină în interiorul cuptorului cu fluxul de aer primar,

introdus prin arzătorul principal împreună cu combustibilul;

la trecerea prin cuptor au loc schimburi de material între particulele de

combustibil și materialul existent în cuptor la momentul t;

astfel, la ieșirea din sistemul cuptor, fluxul de aer cald dirijat în calcinator

conține particule ce sunt compuse din materialul existent în cuptor și din

combustibil;



în cazul utilizării deșeurilor solide ca și combustibili alternativi, se consideră că

aceste deșeuri sunt înglobate complet în masa de material care se transformă

în clincher.

Parametri care intervin în graful din figura 4.8. au următoarele semnificații:

mI – făină brută provenită din subsistemul I;

md – combustibil neconvențional alcătuit din deșeuri;

mc – masă de combustibil solid din instalația de preparare a acestora în

vederea utilizării în arzătorul principal.

Figura 4.8 – Graful circulației materialelor din subsistemului II

nodurile 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 – echipamentele subsistemului; coș 8, coș 11, coș 13 – echipamente

de evacuare a noxelor (coșuri de evacuare);81-conductă de transport flux gaze + particule transportat

în subsistemul I;91- flux de gaze cu conținut de material din precalcinator în cicloane; 121- flux de

gaze cu conținut de materiale din sistemul cuptorului către calcinator; mI – făină brută provenită din

subsistemul I, md – combustibil neconvențional alcătuit din deșeuri; mc – masă de combustibil solid;

flux de materiale; flux de gaze cu conținut de particule (praf); flux de gaze cu

conținut de material transportat în subsistemul I pentru uscarea materiilor prime;

Construirea matricei de circulație pentru subsistemul II este prezentată în tabelul

4.3. Specificația notațiilor din matricea de circulație a materialelor în subsistemul II

este următoarea:

mI , md , mc - sunt prezentate mai sus;

η MII – fracție de material transportat de gazele calde de la răcitor și din

procesul de clincherizare, compus din aerul terțiar, aerul secundar și aerul

primar; aerul terțiar și cel secundar sunt recuperate din instalația de răcire a

clincherului din care iese cu o temperatură de aproximativ 900...1000oC; aerul

primar este cel introdus pentru realizarea condițiilor de ardere a combustibililor;



fluxul gaze calde conține particule culese din sistemul cuptor, din combustibili,

din sistemul de calcinare și turnul de cicloane; Tabelul 4.3 – Matricea de circulație a materialelor corespunzătoare grafului pentru subsistemul II

(1-α) m8- fracție din materialul care străbate turnul de cicloane și este antrenat

de fluxul de gaze către coșul de exaustare; α m8 material care trece din turnul

de cicloane în calcinator;

(1-β) m9- fracție din materialul care se găsește în calcinator și care este

antrenat de fluxul de gaze calde către turnul de cicloane;

β m9 masa de material care pătrunde în sistemul cuptorului pentru clincherare;

(1-γ) mc- fracție din combustibil care părăsește instalația de pregătire a

acestuia pentru ardere prin coșul de evacuare;

γ mc combustibil solid pulverizat în interiorul cuptorului de clincherizare și din

care o parte poate fi antrenat de către fluxul de gaze care trece în calcinator iar

o parte este înglobată în masa solidă a clincherului;

md masă de material provenită din combustibilii alternativi;



(1-δ) m12 fracție de material sub formă de pulberi din sistemul cuptorului de

clincherizare care părăsește cuptorul antrenat de fluxul de gaze către

calcinator;

δ m12 reprezintă masa solidă de clincher care părăsește sistemul cuptor și intră

în sistemul de răcire;

(1-κ) m13 - fracție din materialul m13 care este antrenat de fluxul de gaze prin

coșul de evacuare (praf din procesul de răcire a clincherului);

κ m13 material rămas în aparatul sistemul de răcire și care este transportat

către silozurile de depozitare și stocare a clincherului.

4.4. Modelarea matematică utilizând metoda planului experimental

Conform datelor din literatura de specialitate prezentate anterior, modelarea

matematică a instalației de fabricare a cimentului este extrem de dificilă, astfel că

există și posibilitatea de a apela la modelarea experimentală sau cea mixtă, analitico-

experimenatală. Un aspect favorabil în utilizarea acestei metode, este dat de

posibilitatea determinării influențelor la nivelul emisiilor a unui anumit factor sau

parametru, în mod individual sau nu, astfel încât rezultatele obținute să conducă la

reducerea emisiilor.

