Как радикально повысить энергоэффективность теплоснабжения технологических процессов производства железобетонных изделий?

Как известно, тепловлажностная обработка (ТВО) является важнейшей частью технологии производства бетонных и железобетонных изделий (ЖБИ) и связана с большим потреблением пара. Анализ структуры энергозатрат предприятий строительной индустрии стран СНГ показывает, что основная их доля (до 80–90%) приходится на производство пара для технологии — тепловой обработки ЖБИ, прогрева инертных материалов (щебень, отсев, песок, керамзит), нагрева воды для технологических и бытовых нужд.

Учитывая весьма высокую стоимость этого энергоносителя, эффективность его применения на всех этапах, включая генерацию, становится одним из основных факторов энергосбережения. В условиях постоянного роста цен на топливо вопрос уменьшения затрат на производство пара приобретает особую важность для снижения себестоимости продукции и, как следствие, повышения ее конкурентоспособности.

Исследования, проведенные специалистами инженерной компании «ИнтерБлок» в рамках обследования паросиловых хозяйств и реализации проектов по их модернизации на нескольких десятках заводов ЖБИ в России, Беларуси, Казахстане и Украине, выявили значительный перерасход тепловой энергии, характерный для подавляющего большинства предприятий. Низкая эффективность обусловлена, как правило, несоответствием затратного устаревшего паросилового хозяйства (паровые котлы и другое теплоэнергетическое оборудование) передовым технологическим решениям. В результате экономический эффект от применения современных технологий производства бетонных и железобетонных изделий поглощается затратной теплоэнергетикой. Основными причинами завышенного потребления тепловой энергии являются:

  • устаревшие схемы организации паросилового хозяйства;

  • централизованная поставка тепловой энергии;

  • использование морально устаревшего и физически изношенного теплогенерирующего оборудования.

В силу конструктивных и эксплуатационных особенностей, паровые котлы не могут эффективно регулировать подачу пара в зависимости от требуемого расхода, что также ведет к его перерасходу. Даже при отсутствии потребности в паре, производитель сборного железобетона вынужден принимать пар на свою производственную площадку, останавливать собственные котлы или переводить их в неэффективный режим минимальной производительности. Все перечисленные варианты равносильны простому выбрасыванию пара в атмосферу. В результате только один завод ЖБИ средней производительности может бесполезно сжигать миллионы рублей. Учитывая, что подобных предприятий в стране около 6-8 тыс., ежегодные потери могут исчисляться миллиардами рублей в год.

Являясь одним из наиболее энергозатратных участков завода по производству ЖБИ, пароконденсатное хозяйство обладает большим потенциалом энергосбережения, снижения себестоимости продукции и, как следствие, повышения ее конкурентоспособности.

Наш 17-летний опыт исследований и внедрений показал, что реальную потребность производства ЖБИ в тепловой энергии можно снизить в несколько раз путем радикальной замены теплоисточников.

Следует отметить, что традиционная модернизация оборудования по производству пара для технологии, в качестве которого преимущественно применяются котлы типа ДКВр, ДЕ и Е, путем замены горелочных устройств, установки систем контроля герметичности, регулируемых приводов, усовершенствования автоматики и т.п., конечно, повышает КПД, но лишь на столько, на сколько позволяет конструкция самого котла. В результате: потратив весьма немалые деньги, предприятие продолжает эксплуатировать устаревшее низкоэффективное оборудование.

Децентрализация систем теплоснабжения предприятий стройиндустрии на основе применения энергоэффективных парогенераторов серии ST

Одним из решений задачи кардинального повышенияэнергоэффективности предприятий стройиндустрии является создание автономных децентрализованных теплоэнергетических комплексов на основе применения высокоэффективных парогенераторов серии ST. Эта технология производства технологического пара успешно применяется для обеспечения ТВО ЖБИ. В течение многих лет эксплуатации парогенераторы серии ST подтверждают высокую эффективность работы на предприятиях России, Украины, Беларуси, Казахстана, Великобритании, Канады, Китая, Норвегии, Польши, США, Южной Кореи.

Экономический эффект от внедрения

В целях модернизации паросилового хозяйства заводов ЖБИ, КПД, ДСК и др. предприятий стройиндустрии, ЗАО «Инженерная компания «ИнтерБлок» выполняет работы по созданию автономных децентрализованных теплоэнергетических систем на основе современных парогенераторов серии ST, замене ими устаревшего теплоэнергетического оборудования, а также автоматизации технологических процессов ТВО ЖБИ. Реконструированы более 50-ти паросиловых хозяйств таких предприятий. Практика эксплуатации полностью подтвердила высокую эффективность модернизации: достигнут уникальный результат — расход природного газа в технологических процессах производства ЖБИ на этих предприятиях сократился в среднем в три раза.

Так, например, если до модернизации одного из предприятий (при использовании традиционных паровых котлов) для тепловой обработки 1 м3 ЖБИ требовалось 62,7 м3 природного газа, то после модернизации паросилового хозяйства с созданием автономной децентрализованной системы теплоснабжения на базе парогенераторов ST, его расход составил 20,2 м3 (табл. 1). Интегральный график на рис. 2 наглядно иллюстрирует экономию топлива при переходе на децентрализованную систему пароснабжения технологических процессов с использованием парогенераторов серии ST. Потребление природного газа на 1 м3 ЖБИ сократилось в три раза!

Экономический эффект от внедрения парогенераторов серии ST в технологические процессы тепловой обработки ЖБИ (по данным ЗЖБИ-500, г. Магнитогорск) представлен в таблице 1.

