ЕвроТехсервис

Автоматизация производства строительных изделий из ячеистого силикатобетона. Нижний Тагил

Снижение материальных и топливно-энергетисемких затрат в производстве силикатных ячеистых бетонов

Submitted by MuHyc on Чт, 04/14/2011 - 22:01

Производство силикатных ячеистых бетонов, основанное на использовании повсеместно распространенного сырья и требующее относительно небольших затрат материальных и топливно-энергетических ресурсов, характеризуется самой низкой материало- и энергоемкостью в сравнении с производством других стеновых строительных материалов. Вместе с этим в настоящее время имеются реальные предпосылки повышения экономической эффективности производства силикатных ячеистых бетонов за счет снижения их средней плотности, широкого вовлечения в производство в качестве основного сырья различных промышленных отходов и вторичнных ресурсов, снижения топливно-энергетических затрат на подготовку (помол) сырьевых материалов и автоклавную обработку.

Топливно-энергетические затраты на получение 1 м 3 ячеистого бетона на различных предприятиях отрасли колеблются в очень широких пределах — тепла от 0,19 до 0,52 — 0,84 Гкал, электроэнергии от 10 до 50 кВтч, а в отдельных случаях до 65 — 75 кВт ч. В целом же на долю топливно-энергетических затрат приходится 5 -—16% полной себестоимости. Наиболее энергоемким переделом в технологии ячеистых бетонов является помол сырьевых материалов.

При использовании традиционной схемы подготовки сырьевых материалов, предусматривающей мокрый помол песка, затраты электроэнергии могут быть снижены за счет применения добавок ПАВ, которые вводятся в мельницу мокрого помола с водой. В этом случае повышение плотности шлама без ухудшения его подвижности позволяет повысить производительность помольного оборудования в 1,3 — 1,4 раза, снизить удельные энергозатраты на 5 — 6 кВт ч/т, или на 10 — 15%. Не менее важно, что при этом, как уже отмечалось выше, достигается и улучшение свойств ячеистого бетона.

Особенно эффективным, как показывает опыт Бел-город-Днестровского завода ячеистых бетонов и изделий, является сочетание грубодисперсного помола песка с использованием добавки ПАВ. В частности, мокрый помол основной массы песка (65 — 75%) до удельной поверхности 90 -- 120 м 2 /кг в присутствии добавки ПАВ позволил повысить производительность помольного оборудования до 2 раз и снизить суммарные удельные энергозатраты на подготовку сырьевых материалов на 8 — 10 кВт ч/т.

Исследования МИСИ им. В.В. Куйбышева, НИПИ-силикатобетона и Воронежского ИСИ, а также- опыт работы цеха ячеистых бетонов Воронежского завода ЖБИ-1 [6] и предприятий, работающих по технологии фирмы "Калсилокс", показывают возможность снижения удельных затрат электроэнергии при помоле на 30 -- 40% и суммарных энергетических затрат на помол и автоклавную обработку в 1,5 раза при использовании способа совместного сухого помола компонентов — "сухой" схемы подготовки сырьевых материалов. Не менее важно, что при этом способе снижается износ мелющих тел и футеровки мельницы, величина которого при мокрой схеме помола составляет в среднем 1,19% массы подвергаемого помолу песка. В результате ежегодный намол металла на заводах ячеистых бетонов составляет в среднем 40 -- 42 тыс.т.

В этой связи заслуживает внимания опыт зарубежных фирм, которые помол песка осуществляют, как правило, в мельницах с резиновой футеровкой, а в качестве мелющих тел используют песчаник или кварциты с размером кусков 30 — 70 мм. Это позволяет не только исключить намол металла, но и обеспечивает повышение химической активности кремнеземистого компонента по сравнению с помолом в мельнице с металлическими мелющими телами. Связано это, как нам представляется, с высокой чистотой вновь образующихся при помоле поверхностей частиц песка, а так же появлением в шламе высокодисперсных аморфизи-рованных частиц. Последние, обладая высокой химической активностью, способствуют при автоклавной обработке повышению в жидкой фазе концентрации силикат-иона, что приводит к интенсификации процессов структурообразования и повышению прочностных и эксплуатационных показателей ячеистого бетона.

Экономия топливно-энергетических ресурсов приобретает все возрастающее значение и затрагивает практически все отрасли промышленности строительных материалов. Важным показателем любого производства является его энергоемкость — суммарные затраты тепловой и электрической энергии на получение единицы продукции.

В производстве ячеистых бетонов самым энергоемким и продолжительным технологическим переделом является автоклавная обработка. При этом расход тепловой энергии составляет около 50 — 60% общего расхода. В этой связи вопросы снижения расхода пара и сокращения продолжительности автоклавной обработки приобретают особую актуальность.

