Вы здесь

Проблемы энергосбережения в производстве строительных материалов

Версия для печати

Рост цен на энергоносители, подавляющую часть которых Беларусь импортирует, делает проблему их экономного расходования задачей государственной важности, связанной с безопасностью страны. С учетом их прогрессирующего роста перед хозяйствующими субъектами поставлена задача снижения энергоемкости внутреннего валового продукта в 2010 г. на 30 %.

В энергобалансе республики потребление энергии предприятиями Министерства архитектуры и строительства составляет 6,2 %. В 2006 г. потребление энергоресурсов строительного комплекса достигло 1751 тыс. тонн условного топлива (тыс.т у.т.) при общем расходе по республике 28 274,4 тыс.т у.т.

В структуре прямых обобщенных энергозатрат отрасли по видам энергоносителей (рис. 1) преобладает котельнопечное топливо – 1388,7 тыс. т у.т. (79,3 %); электрическая энергия составляет 1129,3 млн кВт·ч (316,2 тыс. т у.т. – 18,1 %); тепловая энергия, полученная со стороны, – 263,6 тыс. Гкал (46,1 тыс. т у.т. – 2,6 %).

На долю строительных организаций в структуре прямых обобщенных затрат приходится 67,6 тыс. т у.т., или 3,9 % от общего потребления энергоресурсов. Основную их часть в системе Министерства архитектуры и строительства потребляют предприятия промышленности строительных материалов (» 90 %).

Производство строительных материалов связано с использованием высоких температур для получения требуемого минералогического состава и структуры материала с высокими физикотехническими свойствами. Например, при варке стекла температура достигает 1500°С и выше, при обжиге цементного клинкера – 1450°С, извести – 1100–1200°С, керамического кирпича – 1000–1100°С и т.д. Кроме того, для эффективного проведения технологического процесса и протекания физикохимических реакций формирования структуры требуется предварительное высокодисперсное измельчение компонентов сырьевых смесей, что связано с большими затратами электроэнергии. Это является объективной реальностью. С учетом многотоннажных масс, перерабатываемых в производстве строительных материалов, становится понятной та большая доля энергоресурсов, используемых в этой промышленности.

Энергопотребление строительного комплекса в 2006 г. приведено на рис. 2.

В общем объеме потребляемого топлива в строительном комплексе расходы на производство цемента составляют 37,6 %, извести – 10,7, стекла – 9,4, плитки керамической – 4,6, кирпича керамического – 4,6 %. Таким образом, выпуск этих пяти видов стройматериалов отвлекает на себя 66,9 % всех энергоресурсов, в то время как на изготовление силикатного кирпича и ячеистого бетона вместе взятых расходуется только 3,4 % от всего энергопотребления отрасли.

Эти же материалы имеют и наиболее высокие затраты топлива в 2006 г. на единицу продукции: известь – 299,9 кг у.т. на тонну; стекло – 282,8 кг у.т. на тонну листового стекла; керамический кирпич – 204,4 кг у.т. на тыс. шт. у.к.; обжиг цементного клинкера – 200,8 кг у.т. на тонну.

Что касается керамической плитки, затраты топлива, отнесенные к 1 м2, говорят не в пользу энергоэффективности технологического процесса. Если же их отнести к массе, то производство тонны плитки окажется более энергозатратным, чем вышеперечисленных материалов.

Приведенные данные показывают, на что необходимо в первую очередь направлять усилия для достижения наибольшей экономии энергоресурсов: цемент, известь, стекло, керамические кирпич и плитка. Это, однако, не означает, что требования по экономии энергоресурсов по отношению к другим строительным материалам могут быть снижены.

Анализ динамики энергопотребления в производстве строительных материалов за последние пять лет свидетельствует о снижении энергозатрат на единицу продукции, но непринципиально: в цементе – 6–7 %; в стекле – 15; в керамическом кирпиче – 6–11 %. Практически не изменился за этот период расход топлива на изготовление извести и силикатных изделий – кирпича и ячеистого бетона. По всем этим направлениям не могло быть существенного снижения энергозатрат, поскольку в рассматриваемый период технология их производства не менялась. В случае, когда речь идет о сложившейся технологии, экономия энергозатрат связана практически только с уровнем эксплуатации действующего оборудования.

Используемые в настоящее время в производстве некоторых видов стройматериалов технологии, технические решения и оборудование являются высокоэнергозатратными. В первую очередь это относится к производству цемента и извести. Безусловно, высокая энергоемкость этих материалов связана с природными свойствами сырья – высокая естественная влажность и низкая прочность, что и предопределило в свое время выбор способа производства. Если влажность сырья при разработке существующих месторождений принципиально не изменяется, то используемые технические решения и оборудование в настоящее время устарели.

