Энергосберегающие технологии в энергоёмких отраслях промышленности: строительные материалы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(НИУ «БелГУ»)

 

 

 

 

ФАКУЛЬТЕТ БИЗНЕСА  И СЕРВИСА

 

 

КАФЕДРА ЭКОНОМИКИ  И УПРАВЛЕНИЯ

НА ПРЕДПРИЯТИИ (В ГОРОДСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ)

 

 

 

 

Энергосберегающие технологии в энергоёмких отраслях

промышленности: строительные материалы

 

Реферат

 

 

студента дневного отделения 1 курса группы 171202

 

Кочергина Михаила  Александровича

 

 

 

 

Научный руководитель

к.ф.-м.н., доц. Ткаченко Г.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БЕЛГОРОД 2012

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Ресурсосберегающие  технологии при  производстве сборного железобетона………………………………………………………………………………...4

2. Энергосбережение при  производстве стекла и изделий из него……………7

3. Энергосбережение при  производстве извести……………………………….9

Заключение……………………………………………………………………….12

Список использованных источников…………………………………………...13

 

 

 

Введение

 

В настоящее время  используемые человечеством энергетические ресурсы постепенно иссякают, стоимость их добычи увеличивается, а нерациональное использование сказывается на экологии. Только энергосбережение в любой сфере деятельности человека способно свести к минимуму бесполезные потери энергии, и именно поэтому сегодня оно является одним из приоритетных направлений народного хозяйства.

Целью энергосбережения в глобальном смысле является повышение энергоэффективности во всей стране, во всех отраслях производства для развития экономики страны и улучшения экологической ситуации.

Энергосбережение является одной из самых серьезных задач XXI века. От результатов решения этой проблемы зависит не только место нашего общества в ряду развитых в экономическом отношении стран, но и уровень жизни граждан. Основную роль в повышении энергоэффективности, в рациональном использовании энергоресурсов, в уменьшении влияния человека на экологию природы занимают энергосберегающие технологии.

Их применение несет достаточно реальные выгоды — это экономия энергии и затрат, связанных с ее использованием, а также поддержание необходимого экологического равновесия.

Строительство – одна из крупнейших отраслей народного хозяйства, в которой занято более 10 млн. человек - рабочих, проектировщиков и ученых. Ежегодно вводя в строй десятки тысяч жилых, общественных и промышленных объектов, строительство относится к крупным потребителям материальных ресурсов, и в первую очередь цемента, металла, лесоматериалов, топлива и электроэнергии. Одной из важнейших задач является экономное их расходование при производстве строительных материалов и конструкций.

В данной работе речь пойдёт об энергосберегающих технологиях, применяемых при производстве строительных материалов – сборного железобетона, стекла и извести.

 

1. Ресурсосберегающие технологии при производстве сборного

железобетона

 

В отечественной промышленности одним из значительных потребителей топлива и энергии является строительство, а среди его отраслей – предприятия по производству сборного железобетона, которых в стране несколько тысяч. Анализ работы этих предприятий показал, что потребление ими энергии может быть существенно уменьшено. Почти в любом производстве имеются реальные резервы экономии энергии. Если выявить эти резервы и более рационально организовать технологические процессы, то потребление энергии можно сократить, по крайней мере, в 1,5 раза. Это даст народному хозяйству страны огромный экономический эффект.

В наше время бетон  и железобетон – основные строительные материалы, без которых почти невозможно возвести ни одно капитальное сооружение. Ежегодно в нашей стране производится более 250 млн. м³ сборных и монолитных железобетонных конструкций. Поэтому экономия ресурсов при производстве сборных и возведении монолитных железобетонных конструкций – экономия топлива, энергии, цемента и металла – относится к неотложным задачам сегодняшнего дня, требующим незамедлительного решения.

Бетон, обладая многими  замечательными качествами, в то же время относится к весьма энергоемким материалам. Так, на производство 1 м³ сборного железобетона в среднем расходуется 470 тыс. ккал; на производство отдельных конструкций на полигонах, а также при несовершенных технологических процессах этот расход возрастает до 1 млн. ккал и более. Если учесть, что годовая потребность в энергоресурсах промышленности сборного железобетона составляет примерно 12 млн. т условного топлива, то становится ясно, что даже небольшой процент его экономии высвободит большое количество топлива для других целей народного хозяйства. Потребность в энергоресурсах для производства 1 м³ сборных железобетонных изделий не учитывает расхода энергии, необходимой для производства составляющих бетона (цемента, заполнителей) и арматуры, отличающихся еще большей энергоемкостью.