4.4.1. Conceptul modelării matematice prin EFC și EFF

La utilizarea modelărilor prin experimente factoriale, se impune alegerea a

priori a unei funcții matematice pentru factorii de răspuns; o posibilitate este de a

efectua o dezvoltare limitată a seriei Taylor-Maclaurin, în care derivatele sunt

presupuse a fi constante și dezvoltarea ia forma unui polinom (4.11.):

zyxaxayxaxaay jizijiijjiijii .......... ...

2

0 (4.11.)

unde:

y - este răspunsul sau dimensiunea de interes; se măsoară în experiment și se

obține cu o anumită precizie;

xi - reprezintă nivelul atribuit factorul i de către experimentator pentru a efectua

un test; această valoare este bine cunoscută.

a0, ai, aij, aii - sunt coeficienții modelului matematic adoptat a priori; ele nu sunt

cunoscute și trebuie să fie calculate pe baza rezultatelor experimentelor.

4.4.2. Stabilirea nivelurilor de variație

Un impediment al experimentelor factoriale este dată de stabilirea domeniului

optim de studiu, adică determinarea spațiului experimental.

4.4.3. Analiza aplicării metodei EFC/EFF în industria fabricării cimentului

Metodologia de analiză se efectuează cu scopul de a studia posibilitatea de

realizare a unor experimente factoriale pentru a determina modul de influență asupra



surselor, nivelurilor și tipurilor de emisii nocive la fabricarea cimentului, luând în calcul

parametri procesului de fabricare, combustibilii utilizați și valorile emisiilor stabilite prin

autorizația de mediu. Modelele matematice astfel elaborate pot fi supuse optimizării.

Tabelul 4.9., prezintă factorii și parametrii propuși pentru studiu.

Tabelul 4.9 – Factori și parametri de studiu

Nivelurile Factor 1 Factor 2 Factor 3

Temperatura aerului secundar

din cuptorul de clincherizare-

TGI*

Temperatura în zona

de ardere-TZA*

Puterea consumată de

motorul cuptorului de

clincherizare-PM*

Valoare

minimă ( - ) 980 [

oC] 1200 [

oC] 95 [kW]

Valoare

maximă ( + ) 1060 [

oC] 1600 [

oC] 200 [kW]

* valori preluate din [52]

Modelul domeniului experimental, EFC- 23 pentru acest context are forma din figura

4.22. Planul poate fi realizat și pentru EFC-22, luând în calcul doar doi factori.

Figura 4.22. – Domeniul experimental pentru realizarea experimentului factorial 23

PM – puterea motorului de antrenare al cuptorului; TZA-temperatura în zona de ardere; TGI –

temperatura aerului secundar

Pentru un plan factorial cu doi factori 22, vom avea:

122104

122103

122102

122101

aaaay

aaaay

aaaay

aaaay

(4.16.)

și

TZA

TGI

PM



432112

43212

43211

43210

4

1

4

1

4

1

4

1

yyyya

yyyya

yyyya

yyyya

(4.17.)

unde:

a0– este centrul domeniului;

a1 – efectul factorului 1;

a2 – efectul factorului 2;

a12 – interacțiunea dinte factorii 1 și 2.

Răspunsurile pentru fiecare test pot fi scrise funcție de modelul asociat planului de

tipul 23, pentru toate valorile luate de x1, x2, și x3 și au forma:

321123322331132112332211xxxExxExxExxExExExEy (4.19.)

Pentru reprezentare se întocmește matricea experimentului, tabel 4.10. ce

conține toate combinațiile parametrilor, sau o parte a acestora, în formă codificată.