В Беларуси цемент производится двумя способами: мокрым – на цементных заводах в Волковыске и Кричеве и сухим – на Белорусском цементном заводе в Костюковичах. В 2006 г. средний расход топлива на тонну клинкера при изготовлении мокрым способом составил 210 кг у.т., сухим – 183,9 кг у.т.

В то же время затраты электрической энергии при сухом способе производства по сравнению с мокрым выше в 1,73 раза (188,7/109). Как следствие, суммарные затраты энергии (топливо + электроэнергия) на цементном заводе в Волковыске несколько ниже, чем на БЦЗ (в 2006 г. – на 4 кг у.т.), однако затраты на единицу продукции невозобновляемого топлива здесь выше на 18 кг у.т. В целом на долю цемента, как указывалось выше, приходится 37,4 % всего объема энергоносителей, потребляемых в производстве стройматериалов.

Анализ уровня производства цемента в республике, эффективности технических решений и используемого оборудования, выполненный на основе изучения мирового опыта, позволил принять обоснованное решение о модернизации цементной промышленности в ближайшие годы. Министерством архитектуры и строительства Республики Беларусь разработана Программа развития цементного производства до 2010 г., предусматривающая переход на сухой способ с использованием новейших мировых достижений, что позволит экономить 25–30 % энергоресурсов.

Вторым направлением экономии невозобновляемых видов топлива является применение топливосодержащих отходов при обжиге цементного клинкера, как это делается в мире, когда используется все, что горит. Таким образом можно замещать основное топливо на 20–40 %. Эти процессы в Беларуси уже начались. На двух цементных заводах в Волковыске и Костюковичах идут работы по подготовке сжигания изношенных шин при обжиге клинкера.

Известь также является одним из самых энергозатратных продуктов. В балансе энергоресурсов в системе Минстройархитектуры на ее долю приходится 10,7 % общего объема потребления. В республике известь производится преимущественно мокрым способом (ОАО “Красносельск­стройматериалы”, ОАО “Гродненский КСМ”). Сухим способом (ПРУП “Белорусский цементный завод” и ОАО “Березовский КСМ”) в 2006 г. получено 20 % от общего объема выпуска. Затраты топлива на тонну извести при изготовлении ее мокрым и сухим способами составили соответственно 304 и 285 кг у.т., то есть различаются непринципиально. Оба способа являются энергозатратными и требуют существенного улучшения.

С целью снижения расхода топлива УП “НИИСМ” разработана технология производства извести сухим способом с применением аппаратов скоростной термообработки, позволяющих ускорить процессы тепло­ и массообмена при сушке и обжиге в несколько сот раз. В технологии использован опыт декарбонизации цементносырьевой смеси в ОАО “Кричевцементношифер” и, главным образом, опыт эксплуатации Белорусского цементного завода, а также мировой опыт.

Для производства извести применяется сырье (мел) природной (карьерной) влажности. Сушка и помол мела совмещены в одном агрегате – сушилке­дробилке.

Тонкомолотый сухой мел подается в скоростной обжиговый агрегат, где обжигается на высокоактивную порошковую известь. Колоссально развитая поверхность тонкомолотого сырья снижает до минимума перепад температуры между газовой фазой и материалом, что исключает пережог извести и не требует высокоогнеупорной футеровки реактора.

Степень декарбонизации сырья обеспечивается на уровне 99,0 и более процентов вместо 80–85 при обжиге извести во вращающихся печах.

Минимальное количество испаряемой влаги, низкая температура отходящих газов, низкие потери тепла в окружающую среду в связи с герметичностью и хорошей теплоизоляцией неподвижных теплообменников и реактора позволяют получить минимальный расход топлива на единицу продукции в пределах 200 кг у.т. на одну тонну извести второго сорта вместо 320–340 кг по традиционной технологии.

Готовый продукт представляет собой тонкомолотую высокореакционноспособную известь, применение которой позволит упростить технологию на силикатных заводах, так как отпадает необходимость помола и снижаются затраты электроэнергии.

Внедрение данной технологии планируется в 2009 г. в ОАО “Красносельск­стройматериалы”.