Согласно расчетам, на нагрев 1 м³ бетона в стальной форме до 80 градусов (температура изотермического выдерживания) требуется примерно 60 тыс. ккал. Этот процесс неминуемо сопровождается значительным выделением тепла в окружающую среду. При исправном оборудовании, необходимом для термообработки изделий, эти потери достигают 150 тыс. ккал, что в 2-2,5 раза больше полезно затраченного тепла. При неисправном или небрежно эксплуатируемом оборудовании, а также при неоправданно завышенной длительности термообработки они колеблются в весьма широких пределах и на некоторых заводах достигают почти 200 тыс. ккал на м³ бетона. Таким образом, суммарные теплопотери в несколько раз превышают количество тепла, затраченного на нагрев бетона с формой.

Сократить теплопотери при термообработке изделий можно, не допуская неисправности в работке оборудования. Например, пропарочные ямные камеры очень часто работают с неисправными крышками – не действуют или плохо действуют водяные затворы, в результате чего наблюдается перекос крышек, это приводит к большим потерям пара. Избежать этого можно путем своевременного ремонта и профилактического осмотра камер.

Исследования, проведенные  сотрудниками НИИ Железобетона, показали, что суммарные потери тепла в ямных камерах в процессе обработки изделий доходят до 70% от общего расхода тепла на термообработку изделий. Причина такого положения – устройство стенок и днища камер из тяжелого бетона, отличающегося высокой теплопроводимостью. Положение это можно исправить только совершенствованием конструктивного решения камер. Одно из таких решений заключается в замене тяжелого бетона керамзитобетоном. В этом случае можно снизить теплопотери примерно на 50%.

Серьезного внимания заслуживает стендовая технология изготовления сборных железобетонных плоских плит. По этой технологии в  виде пакета изготовляется сразу несколько изделий, разделенных тонкими прокладками из стального листа или пластика с вмонтированными в него электронагревателями. Расположенные между изделиями электронагреватели практически всё тепло отдают в обе стороны, т.е. изделиям, так что теплопотери в окружающую среду происходят только через торцы, поверхность которых невелика.

Применение пакетного  метода изготовления и термообработки плоских железобетонных изделий  оказало большое влияние на организацию  всего технологического процесса производства сборного железобетона. Вместо обычных форм начали использовать формы с силовыми бортами и плоским дном, которые значительно менее металлоемки.

В настоящее время  разработан целый ряд методов  электротермообработки бетона при изготовлении сборных железобетонных изделий на заводах. Одним из наиболее экономичных (с точки зрения затрат энергии) способов является способ электропрогрева или электродного прогрева, т.е. включение бетона в электрическую цепь как бы в качестве проводника. При этом электрическая энергия превращается в тепловую непосредственно в самом бетоне, что сводит к минимуму всякого рода потери. В зависимости от мощности электрического тока можно нагреть бетон до температуры 100 градусов, причем за любой промежуток времени - от нескольких минут до нескольких часов. Таким образом, появились широкие возможности выбирать оптимальные режимы термообработки изделий и благодаря этому обеспечить высокую производительность технологических линий.

Кроме того, за рубежом широко рекламируется метод предварительного разогрева бетонных смесей непосредственно в смесителях с помощью пара: в смеситель загружаются заполнители и цемент, и в процессе их перемешивания подается пар. Нагревая бетонную смесь, пар охлаждается и конденсируется. Количество подаваемого пара рассчитывается таким образом, чтобы после его полной конденсации водоцементное соотношение бетона соответствовало проектному. В смесителе бетонная смесь нагревается до температуры не более 60⁰, после чего подается к месту формования изделий.

 

2. Энергосбережение при производстве стекла и изделий из него

 

В зависимости от ассортимента выпускаемой продукции, а также  климатических условий на варку стекла расходуется до 60-80% энергии, потребляемой предприятием. Поэтому снижению энергоемкости процессов варки стекла следует уделять особое внимание. Тепловой КПД лучших отечественных пламенных стекловаренных печей составляет 25-28% против 50% лучших зарубежных. Энергия топлива, расходуемая на обогрев стекловаренной печи, распределяется по трем основным статьям: собственно варка стекла (20-25%), потери тепла через поверхность печи (53-60%), потери тепла с отходящими газами (20-22%).

Повышение эффективности  использования тепла заключается  в увеличении доли первой статьи за счет существенного уменьшения удельного веса двух остальных. Анализ информационных материалов, отечественного и зарубежного опыта позволяет сделать вывод о наличии весьма разнообразных технических средств и решений, реализация которых будет способствовать энергосбережению в стекольной отрасли.

