Энергосберегающая технология в производстве строительных материалов

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

“Пензенский государственный университет архитектуры и строительства”

Кафедра ТБКиВ

Реферат

На тему:

Энергосберегающая технология в производстве

строительных материалов

Автор: Дацюк Д. В.

Группа: Строительство (ПСМ 51М)

Принял. .

Пенза 2012

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА

( ОБЖИГ КЛИНКЕРА )

            В связи с постоянным подорожанием топливно-энергетических ресурсов и в первую очередь газа , многие цементные заводы Украины принимают решение об использовании в качестве топлива для обжига клинкера каменный уголь.

              И это оправдано сегодня. Но есть ли гарантия в том, что завтра или в ближайшее будущее цена на уголь не поднимется до уровня стоимости газа? Такой гарантии никто не даст.

              Кроме того, перевод печей с газообразного на угольное топливо значительно ухудшает температурный режим работы печи и процесс обжига клинкера, что

на порядок снижает его гидравлическую активность. Это объясняется не только

тем, что в процессе обжига клинкера к сырьевому материалу присаживается зола угольного топлива, но и возможными недожогами самого клинкера, так как действительная температура горения угольной пыли составляет только + 1590 0С. Действительная же температура горения газового факела при коэффициенте избытка воздуха . = 1,2 с учетом диссоциации Н2О и СО2 равна + 1860 0С .

               При этом теоретическая температура горения газа составляет 2 190 0С, калориметрическая – 2 310 0С. ( П. В. Левченко « Расчеты печей и сушил силикатной промышленности », издательство « Высшая школа », Москва 1968, стр. 40 – 43 ).

              Поэтому перевод вращающихся печей с газообразного на угольное топливо, при

существующей технологии помола цемента, на порядок снижает гидравличе-

скую активность цемента, так как при открытом способе помола цемента, кото-

рый существует сегодня практически на всех цементных заводах Украины, не-

возможно добиться высокой тонкости помола, необходимого фракционного со-

става и высокой удельной поверхности получаемого цемента, которая колеблет-

ся в пределах 2500 – 3500 см2/гр. Для достижения высокой тонкости помола и

высокой удельной поверхности цемента, при открытом цикле, необходимо сни-

жать часовую производительность цементных мельниц на 20 – 40%, а это экономически невыгодно. Поэтому. переход цементных заводов на угольное топливо требует установки в цехах помола цемента сепараторов, без которых сегодня цементная промышленность всего мира не работает. Все это влеч.т за собой большие капитальные затраты, срок окупаемости которых затянется на несколько месяцев а то и лет.

             Владельцы тех цементных заводов, которые располагают сырьем с низкой

влажностью, пытаются перевести печи с мокрого на сухой способ производства

клинкера, забывая о том, что сухой способ тоже снижает гидравлическую активность клинкера и цемента, так как степень перемешивание сырьевой муки всегда  будет ниже, чем перемешивание сырьевого шлама. Таким образом , сухой способ производства клинкера тоже требует установки в помольных цехах сепараторов,

которые обеспечивают не только повышение часовой производительности цементных мельниц, но и, в первую очередь, высокую удельную поверхность цемента, которая достигает более 6000 см2/гр. Но все эти мероприятия связаны с большими капитальными затратами и длительными сроками окупаемости.

             Однако даже при наличии сепараторов качество цемента, полученного из клинкера при работе печей на угольном топливе по сухому способу производства всегда будет ниже, чем цемента, полученного из клинкера при работе печей по мокрому способу на газообразном топливе. Поэтому не стоит удивляться тому, что многие зарубежные фирмы хотят закупать у нас наш „ плохой цемент . по бросовым ценам, мотивируя тем, что их не устраивают ни его сроки схватывания ни нарастание прочности в ранние сроки твердения. А ведь не секрет, что нарастание прочности нашего цемента с годами увеличивается, в то время как зарубежный цемент, набрав прочность в течение первых 2 –х месяцев, больше не наращивает е. с течением времени.

            Понятно, что большая дороговизна топливно-энергетических ресурсов заставляет владельцев цементных заводов переходить на угольное топливо, не считаясь с понижением качества цемента, как это наблюдается на некоторых цементных заводах Украины уже сегодня, где забыли, что цемент марки 500 не

может иметь гидравлическую активность ниже 50 МПа.

