Разделы: Техника, Экология
Размещена 25.05.2015. Последняя правка: 16.06.2015.
Просмотров - 3128

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

УДК 666.97.035.5

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.

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.

Рецензии:

5.06.2015, 15:58 Галкин Александр Федорович
Рецензия: название не соответствует содержанию. Аннотация не закончена (ошибка в конце) Это типичный аналитический обзор и оформлен должен быть соответственно. Рекомендуется к публикации после приведения в порядок.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий