Размещено на http://www.allbest.ru/

АНАЛИЗ РЕЗЕРВОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Макарова Елена Валерьевна

Черноморский государственный университет им. Петра Могилы,

старший преподаватель

Радченко М.И.,

доктор технических наук, профессор, Национальный университет кораблестроения, кафедра рефрежерации и кондиционирования, г. Николаев, Украина

Аннотация:

Описывается применение существующих резервов энергетических и материальных ресурсов в технологическом процессе, в частности обработка паром, производства строительных материалов. Цель исследования - провести анализ технологических процессов современных методов производства строительных материалов с целью выявления резервов энергетических и материальных ресурсов. В результате исследования установлено, что технологические процессы производства строительных материалов имеют значительные возможности утилизации, в частности повторного использования теплоты отработанного пара и отходящих газов. Рассмотрены пути комплексной утилизации теплоты отработанного пара и отходящих газов обеспечивают существенное сокращение не только выбросов котельных, но и расходов воды. Использование отработанного пара в качестве теплоносителя предложенными методами позволяет сократить расход пара во время тепловой обработки строительных материалов.

Ключевые слова: энергетические и материальные ресурсы; резерв; технологический процесс; производство строительных материалов

строительный утилизация пар теплоноситель

Abstract:

Describes the use of existing reserves of energy and material resources in the process, particularly steaming, production of building materials. The purpose of the study - an analysis of the technological processes of modern methods of construction materials in order to identify the reserves of energy and material resources. The study found that the production processes of building materials have large possibilities to utilize, in particular the reuse of the waste heat of flue gas and steam. The ways of comprehensive utilization of waste heat steam and flue gas provide a substantial reduction in emissions, not only boilers but also the cost of water. Using the exhaust steam as a coolant proposed methods can reduce steam consumption during heat treatment of construction materials. By reusing the pair is also provided savings of water resources for its production.

Keywords: energy and material resources; reserves; production process; production of construction materials

Введение. Производство строительных материалов использует значительные объемы материальных и энергетических ресурсов. От уровня управления ресурсами, его координации с процессом производства зависят основные показатели деятельности данных предприятий - выполнение плана реализации, рост производительности труда, снижение себестоимости продукции, ускорения оборачиваемости оборотных средств. С другой стороны, эффективность использования ресурсов влияет в значительной степени на экологическую безопасность производства [1].

В решении вопроса о полноценное обеспечение предприятия необходимыми материальными ресурсами и эффективное их использование, которых требует нормальный ход производственного процесса, большое значение имеет их анализ на стадиях технологического процесса [1].

Материальные затраты занимают значительный удельный вес в структуре себестоимости продукции и расходов предприятия в целом (от 60% до 75% в зависимости от отрасли экономики), поэтому исследование материальных затрат и дальнейшее выявление резервов их сокращение может существенно повлиять на финансовые показатели деятельности промышленного предприятия, а также существенно уменьшить влияние на окружающую среду [1].

Анализ последних исследований и публикаций. Анализ последних исследований и публикаций позволяет сделать вывод, что от того, насколько эффективно предприятие управляет своими расходами, зависят его развитие и успех. Существенный вклад в разработку проблем управления затратами сделали такие зарубежные ученые, как Р. Энтони, Дж. Рис, Ч.Т. Хорнгрен, Дж. Фостер и др. Аналогичными вопросами занимались российские специалисты Е. А. Ананькина, Н. Г. Данилочкина, В.Г. Лебедев, Н. Д. Врублевский, а также отечественные ученые, среди которых М. Г. Грещак, А.С. Крутько Р.А., Коцюба, Е.В. Монах, Л.В. Нападовская и др. В публикациях указанных авторов недостаточно уделяется внимания материальным затратам как самостоятельном объекта исследования, роль которых является выдающимся в повышении эффективности деятельности промышленного предприятия [1].

Анализом затрат материальных и энергетических ресурсов производства строительных материалов занимались Крылов Б.А., Праховник А.В., Примак А.В., Балтренас П. Б., сталинского Д.В., Жабо В.В.