Одним из существенных резервов экономии тепловой энергии является вторичное использование отработанного пара и конденсата, на долю которых приходится около 30% теплопотерь. Для этого необходимо на предприятиях предусмотреть перепуск отработанного пара из автоклава в автоклав.

Однако поскольку регулярный перепуск пара возможен лишь при наличии не менее пяти автоклавов, то при меньшем их количестве отработанный пар и конденсат могут быть использованы для подогрева воды затворения и отопления.

Экономия теплоты при перепуске пара из одного автоклава в другой составляет не менее 0,01 Гкал/м 3 ячеистого бетона, но может достигать и 0,03 — 0,04 Гкал/м 3 в зависимости от давления пара при автоклавной обработке и полноты перепуска.

Перепуск отработанного пара ведется около 1 ч до снижения давления пара в автоклаве в пределах 0,25-0,35 МПа. В этой связи применение режимов автоклавной обработки с предварительной продувкой и вакуумированием при перепуске пара позволяет не только сократить продолжительность автоклавной обработки, но и полнее использовать обработанный пар за счет снижения остаточного давления его в автоклаве до 0,05 - ОД МПа.

Опыт ряда отечественных предприятий и зарубежных фирм показывает высокую эффективность использования конденсата для затворения ячеисто-бетонной смеси.

Снижение расхода пара и сокращение продолжительности автоклавной обработки, как отмечалось ранее, достигается при обеспечении предав-токлавной влажности ячеисто-бетонного сырца в пределах 28 — 32% и температуры его не ниже 80°С. Некоторые авторы рекомендуют повышать температуру ячеисто-бетонного сырца до 95°С. Однако при этом возрастает опасность повышения температуры в центре массива, что может вызвать кипение воды или же активное испарение ее, что приводит к повреждению структуры и ухудшению качества ячеистого бетона.

Для поддержания температуры ячеисто-бетонного сырца перед загрузкой не ниже 80°С целесообразно использовать специальные камеры с подогреваемым полом и закрытыми шторами входом и выходом. Нам представляется, что для этих целей можно было бы использовать рекуперационные туннели, в которых выдерживаются после автоклавной обработки готовые изделия для снятия термических и влажностных напряжений. Выделяемое при остывании изделий тепло вторично использовалось бы для нагрева и поддержания на указанном уровне температуры ячеисто-бетонного сырца.

Снижение расхода пара на автоклавную обработку достигается также за счет увеличения коэффициента заполнения автоклава и снижения теплопотерь на нагрев автоклава за счет улучшения качества тепловой изоляции.

Повышение коэффициента заполнения автоклава может быть достигнуто при переводе предприятий на формование ячеисто-бетонных массивов высотой 1200 мм. При этом за счет повышения коэффициента заполнения автоклава с 0,4 до 0,45 удельный расход теплоты снижается на 5,2%.

Теплопотери через стенки автоклава и нагрев его составляют около 23%, при отсутствии теплоизоляции корпуса автоклава. В этой связи необходимо обеспечить качественную теплоизоляцию поверхностей автоклава (корпуса и крышек), например, стекло- или ми-нерало-волокнистыми матами с обкладкой их фольгой.

Из-за плохого качества теплоизоляции потери теплоты через корпус автоклава составляют около 0,8 Гкал.

Улучшение качества теплоизоляции позволяет снизить эти потери до 0,11 Гкал, что в масштабе страны может сберечь сотни тысяч тонн пара. Следует отметить, что, если допустимая температура наружной поверхности автоклава (40 -- 45 °С) в нашей стране определяется требованиями техники безопасности, то за рубежом, в целях снижения теплопотерь, эта величина ограничена 2°С выше температуры окружающего воздуха.

В настоящее время вполне реально за счет незначительных затрат и организационных мероприятий, направленных на улучшение качества тепловой изоляции, обеспечить достижение разницы между температурой поверхности теплоизоляции корпуса автоклава и окружающим воздухом в 3 °С.

Как известно, многие предприятия и особенно цеха небольшой мощности, выпускающие ячеисто-бетонные изделия, не имеют автономных котельных. Поэтому в период отопительного сезона, из-за трудностей обеспечения паром высокого давления или других причин, часто возникает необходимость перевода автоклавного хозяйства на гидротермальную обработку паром пониженных температуры и давления — t=143 — 155°С; Р=0,5 — 0,6 МПа. В этом случае, во избежание ухудшения прочностных и эксплуатационных показателей ячеистого бетона, необходимо предусмотреть использование кремнеземистого компонента композиционного состава, включающего тонкомолотую составляющую, или введение в сырьевую смесь тонкодисперсной добавки химически активного Si0 2. Расход добавки может быть определен расчетным путем с использованием приведенных в работе [11] формул.

Как было показано ранее, снижение температуры автоклавной обработки со 183 или 174,5 °С до 143 °С позволяет уменьшить, при той же продолжительности цикла автоклавной обработки, расход пара соответственно в 1,6 и 1,4 раза.