Tabelul 4.10. – Matricea experimentului factorial

Nr. experi-

mentului Factor 1 Factor 2 Factor 3

Răspunsul

Y

Prima etapă – plan

tip 22 cu doi factori

Exper. 1 - - - Y1

Exper. 2 + - - Y2

Exper. 3 - + - Y3

Exper. 4 + + - Y4

Etapa a 2-a – plan tip

23 cu trei factori

Exper. 5 - - + Y5

Exper. 6 + - + Y6

Exper. 7 - + + Y7

Exper. 8 + + + Y8

Sursa: R. Sebben Paranhos – Approche multi-echelles des emissions d’un procede d’elaboration des enrobes a chaud, [55]

4.5. CONCLUZII

În cadrul acestui capitol s-a realizat o prezentare a metodelor de modelare

matematică aplicabile în industria lianților. Instalațiile de fabricare a cimentului sunt

instalații complexe, caracterizate prin multiple interdependențe la nivelul procesului

tehnologic și care nu sunt pe deplin cunoscute. Astfel că, adoptarea unei metode de



modelare trebuie să fie în concordanță cu scopul urmărit, dependent de faza

tehnologică și echipamentul studiat;

Matricile de circulație au fost realizate într-o abordare proprie, nouă, care utilizează

efectiv cantitățile ce tranzitează echipamentul, subsistemul sau sistemul tehnologic;

Modul de rezolvare a matricilor de circulație poate fi aplicat și pe echipamente/instalații

componente ale subsistemului, în prezentul capitol fiind aplicat pentru instalația de

măcinare a materiilor prime.

Sistematizarea concluziilor privind modelarea matematică este data în tabelul 4.11.

Table 4.11. – Modele matematice prezentate în capitolul 4

Meto

de d

e m

od

ela

re m

ate

mati

că

din

lit

era

tura

de s

pecia

lita

te

1. Metode matematice de prognoză: analiza de regresie; metoda de căutare aleatoare; metoda Monte Carlo; metoda Flash; teoria jocurilor; metoda rețelelor neuronale.

2. Metode matematice de optimizare: 2.1. metode standard de optimizare (analitice); metode de optimizare statică (staționară): metode de optimizare dinamică; metode ale cercetării operaționale; 2.2.metode nestandard: rețele neuronale, tehnici fuzzy, algoritmi genetici.

3. Metode pentru descrierea proceselor: 3.1. modele matematice bazate pe ecuații de conservare; 3.2. modele empirice

4. Modelare prin abordarea sistemică a instalațiilor complexe

5. Modelarea matricială prin matrici de circulație

Meto

de d

e m

od

ela

re

mate

mati

că u

tilizate

/pro

pu

se

de a

uto

r

1. Modelarea instalațiilor prin utilizarea teoriei sistemelor: 1.1. Modelarea fabricii de ciment; 1.2. Modelarea sistemelor care alcătuiesc fabrica de ciment; 1.3. Modelarea instalației de măcinare a materiilor prime;

2. Modelarea matricială a circulației materialului în instalația de fabricare a cimentului cu ajutorul teoriei grafurilor

3. Realizarea în variantă proprie a matricilor de circulație

4. Modelarea matematică utilizând metoda planului experimental

CAPITOLUL 5.

Optimizarea sistemului de management al emisiilor

5.1. Introducere în sistemele de management de mediu

Definiția care precizează noțiunea de management, conform [9] este:

„Managementul reprezintă ansamblul intervențiilor, metodelor și tehnicilor de

programare, organizare, alocare de resurse, control și activare prin care se asigură

realizarea obiectivelor propuse”.

5.2.3. Strategia tematică pentru managementul deșeurilor

Posibilitatea unor combustibili de a fi folosiți în instalațiile de clincherizare, în

condiția în care acestea reprezintă deșeuri, este determinată de considerente



economice, ecologice și tehnologice, referitoare la necesitatea menținerii calității

produselor, respectiv clincher și ciment.

5.3. Metode de optimizare aplicate în industria cimentului

Conform literaturii de specialitate și a cercetărilor din domeniu, pentru optimizarea

managementului de mediu al emisiilor generate de fabricarea cimentului este necesar,

în primul rînd, optimizarea procesului tehnologic. Așadar, orice metodă folosită

pentru optimizarea procesului tehnologic, respectiv selecția materiilor prime,

modernizarea și controlul funcționării echipamentelor, utilizarea combustibililor

neconvenționali etc., poate fi considerată o metodă de optmizare a managementului

de mediu.

Soluția optimă într-o problemă de optimizare este dată de valoarea vectorului x al

variabilelor care satisface condițiile:

.,.......2,1 ,0)(

;,...2,1 ,0)(

);((

mlljxg

ljxh

xfOpt

j

j

x

(5.1.)

unde:

x – vectorul variabilelor de comandă;

F(x) – funcția criteriu;

hj(x), gj(x) – funcțiile restrictive ale variabilei vectoriale x.