Пути повторного использования отработанной в автоклавах пары для термообработки кирпича рассматривались Вахнина М.П. и Анищенко А.А. [3], Хавкин Л.М. [4], Зейфманом М.И. [5]. Теплоту отработавшего пара можно использовать для нагрева питательной воды котлов и воды системы отопления заводских помещений [3, 4].

Целью исследования является сделать анализ технологических процессов современных методов производства строительных материалов с целью выявления резервов энергетических и материальных ресурсов.

Изложение основного материала. Поиск резервов энергетических и материальных ресурсов целесообразно осуществлять комплексным путем на всех стадиях технологического процесса строительного материала для повышения энергетической эффективности и экологической безопасности производства.

В производстве, в частности глиняного кирпича, для искусственной сушки применяют тепло отработанного пара, получат от обжига кирпича, а в некоторых случаях тепло дымовых газов. В туннельных и камерных сушилках резервом экономии тепловой энергии может быть тепло отработанных газов, отводимых через отходящий канал в конце сушки кирпича. Тепло этих газов также при исследования их экологической безопасности можно использовать [].

Кроме процесса сушки, в производстве глиняного кирпича происходит выжигание в напольных и кольцевых печах. В результате обжига глиняного кирпича образуются топочные газы, попадающие в атмосферу с очень высокой температурой. Значительное количество тепла теряется без возможного использования. Так, температура дымовых газов в кольцевых печах обжига составляет 150-200 0С [Чернявский].

Учитывая значительные затраты топлива в сушилках и печах обжига, за счет использования тепла отработанных газов, возможно сокращение топлива и вредных выбросов в окружающую среду.

Если рассмотреть схему технологического процесса производства силикатного кирпича, то можно выделить технологический процесс производства извести в качестве резерва энергетических и материальных ресурсов производства. Процесс включает несколько стадий среди которых важное место занимает выжигания сырья в печах.

Наиболее распространенные шахтные пересыпные печи, которые требуют минимальных затрат топлива, просты в эксплуатации, имеют меньшие потери тепла. [Комар, с. 63].

Однако такие печи имеют недостатки - топливо сгорает в среде материала, известь загрязняется золой и качество материала снижается, процесс обжига осуществляется неравномерно.

Вращательные печи обеспечивают компактность технологических схем, позволяющих автоматизировать процесс и снизить капитальные затраты на строительство. Производительность их в 2 ... 4 раза выше, чем в шахтных печей.

В то же время использование вращающихся печей связано с повышенными затратами топлива, обусловленными потерями теплоты с исходными газами [Комар, с.64].

Производство извести связано не только с повышенными затратами топлива и потерями теплоты, но и с выбросами загрязняющих веществ. Основным источниками выделения загрязняющих веществ в процессе производства извести является бурты известняка и угля, узлы загрузки и разгрузки печи, а также сама зона обжига известняка. Среди выбросов загрязняющих веществ можно выделить золу угольную, кальция оксид, ангидрид сернистый, окись углерода, азота диоксид (Проект, таб.). Эти вещества попадают в окружающую среду и загрязняющих атмосферный воздух и почву.

Тепло отработанных газов от печей обжига извести в качестве резерва материальных и энергетических ресурсов можно использовать на другой стадии производства силикатного кирпича, в том числе на стадии тепловой обработки строительного материала в автоклавах.

Термообработка строительных материалов в тепловых агрегатах, в частности в автоклавах является энергоемким технологическим процессом. В связи с чем вопрос экономии пары приобретают особую актуальность.

Вахнина М.П. и Анищенко А.А. [35] рассмотрены пути возвращения отработавшего пара в производство. Авторы считают, что таким образом достигается экономия пары и повышается КПД котельной. С автоклава в автоклав пару перепускают двумя способами: при герметизированном автоклаве приемнике, или открытом вентиле на магистрали выпуска в атмосферу.