              Понятно и то, что сегодня мокрый способ получения клинкера значительно повышает себестоимость цемента по сравнению с сухим способом. Поэтому он

становится непопулярным.

Новая, энергосберегающая технология производства клинкера и цемента

является новым направлением в развитии цементной промышленности и доказательством того, что мокрый способ производства еще далеко не исчерпал своих возможностей, хотя внедрение этой технологии на заводах сухого способа производства клинкера может поднять еще выше авторитет этого способа.

                Недостатками мокрого способа производства клинкера по сравнению с сухим является повышенный расход топливно-энергетических ресурсов на обжиг клинкера и низкая производительность печей. А преимущество мокрого способа перед сухим заключается не только в повышенном качестве клинкера и цемента, но и в простоте обслуживания технологических линий по производству клинкера.

Для того, чтобы поднять престиж мокрого способа производства клинкера,

необходимо, очевидно, выровнять технико-экономические показатели работы

вращающихся печей мокрого способа с печами сухого способа производства

клинкера.

           Отсюда вытекает, что наиболее актуальной задачей мокрого способа – это снижение удельных норм расхода топливно-энергетических ресурсов на обжиг

клинкера и повышение часовой производительности печей. Как раз это и преду-

сматривает новая, энергосберегающая технология.

            По данным работы цементных заводов бывшего СССР удельный расход

тепла на обжиг 1 кг клинкера составляет:

– при мокром способе - 1545 – 1648 ккал

– при сухом способе - 788 – 900,0 ккал

Поэтому новая технология производства клинкера более всего направлена

на доведение технико-экономических показателей работы цементных заводов с

печами мокрого способа до уровня работы заводов с печами сухого способа производства клинкера, а по некоторым показателям и превзойти их.

Новая, энергосберегающая технология цемента основывается на уже известных разработках советских ученых – цементников и зарубежных авторов.

При этом внедрение новой технологии не требует больших капитальных

затрат и остановок вращающихся печей на реконструкцию. Все мероприятия

новой технологии внедряются в процессе остановок печей на плановые ремонты

и плановую футеровку.

            Внедрение новой , энергосберегающей технологии производства клинкера

на заводах мокрого способа производства практически в два раза увеличивает часовую производительность печей при их постоянной тепловой мощности, что

позволяет в два раза снизить удельные нормы расхода топлива на обжиг клинкера.

Вот поэтому новая, энергосберегающая технология производства наиболее

актуальна для печей мокрого способа .

В основу разработки новой, энергосберегающей технологии производства

клинкера и цемента легла следующая техническая информация:

1. В. Дуда „ Цемент ., перевод с немецкого к. т. н. Е.Ш. Фельдмана,

Москва, Стройиздат 1981, стр. 349, где указано , что применение подъемных

кирпичей и полок в коротких вращающихся печах сухого способа производства

дает следующие преимущества: снижает температуру отходящих газов на 100 0С,

повышает на 12 % производительность печи и снижает на 20 % удельный расходтепла.

2. Государственный научно – исследовательский и проектный институт цементной промышленности „ Сибпроектниицемент . в своих трудах « Исследования по технологии цемента », выпуск 7, Красноярское книжное издательство –

1973, стр. 51 – 58, приводит пример работы инж. Ю. Н, Перминовой и к. т. н.

Т. Я. Гальпериной „Влияние термической обработки на качество опоковидных

пород, как активной минеральной добавки ., где приводится пример повышения

активности цемента, полученного из смеси, состоящей из 70 % клинкера и 30 %

опоковидной глины кермининского месторождения, прокаленной при температуре + 600 0С в селитовой лабораторной печи. При этом цемент из чистого клинкера имел активность 48,5 МПа, а цемент из вышеуказанной смеси – 54,3 МПа.

3. В материалах VII Всесоюзного научно-технического совещания по химии и технологии цемента „ Наука – производству ., часть II „ Технология цемента., выпуск 98, Москва – 1989, стр. 93 – 97, приведен пример ввода в цементную шихту термообработанного лигнит-боксита вместо клинкера.

При этом результаты показали, что после термообработки лигнит-боксита

при температуре + 500 0С с последующим использованием его в цементной шихте в количестве 15 % вместо клинкера, была повышена гидравлическая активность цемента с 52,5 МПа на чистом клинкере до 79,0 МПа на шихте, состоящей из

85 % клинкера и 15 % лигнит-боксита.