Тепловая мощность отечественных ванных печей для выпуска листового стекла составляет 115-140 кВт/м², что обеспечивает выход стекломассы до 1500 кг в сутки с 1 м² отапливаемой части ванной печи. Для увеличения объема стекломассы до 2000-2500 кг/м² в сутки необходимо тепловую мощность печей поднять до 200-240 кВт/м². Это может быть достигнуто за счет увеличения расхода газа и других мероприятий для повышения температуры как газового пространства печи, так и стекломассы. При этом удельный расход топлива снизится на 3-5%. Тепловой КПД стекловаренных пламенных печей отечественной промышленности не превышает 25-28%. Этот показатель можно повысить до 50% и более путем применения их эффективной теплоизоляции, утилизации тепла отходящих газов.

Рекомендуется применение при производстве плоского стекла эффективного флоат-способа, который характеризуется меньшим удельным расходом энергии. При современном производстве листового стекла флоат-методом стекловаренные ванные печи должны иметь производительность до 800 т/сутки. При этом методе лента стекла формируется на расплаве олова в флоат-ванне, которая состоит из бассейна с расплавленным оловом и свода. Пространство между бассейном и сводом по всей длине флоат-ванны заполнено смесью азота и водорода, выполняющей функцию защитной атмосферы и предохраняющей олово от окисления.

Дает экономию применение газотурбинных установок, в которых  используется тепло отходящих газов стекловаренных печей для получения пара высокого давления. Вырабатываемая электроэнергия используется на производстве. В зависимости от типа стекловаренных печей затраты на электроэнергию при такой утилизации тепла могут быть снижены на 25%.

В целях экономии топлива  может осуществляться интенсификация теплообмена в рабочем пространстве печи. Для этого используется система сжигания мазута с вводом форсунок под горелками, что позволяет снизить расход топлива на 10%. Эта система может быть применена в печах с площадью от 53 до 66 м². Кроме этого, печи оборудуются дополнительным электроподогревом мощностью 375, 700 или 850 кВт. Повышение энергетической эффективности варки обусловлено конструкцией форсунок, которые обеспечивают необходимый угол раскрытия пламени и оптимальную степень распыления. Это позволяет снизить расход воздуха на распыление на 25-50% (при расходе условного топлива 1520 кг/час расход воздуха снижается до 4,2-5,6 м³/мин).

Следует также отметить, что снижение расхода топлива и электроэнергии обеспечивается за счет широкого использования в качестве сырья боя стеклотары. Это дает возможность снизить температуру варки, а также сократить количество вредных выбросов.

 

3. Энергосбережение при производстве извести

 

Начиная с 70-х годов, производство извести осуществляется мокрым способом. Эта технология в то время имела  ряд преимуществ, а часть их сохраняется и сегодня Мокрая технология производства извести имеет один серьезный недостаток – высокий удельный расход топлива на единицу продукции. Это вызвано испарением во вращающейся печи большого количества влаги, содержащейся в сырье.

При среднегодовой карьерной влажности мела, равняющейся 25%, количество естественной влаги, которую необходимо испарить при любой технологии, составляет 0,54 кг на килограмм извести. При приготовлении шлама его влажность достигает 40-44%, то есть необходимо испарить уже 1,28 кг воды на 1 кг извести.

Все это приводит к  тому, что удельный расход условного  топлива при мокром способе при  использовании печи 3,6 х 110 м доходит до 360-310 кг/т извести второго сорта.

Учитывая то, что производство всей извести осуществляется по мокрому способу, а эта технология получения цемента и извести на определенных стадиях одинакова, практически все энергосберегающие мероприятия, связанные с производством цемента, могут быть осуществлены и при производстве извести.

Анализ возможных схем перевода производства извести на новые энергосберегающие технологии позволяет рекомендовать использование в качестве сырья природного мела влажностью 23-28%. При этом должна быть произведена модернизация технологической линии, которая заключается в следующем: вращающаяся печь оборудуется теплообменным устройством в виде свободно висящих на расстоянии 25 м от холодного конца печи цепей с размером звена 120 мм, диаметром прутка 25 мм, общая масса цепей – 40 тонн, в том числе 15 тонн из жаростойкой стали; за печью в качестве теплообменника-утилизатора тепла устанавливается шахтная дробилка-сушилка (дробилка питается мелом автономно и работает на отходящих газах вращающейся печи). Система обеспыливания печи оборудуется дополнительной ступенью циклонов 2,8 х 14 метров; для преодоления дополнительного гидравлического сопротивления используются резервы дымососа; или увеличиваются его обороты, или дымосос заменяется более мощным.