При первом способе в нем создается противодавление и попадания пара из автоклава-источники замедляется. Поскольку время пропуска ограничен его заканчивают при абсолютном давлении 0,4-0,5 МПа в автоклаве-источнике и 0,3-0,4 МПа в автоклаве-приемнике. Изделия в автоклаве -Источник охлаждаются с температуры 174,5 ° С до 140 ... 150 ° С и остается значительный запас теплоты. При втором способе перед закрытием загруженного автоклава-приемника открывают вентиль на паровыпускного магистрали в атмосферу. После чего начинают подавать пар из автоклава-источника. Давление в автоклаве-приемнике практически остается равным атмосферному. При длительном пропуска давление в автоклаве-источнике можно довести до атмосферного, но учитывая ограниченное время пропуска и гидравлическое сопротивление рекуперационных системы, пропуск можно довести до абсолютного давления 0,15-0,2 МПа в автоклаве-источнике. Температура изделий при этом снижается до 110-120 ° С. После этого пропуск прекращают и в автоклав-приемник начинают подавать пар с паровпускной магистрали, а остаточную пару из автоклава-источника или выпускают в атмосферу, или отпускают через утилизатор потребителю низко-потенциальной теплоты.

По данным Вахнина М.П. [35], использование способа пропуска пара из автоклава в автоклав при открытом вентиле на линии выпуска пара в атмосферу повышает эффективность рекуперации примерно в два раза по сравнению со способом пропуска при герметизированном автоклаве. Пропуск пары с одной автоклава в другой позволяет теоретически на 23% сократить расходы пара на заваривания кирпича. Практически по данным проведенных на заводах теплотехнических испытаний, экономия пара при пропуска его в гереметизований автоклав-приемник достигает 10-16% [35].

По данным Хавкина Л.М. [36], удельные расходы пара уменьшаются за счет пропуска пары с автоклава в автоклав. Пропуск происходит до тех пор, пока давление пара в автоклаве снизится до 0,25-0,35 МПа. На это уходит в зависимости от начального давления пара примерно 0,5-0,75 ч. Пара, перепускается, нагревает сырец в другом автоклаве, поднимает давление в нем до 0,15-0,25 МПа и тем самым снижает расход пара из котельной. По данным Хавкина Л.М. [36], экономия пара при этом составляет 20-25%. Также для обеспечения возможности пропуска пара необходимо, чтобы загрузка автоклава сырцом, разгрузки кирпича и режим его заваривания происходило строго по графику. Следует отметить, что регулярный пропуск пары возможен при наличии на заводе не менее пяти автоклавов. Пару с автоклава после снижения давления до 0,25-0,35 МПа можно использовать различными способами.

В процессе работы автоклавов из них удаляют горячий конденсат, а после пропуска - пар низкого давления [36]. Конденсат образуется в результате конденсации пара на стенках автоклава и поверхности изделия. Систему сброса конденсата из автоклава на предприятиях выбирают в зависимости от конструкции магистрали и выходных параметров автоклавной оборбкы. Типичная схема автоклавной обработки кирпича предусматривает сброс конденсата в течение 5 ... 10 мин. при условии достижения в автоклаве давления 0,2 МПа [35]. Конденсат частично или полностью может быть использовано после очистки на первичное или частичное увлажнение силикатной смеси, а также для отопления завода.

Пар низкого давления целесообразно использовать для подогрева живильнои воды, используемой в котельной и на другие нужды предприятия. Для этого используют теплообменную установку - котел утилизатор типа водогрейного. Такая установка представляет собой стальной цилиндр, в котором размещен змеевик из стальных труб. По трубам подается вода для подогрева, а отработанный пар из автоклава попадает в котел утилизатор [35]. Зимой используют также тепло от стенок автоклавов для подогрева воздуха и создания тепловых завес в аспирационных системах [36].

Зейфман М.И. [2] также считает, что одним из существенных резервов экономии тепловой энергии является вторичное использование отработанного пара. Для этого необходимо на предприятиях предусмотреть пропуск отработавшего пара с автоклава в автоклав.