5.4. Concluzii

Optimizare unui sistem de management de mediu are la bază optimizarea procesului

tehnologic, care se poate realiza prin adoptarea celor mai potrivite metodele de

modelare; în cadrul capitolului s-a realizat schema sistemului de management de

mediu specifică unei fabrici de ciment precum și precizarea elementelor fundamentale

ale acestuia. Optimizare unui sistem de management de mediu are la bază

optimizarea procesului tehnologic, care se poate realiza prin adoptarea celor mai

potrivite metodele de modelare; în cadrul capitolului s-a realizat schema sistemului de

management de mediu specifică unei fabrici de ciment precum și precizarea

elementelor fundamentale ale acestuia;

Pentru sistemele complexe care alcătuiesc instalațiile de fabricare a cimentului, s-au

obținut rezultate pozitive ale optimizării prin metode „nestandard”.

CAPITOLUL 6

Dispozitiv de monitorizare și măsurare a emisiilor din arealul fabricilor de

ciment

Pentru îmbunătățirea modului de monitorizare a emisiilor din mediul

înconjurător al fabricii de ciment se propune realizarea unui sistem, figura 6.2. care să

permită monitorizarea multipunct și în timp real a nivelurilor de poluanți existenți în

perimetrul înconjurător al fabricii.



6.2. Alcătuirea, construcția și structura dispozitivuluI

Pentru monitorizarea poluanților din zonele adiacente fabricilor de ciment utilizând

sistemul propus în paragraful anterior, se folosesc dispozitive individuale care sunt

concepute pentru a putea fi utilizate de personal nespecialist, la costuri reduse

comparativ cu cele profesioniste dar ale cărui rezultate reflectă fidel nivelul poluării în

arealul în care sunt amplasați. Dispozitivul conceput și construit permite amplasarea

cu ușurință în orice spațiu precum și adăugarea de noi elemente care să mărească

capabilitățile de măsurare și de monitorizare a poluanților. Acesta se poate utiliza și ca

echipament individual, punctual cu scopul de a determina calitatea aerului într-o

anumită zonă.

Valorile nivelurilor de emisii stabilit (prin autorizația de mediu) pentru fiecare

sursă poluatoare este cea măsurată/calculată/determinată la nivelul punctului de

emisie. Acestea sunt valori măsurate sau estimate direct în coșul de evacuare în

atmosferă. Calitatea aerului în apropierea surselor de emisie (coș de evacuare) este

dată de modul de dispersie a norului de emisii, de posibila existență și a altor surse de

poluare (naturale sau artificiale) și care poate fi stabilit prin măsurători sau calculat

prin metode teoretice.

6.2.1. Alcătuirea și structura dispozitivului de monitorizare

Dispozitivul individual conceput în vederea măsurării și monitorizării nivelurilor de

emisii, are la bază o platformă de procesare/programare la care sunt atașați senzorii

necesari determinării concentrațiilor de poluanți. Sistemul are atașat un microcard prin

intemediul unui senzor shield, care permite înregistrarea valorilor măsurate. Platforma

de procesare este construită în jurul unui procesor de semnal capabil de a prelua date

din mediul înconjurător prin intermediul senzorilor și de a transmite informațiile captate

catre alte dispozitive, în acest caz către microcardul USB. De asemenea, dispozitivul

are posibilitatea de conectare la internet. Aceste aspecte legate de facilitățile

hardware ale platformei stau la baza dezvoltării unui concept de sistem de

monitorizare având schema de bază prezentată în figura 6.3.

Figura 6.3.- Schema de bază a dispozitivului de monitorizare



6.2.2. Constucția dispozitivului

Componentele dispozitivului sunt asamblate într-o carcasă proiectată și

realizată cu ajutorul sistemelor de imprimare 3D și care permite funcționarea la

parametri optimi a senzorilor, asfel încât procesul de măsurare a caracteristicilor să

reflecte cât mai optim situația din teren. Etapele de realizare a cutiei dispozitivului sunt

prezentate în figura 6.4.