4. Г.С. Вальберг, И.К. Гринер, В.Я. Мефодовский в своей работе „ Интенсификация производства цемента ( обжиг клинкера ) . , издательство литературы

по строительству, Москва – 1971, стр. 8, указывают, что на каждый процент

уменьшения углекислого газа СО2 в сырьевом шламе удельный расход тепла

снижается на 18 – 25 ккал на кг клинкера и на 1,5 – 2 % повышается часовая про-

изводительность печи

5. В 1990 году к.т.н. Шеин В.И. в Харьковском институте инженеров ком-

мунального строительства экспериментальным путем доказал, что повышение

разрежения в печи повышает часовую производительность и снижает удельный

расход тепла на обжиг клинкера.

Для этого он взял U- образную керамическую трубку, на один конец кото-

рой одел заглушку, поместил в не. навеску известняка и установил над горящей

спиртовкой, фиксируя время разложения известняка по времени выделения из

свободного конца трубки углекислого газа СО2 .

После этого он снова засыпал в трубку такую же навеску известняка, соединил свободный конец U- образной трубки с тяговым вентилятором, выхлоп которого соединил с цилиндрической трубкой для выхода газов и опять помести трубку над спиртовкой в том же положении, засекая время разложения известняка по времени выделения углекислого газа на выходе из вентилятора.

            Сравнивая время разложения известняка в первом и втором случаях, он

увидел, что во втором случае известняк разложился в два раза быстрее, чем в первом.

6. Собственные изобретения, эксперименты и разработки, некоторые из ко-

торых частично были внедрены и опробированы на Каменец-Подольском це-

ментном заводе ( ОАО « Подольский цемент ») и Амвросиевском цементном за-

воде ( ОАО « Донцемент »), в том числе:

6.1.Авторское свидетельство СССР № 1280838 – Способ охлаждения це-

ментного клинкера путем продувания через слой клинкера охлаждающего воздуха

с одновременной подачей влажной минеральной добавки в холодильник;

6.2. Авторское свидетельство СССР № 171929 – Устройство для перемеши-

вания шлама.

6.3. Патент Украины № 82072 – Способ получения цементного клинкера

путем совместного помола цементной смеси, состоящей из клинкера и термооб-

работанного первичного каолина;

6.4. Патент Украины № 85063 – Способ охлаждения цементного клинкера;

6.5. Декларационный патент Украины на изобретение № 7112А - вращаю-

щаяся печь с новой конструкцией футеровки;

6.6.Декларационный патент Украины на изобретение № 6531А - Теплооб-

менное устройство вращающейся печи с плоскими или сферическими отражате-

лями и другие.

Все расчеты, которые будут произведены ниже, касаются внедрения новой

технологии на печах мокрого способа производства клинкера, которые сегодня

работают с большими удельными затратами тепла и электроэнергии, с высокой

себестоимостью клинкера.

Новая, энергосберегающая технология производства клинкера включает в

себя несколько мероприятий. Это:

1. Полная или частичная замена в печном шламе глинистого компонента на

шлаки черной или цветной металлургии, которые в своем составе не содержат уг-лекислого газа СО2 .

2.Новая конструкция полочной футеровки подготовительных зон вращаю-

щихся печей.

3. Установка внутри печей пылеосадительных теплообменных устройств с

плоскими или сферическими отражателями.

4. Повышение скорости движения печных газов в печном пространстве.

5.Термообработка специальных минеральных добавок, повышающих гид-

равлическую активность цемента.

6. Установка в горизонтальных шламбассейнах аэролифтов для перемеши-

вания шлама.

Расчет экономической эффективности от внедрения новой технологии про-

изводится для печей мокрого способа производства клинкера o 5х185 метров, ра-ботающих на газообразном топливе, при следующих исходных данных:

1. Стоимость 1000 м3 газа без учета затрат на транспортировку – 2020,25 грн

2. Стоимость 1 тн угля без учета затрат на транспортировку – 1200 грн.

3.Стоимость газа в себестоимости 1 тн клинкера – 50 %.

4. Теплотворная способность 1 м3 газа – 8050 ккал.