Так расхода пара на нагрев автоклава, форм и вагонеток при гидротермальной обработки комирковобетонних изделий, по данным Зейфмана, составляют 25% [2]. За счет снижения металлоемкости форм, улучшение теплоизоляции автоклавов их можно снизить.

Снижение потерь пара (тепла) на нагрев воды в изделиях и потерь тепла при выпуске конденсата возможно путем оптимизации формовочной влажности и повышение температуры ячеистого бетона перед автоклавной обработкой, уменьшение объема конденсата и обеспечения его постоянного отвода.

Для сокращения продолжительности автоклавной обработки предлагаются режимы автоклавной обработки, которые предусматривают удаление воздуха из автоклава путем ее продувки паром. Такая мера обеспечивает молярный, а не молекулярный теплоперенис, который имеет имеет место при автоклавной обработки без предварительной продувки - удаление воздуха.

Продолжительность автоклавной обработки может быть дополнительно сокращена за счет более полного удаления воздуха из автоклава и изделий при использовании продувки вместе с вакуумированием. Для этого после пуска пара в автоклаве через 5-10 минут, когда давление достигает 0,005-0,01 МПа, включается вакуум-насос и в течение 30-40 минут осуществляется продувка с вакуумированием. После отключения вакуум-насоса продувка до момента, когда давление в автоклаве достигает 0,05 МПа. После чего начинается паровыпускного вентиль и осуществляется подъем давления до рабочего давления в течение 1-1,5 ч. Применение продувки с вакуумированием позволяет не только на 1 ... 2 ч. сократить общую продолжительность автоклавной обработки, аллей и уменьшить до 10% расхода пара [2].

Способ двойного пропуска осуществляется при наличии не менее восьми автоклавов и дает возможность сэкономить до 40% тепла [35]. С автоклава № 1 перепускают пару в автоклав № 2, в это время автоклав № 3 вакуумируют. После снижения давления в автоклаве № 1 к 0,25 МПа с него повторно перепускают пару, но уже в вакуумированный автоклав № 3. Когда давление в нем достигает атмосферного, в автоклав № 3 перепускают пару с автоклава № 4, который находится в настоящее время под полным давлением и т.д.

Выводы. Выполненный анализ путей экономии энергетических и материальных ресурсов в процессах термообработки строительных материалов в автоклавах свидетельствует о наличии значительных резервов тепловой энергии для рекуперации, то есть возвращение в производство. Поиск таких резервов и внедрения утилизации вторичных энергетических ресурсов является очень важным для промышленного предприятия, поскольку повышается экологическая безопасность и энергетическая эффективность производства. Вследствие этого целесообразно разработка рациональных путей использования отработанного пара в процессе тепловой обработки строительных материалов в автоклавах с оптимальными экологическими и энергетическими показателями производства.

Библиографический список:

1. Бобко Н.А., Крутько Р.О. РЕЗЕРВИ ЗНИЖЕННЯ МАТЕРІАЛЬНИХ ВИТРАТ ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА/

http://www.zgia.zp.ua/gazeta/evzdia_4_038.pdf

2. Вахнин М.П., Анищенко А.А. Производство силикатного кирпича. М.: Высшая школа, 1989 г.- 200 с.

3. Зейфман М.И. Изготовление силикатного кирпича и силикатных ячеистых материалов. - М.: Стройиздат, 1990. - 184 с.

4. Комар А.Г. Технология производства строительных материалов. - М.: Вища школа, 1990.- 446 с.

5. Проект нормативов предельно допустимых выбросов для АО Александровский завод силикатного кирпича. - Николаев.: УКРАГРОСТРОЙ Николаевское отделение «ОБЛАГРОСТРОЙ», Специализированный центр по техническому обслуживанию и наладке оборудования «СИРЕНА», 1994 г. - 77 с.

6. Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича. - М.: Стройиздат, 1982.- 384 с

7. Чернявский Е.В. Производство глиняного кирпича. Изд. 2-е, доп. И перераб. М., Стройиздат, 1974.

Размещено на Allbest.ru