Figura 6.4. – Etape din realizarea materială a carcasei pentru dispozitivul de măsurare a emisiilor

6.4. Etapa de experimentare a dispozitivului în-situ

Pentru efectuarea probelor de funcționare a dispozitivului au fost efectuate

măsurător in-situ în arealul unei farici de ciment, unde au fost identificate puncte de

măsurare posibile (funcție de accesibilitatea existentă).

a – pornirea aparatului

b – punctul P 1



c – punctul P 3 d – punctul P 4

Figura 6.7. – Efectuarea măsurătorilor pe teren, în proximitatea unei fabrici de ciment

În teren, s-au efectuat măsurători în 9 puncte amplasate funcție de

accesibilitatea existentă, cu timpul de măsurare de 5 minute/punct.

Valorile măsurate au fost centralizate și sunt prezentate în figurile 6.8....6.12.

Figura 6.8. – Variația umidității Figura 6.9. – Variația temperaturii

Figura 6.10. – Variația vitezei fluidului (aer) Figura 6.11. – Variația presiunii barometrice

40.00

45.00

50.00

55.00

60.00

0 5 10

Um

idit

ate

[%]

Puncte de masurare

Punct de masurare nr. 1 - 9 Variatie de umiditate

Valoarea minima

Valoarea medie

Valoarea maxima 25.0025.5026.0026.5027.0027.5028.0028.5029.0029.5030.00

0 2 4 6 8 10

Tem

per

atu

ra [

oC

]

Puncte de masurare

Punct de masurare nr. 1 - 9 Variatie de temperatura

Valoarea minima

Valoarea medie

Valoarea maxima

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

0 5 10

vite

za f

luid

[m

/s]

Puncte de masurare

Punct de masurare nr. 1 - 9 Variatie de viteza fluid

Valoarea minima

Valoarea medie

Valoarea maxima

1000.00

1002.50

1005.00

1007.50

0 5 10pre

siu

ne

bar

om

etri

ca [

hP

a]

Puncte de masurare

Punct de masurare nr. 1 - 9 Variatie de presiune

Valoarea minima

Valoarea medie

Valoarea maxima



Figura 6.12. – Variația monoxidului de carbon în punctual de măsurare P1

6.5. Concluzii

În cadrul acestui capitol a fost prezentată conceptual structura unui nou sistem de

monitorizare a emisiilor, care este destinat a evalua calitatea aerului din arealului care

înconjoară o unitate ce constituie o sursă de emisii în atmosferă. Sistemul are la bază

dispozitive individuale care au capabilitatea să măsoare și să înregistreze emisiile,

legate într-o rețea care funcționează pe sistemul rețelelor neuronale artificiale, RNA.

CAPITOL 7

Concluzii, contribuţii şi perspective

7.1. Concluzii generale

Lucrarea se aliniază contextului general de implementare a conceptului de

dezvoltare durabilă în industria lianților, care prezintă maniera în care aceste industrii

pot participa la protecția mediului, fiind prin natura tehnologiei, industrii poluatoare. În

mod specific, această lucrare de doctorat se referă doar la emisiile aferente

instalațiilor, echipamentelor și proceselor din fabricile de ciment cu tehnologia de

fabricare pe procedu uscat.

În teză sunt prezentate metodele de matematică utilizate pentru modelatea

instalațiilor de fabricare a cimentului, metode clasice și moderne (nestandard) întâlnite

în literatura de specialitate. La metodele existente, în lucrare s-au propus pentru

modelarea instalațiilor metode noi, care sunt realizate pe baza teoriei grafurilor și a

experimentelor factoriale. Utilizarea acestora conduc la posibilitatea stabilirii fluxurilor

de materiale și gaze în instalații/echipamente/sisteme de o manieră accesibilă,

precum și posibilitatea determinării influențelor unui anumit factor sau parametru la

formarea emisilor de noxe. Metoda EF poate fi extinsă și pentru alte calcule, de

exemplu determinarea procentelor optime de aer, combustibili, adaosuri etc., în

vederea obținerii calității impuse, pentru menținerea emisiilor în limitele VLE sau

pentru conducerea optimă a proceselor.

Activitatea de monitorizare a instalațiilor are loc după metodologia cuprinsă în

autorizația de mediu și reflectă emisiile la sursă, adică emisia la coșul de evacuare.