При среднем расходе топлива на производство кирпича в 2006 г. 204,4 кг у.т. на тысячу штук условного кирпича наи­лучший результат достигнут на ОАО “Керамин” – 145,4 кг у.т. Обжиг кирпича на данном предприятии производится в туннельной печи с газонепроницаемым корпусом, что способствует значительному снижению расхода топлива. Кроме того, здесь выпускают кирпич с пустотностью 42 %. Эти факторы обеспечили снижение затрат топлива по сравнению со средним по отрасли уровнем на 40 %. Крупнейший же производитель керамического кирпича в системе Минстройархитектуры ОАО “Керамика” (40 % общего объема производства в 2006 г.) имеет самые высокие затраты – 243,2 кг у.т. на тысячу штук условного кирпича. На остальных предприятиях Минстройархитектуры, использующих печи с газонепроницаемым корпусом, топливные затраты ниже среднего по отрасли уровня, за исключением Горынского КСМ, что связано не с печным агрегатом, а с уровнем хозяйствования.

Анализ энергопотребления в производстве керамического кирпича показывает, что снижение затрат топлива на его выпуск возможно по нескольким направлениям. Прежде всего – это организация массового производства поризованной пустотелой керамики, что позволит снизить затраты топлива на 15 %.

В 2005 г. в ОАО “Радошковичский керамический завод” по технологии, разработанной специалистами УП “НИИСМ”, освоено производство эффективных пустотелых керамических блоков с поризованным черепком, теплопроводность которых приближается к ячеистому бетону. В 2006 г. начата реализация программы расширения производства пустотелой поризованной стеновой керамики, предусматривающей организацию ее выпуска на Минском заводе стройматериалов, Обольском керамическом заводе и в акционерном обществе “Керамика” в Витебске.

Второе направление – повышение пустотности, что снижает материалоемкость и, соответственно, затраты топлива на обжиг. И третье – реконструкция туннельных печей с устройством газонепроницаемых корпусов на всех предприятиях.

В соответствии с отраслевой научнотехнической программой “Модернизация стекловаренных печей предприятий Республики Беларусь” выполняются работы по модернизации и тепловой изоляции стекловаренных печей в период проведения холодных ремонтов. Они включают изменение конструктивных элементов печи; установку устройств по интенсификации технологических процессов; тепловую изоляцию кладки стен печей с использованием огнеупорных теплоизоляционных материалов. При тепловой изоляции суммарные потери тепла через ограждающие поверхности уменьшаются в среднем в 2,5–3 раза, тепловой КПД стекловаренных печей различной производительности увеличивается на 30–40 %. Это дает возможность сократить расход топлива на 15–20 %. В настоящее время модернизировано 2/3 эксплуатируемых стекловаренных печей, что позволило сэкономить 72 тыс. т у.т. Работы будут продолжены до модернизации всего парка стекловаренных печей.

Выше были изложены актуальные проблемы энергосбережения по самым энергоемким видам строительных материалов, экономия энергоресурсов при выпуске которых ведет к значимым результатам в целом по отрасли.

В настоящее время в качестве основного вида альтернативного топлива в производстве строительных материалов в Беларуси рассматривается каменный уголь. Уголь является невозобновляемым видом топлива, который импортируется так же, как и газ. Использование угля не снижает удельные расходы условного топлива, но на данном этапе уменьшает общие затраты на производство единицы продукции. Однако применять уголь изза присущей ему зольности в производстве прежде всего всех видов лицевых изделий – лицевого кирпича, плитки, строительного стекла, сортовой посуды, фарфоро­фаянсовых и сантехнических изделий – нельзя. Весьма проблематичным является применение угля при изготовлении извести, так как в данном случае в ней будет снижаться содержание свободной СаО приблизительно на 6–7 %, а значит, и качество.

В производстве же цемента использование угля не вызывает никаких отрицательных последствий для качества продукции, поскольку зола является компонентом цементносырьевой смеси. С учетом данного обстоятельства, а также доли затрат топлива, расходуемой на выпуск цемента, основные усилия в настоящее время направлены на перевод технологического оборудования цементной отрасли на каменный уголь. Эта задача должна быть решена в 2008 г.



comments powered by HyperComments
Читайте также
23.07.2003 / просмотров: 6 097
Геннадий Штейнман XVIII съезд Белорусского союза архитекторов завершил свою работу. Еще долго мы будем обсуждать его решения, осмысляя свои и чужие...
02.09.2003 / просмотров: 8 821
Центр Хабитат является органом, осуществляющим информационно-аналитическое обеспечение работ Минстройархитектуры по устойчивому развитию населенных...
02.09.2003 / просмотров: 17 577
Беларусь всегда была на передовых позициях в вопросах ценообразования в строительстве в бывшем СССР. Однако еще в конце 1980-х годов, когда страна...