Având în vedere acest aspect, lucrarea propune un sistem de monitorizare a

emisiilor în vecinătatea acestor instalații, cu scopul de a determina nivelurile de noxe

în diferite puncte care vor putea fi utilizate de personal interest (sau chiar de

5.008.00

11.0014.0017.0020.0023.0026.0029.00

10:59:31 11:00:58 11:02:24 11:03:50 11:05:17m

on

oxi

d d

e c

arb

on

[p

pm

] Interval orar [secunde]

Punct de masurare nr.1 Variatie de CO

CO



autorități). Sistemul are la bază dispozitivele individuale de măsură, care pot fi utilizate

în sistemul de monitorizare sau pot folosite ca sistem individual pentru măsurarea

emisiilor într-un anumit punct. Dispozitivul a fost realizat și testat pentru măsurarea

concetrației de CO. Alegerea tipurilor de emisii pentru măsurare (cu dispozitivul) sau

monitorizare (cu sistemul) se poate stabili de utilizator, prin utilizarea senzorilor

specifici.

7.2. Contribuții proprii

Prin studiile şi cercetările efectuate s-a urmărit realizarea unei îmbunătăţiri a

sistemului de management al fabricilor de ciment, prin metode care pot fi extinse în

toate sectoarele industriei lianților;

Studiile și cercetările privind ameliorarea calității aerului prin îmbunătățirea

parametrilor de funcționare s-au concretizat în următoarele aspecte:

având la bază obiectivul principal al programului de cercetare, care a fost orientat

către managementul de mediu și protecția mediului, s-a facut o analiza a tipurilor și

nivelurilor de emisii specifice echipamentelor tehnologice care intră în alcătuirea

unei fabrici de ciment. Pe baza acestor studii s-au identificat principalii factori de

influență asupra emisiilor caracteristice funcționării instalațiilor tehnologice din

fabricile de ciment;

elaborarea la nivel de concepție a unui sistem de monitorizare a aerului, care este

alcătuit din dispozitive individuale și care utilizează în funcționare metoda rețelelor

neuronale;

s-a elaborat la nivel de concept și construcție fizică dispozitivul individual de

măsurare a emisiilor; în forma actuală, din considerente financiare, permite doar

măsurarea emisiei de monoxid de carbon;

s-a realizat modelarea instalațiilor tehnologice și a echipamentelor prin utilizarea

teoriei sistemelor; aplicarea metodei la nivelul întregii instalații dar și și la nivel de

echipament:

s-a efectuat delimitarea în subsisteme a fabricii de ciment care au ca și element de

ieșire un subprodus ce poate fi utilizat și în afara instalației (făină brută și clincher)

sau a produsului final-cimentul;

implementarea teoriei grafurilor la nivel de subsisteme pentru realizarea modelării

acestora;

modelarea matricială a circulației materialelor și gazelor în instalația de fabricare a

cimentului cu ajutorul teoriei grafurilor;

realizarea matricilor de circulație în variantă proprie autorului, care oferă

posibilitatea cunoașterii fluxurilor de materiale sau gaze care circulă într-un

echipament/instalație;

aplicarea modelării matematice cu metoda planului experimental factorial (complet

sau factorial) pentru stabilirea influențelor la nivelul emisiilor, a unor factori sau

parametri de proces; s-a efectuat un plan de modelare și s-a întocmit matricea

experimentului pentru stabilirea influențelor a trei parametri în formarea emisiilor de

NOX.



7.3. Direcții de cercetare ulterioară

Dezvoltarea metodelor de modelare a instalațiilor utilizând teoria grafurilor și a

matricilor de circulație etc;

Acordarea unei priorități corespunzatoare metodelor de reducere a emisiilor de

poluanți care afectează sănătatea oamenilor;

Dezvoltarea metodelor de modelare utilizînd metoda planurilor experientale

factoriale pentru toate tipurile de emisii care au ca influențe factori proprii

echipamentele tehnologice sau anumiți parametri de funcționare.

Bibliografie selectivă

9. I. Ceaușu – Enciclopedia managerială, Editura ATTR, 1998;

22. M. Gheorghe – Materiale de construcții, vol.I, Editura Conspress, București 2010;

23. Z. D. Ghizdăveț – Modelarea matematică a unor instalații din industria cimentului –

Teză de doctorat, Universitatea Politehnica, București, 2006;

25. J. Goupy - Les plans d’experiences, [http://www.modulad.fr/archives/numero-34/

Goupy-34/goupy-34.pdf.], accesat noiembrie 2014;

29. Institutul național de ciment-Ceprochim S.A - Manualul inginerului din industria

cimentului, vol.I, II, Editura Tehnică, București, 1999;

32. G. Lăzăroiu – Dispersia particulelor poluante, Editura AGIR, București, 2006; 34. I. S. Leoveanu – Optimizarea proceselor tehnologice, vol. I, Editura LuxLibris,

2006;

40. G. Niculae – Impactul coincinerarea deșeurilor în cuptoarele de clincher asupra

emisiilor de noxe și asupra clincherului și cimentului, Teză doctorat, Editura

Universitatea „Poiltehnica” București, 2009;

49. D. Radu, A. David - Thermo-technical implications of the fuel combustion with

supplementary oxygen in the clinkering plants, U.P.B. Scientific bulletin., Series B, Vol.

74, Iss. 1, 2012;

55. R. Sebben Paranhos – Approche multi-echelles des emissions d’un procede

d’elaboration des enrobes a chaud, Teză de doctorat, l’Universite de Rouen, 2007;

56. C. SESCU-GAL, G. P. Zafiu - Captarea şi stocarea CO2, o tehnologie inovativă

pentru industria cimentului, Sesiunea de comunicări științifice – „SINUC 2012”, UTCB,

Facultatea de Utilaj Tehologic;

57. C. SESCU-GAL, G. P. Zafiu - Metode de reducere a emisiilor poluante la fabricile

de ciment, Sesiunea de comunicări științifice – „SINUC 2012”, UTCB, Facultatea de

Utilaj Tehologic;

58. C. SESCU-GAL, G. P. Zafiu - Caracterizarea emisiilor poluante din fabricile de

ciment. influențele acestora asupra mediului și omului, Sesiunea de comunicări

științifice – „SINUC 2013”, UTCB, Facultatea de Utilaj Tehologic;

59. C. SESCU-GAL - Modelarea matricială a circulației materialelor în instalația de

macinarea a materiilor prime la fabricile de ciment, Sesiunea de comunicări științifice –

„SINUC 2014”, UTCB, Facultatea de Utilaj Tehologic;



60. C. SESCU-GAL - Emisiile datorate proceselor de ardere a combustibililor la

fabricarea cimentului, Sesiunea de comunicări științifice – „SINUC 2013”, UTCB,

Facultatea de Utilaj Tehologic;

62. C. SESCU-GAL - Monitorizarea emisiilor de la fabricile de ciment, Lucrare de

desertație, Februarie, 2012;

63. C. SESCU-GAL, M. Savaniu - Monitorization system for the enviroment in the

proximity of industrial polluters using a single-board computer raspberry pi - The

International Triennial Conference Heavy Machinery eight HM 2014 - Session G p 1-

6; Zlatibor 25 - 06/28/2014.

64. C. SESCU-GAL - Studiu documentar privind stadiul actual al echipamentelor și

proceselor tehnologice din fabricile de ciment, UTCB, Facultatea de Utilaj tehnologic,

Raport de cercetare I, 2013;

65. C. SESCU-GAL - Studii teoretice de îmbunătăţire a monitorizării emisiilor

poluante la fabricile de ciment, UTCB, Facultatea de Utilaj tehnologic, Raport de

cercetare II, 2014;

69. I. Teoreanu, ș.a., - Calcule de operații, Utilaje și instalații termotehnologice din

industria silicaților, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1983

71. S. Telschow – Clinker burning kinetics and mechanism, Ph. D. Thesis, Tehnical

University of Danmark (DTU), 2011;

76. A. Vișan, N. Ionescu - Procese industriale complexe 2, Universitatea Politehnica,

București, 2004;

86. Comisia Europeană BAT (2000) - Prevenirea și Controlul Integrat Al Poluării

(IPPC) – Documentul de referință privind cele mai bune tehnici disponibile în industria

de fabricarea cimentului și varului –[http:// www.scribd.com/ BAT-Industria-de-

Prelucrare-a-Cimentului-Si-Varului.], accesat noiembrie, 2012;

ghid pentru elaborarea lucrării de disertaţie

Documents