Месяц

2011 год

2012 год

2013 год

Расход газа на ТВО, м3

Производство продукции, м3

Расход газа на ТВО, м3

Производство продукции, м3

Расход газа на ТВО, м3

Производство продукции, м3

Централизованная котельная

Централизованная котельная

Парогенераторы ST

Январь

187 931

2997,3

231 344

3689,7

152 896

6 615,8

Февраль

278 802

4496,8

291 046

4636,7

176 858

7 322,8

Март

317 205

4717,6

354 087

5620,4

193 621

8 372,1

Апрель

307 135

5035,1

388 552

6369,7

204 673

9 842,7

1 265 029*

20 316,5*

Парогенераторы ST

Май

364 443

4 915,4

244 087

8 596,7

216 365

10 488,6

Июнь

298 861

4 973,5

197 715

7 893,6

197 742

10 114,3

Июль

272 850

4 484,9

132 736

7 320,3

198 664

10 004,2

Август

288 731

4 773,5

114 270

8 118,2

Сентябрь

307 261

5 281,1

115 002

7 806,9

Октябрь

293 638

4 736,1

174 375

8 867,9

Ноябрь

340 394

5 446,3

198 368

8 801,1

Декабрь

326 664

5 235,6

154 332

6 669,3

Итого

3 583 915*

57 093,2*

1 330 885

64 074,0

1 340 819

62 760,5

Расход газа на 1 м3 ЖБИ,
G, м33

G = 62,77

январь–апрель — 62,3 G* = 62,3

май–декабрь — 20,8 G = 20,8

G = 21,4

* работа от централизованной котельной

 Рис. 1. Экономия топлива при внедрении парогенераторов серии ST на заводе ЖБИ

Иллюстрацией экономии энергоресурсов при использовании парогенератора серии ST для тепловлажностной обработки (ТВО) ЖБИ служит типовой температурный график (рис. 2)

Рис. 2. Диаграмма технологии ТВО ЖБИ в пропарочных камерах c применением парогенераторов серии ST

зона А (выдержка) — процесс выдержки ЖБИ в течение 2–3 часов. При этом температура поднимается за счет экзотермического процесса гидратации цемента до 30–35°С;

зона Б — процесс подъема температуры до 75–80°С с заданной скоростью (17–20°С/час) за счет подачи технологического пара от парогенератора, работающего в максимальном режиме в течение 2–3 часов;

зона В — поддержание изотермического режима 75–80°С. Парогенератор работает в минимальном режиме в течение 5–6 часов;

зона Г — остывание бетонных изделий в течение 4–5 часов. Парогенератор при этом может быть отключен или переключен на другие технологические цели.

Цикл набора прочности ЖБИ в пропарочной камере длится 12–13 часов, из которых парогенератор работает в режиме максимального потребления топлива 2,5–3 часа, а минимального — 5–6 часов.

При непрерывном производстве, температура в зонах Б и В поддерживается в течение 24 часов при работе парогенератора в экономичном режиме минимального потребления топлива.

Устройство парогенераторов серии ST и принцип работы

Парогенераторная установка состоит из систем подачи газа и воды, жаропрочной камеры сгорания и воздуходувки, которая в процессе работы нагнетает воздух в камеру сгорания, где он смешивается с топливом.

Управление процессом горения газовоздушной смеси (подачей газа и воздуха), а также подачей и распылением воды через форсунку осуществляется системой автоматики на базе программируемого логического контроллера. Вода впрыскивается в нижнюю часть камеры, непосредственно в среду раскаленных газов, где происходит ее мгновенное испарение. Образующаяся парогазовая смесь с температурой 150°С подается через паропровод потребителю. Продукты сгорания при этом смешиваются с паром и не выбрасываются в атмосферу.

Регулировка производительности — плавная или двухступенчатая (2:1).

Нагрев воды для технологических нужд или отопления происходит в емкости атмосферного типа путем непосредственной подачи пара через перфорированные трубы (барботаж). Температура нагретой воды — до 80°С.

Основные достоинства и преимущества парогенераторов серии ST:

  • быстрота пуска и останова — 15 секунд;

  • большая экономия топлива благодаря быстрому запуску и отсутствию необходимости поддерживать холостой режим работы;

  • высокая экономичность — КПД до 99%;

  • нет дымососа — мощного потребителя электроэнергии;

  • не требуют дымовой трубы и системы утилизации уходящих дымовых газов;

  • температура пара не зависит от давления;

  • универсальность — одна установка обеспечивает производство технологического пара и горячей воды для технологических и бытовых нужд;

  • высокая гомогенность и стабильность термодинамических параметров технологического пара: теплоемкости, температуры, давления;

  • не требуется постоянное присутствие обслуживающего персонала, возможен удаленный пуск/останов парогенератора;

  • малые габариты и вес — не требуются фундаменты, специальные сооружения и машины большой грузоподъемности для монтажа;

  • парогенераторы можно устанавливать в непосредственной близости от потребителей пара, что позволяет исключить потери теплоты в паропроводах.

  • поставляются заказчику к месту эксплуатации в стационарном и контейнерном исполнениях в полностью собранном виде, для ввода в эксплуатацию требуется 2–3 дня;

  • нет необходимости в сложных системах водоподготовки и деаэрации — ввиду невысоких требований к качеству питательной воды, парогенераторы комплектуются простыми системами умягчения.

  • возможна комплектация горелками для природного газа, пропана и дизельного топлива, переход с одного вида топлива на другой занимает 20–30 минут.

  • гарантийный срок эксплуатации — 24 месяца.

  • безопасность — давление парогазовой смеси (технологического пара) на выходе не превышает 0,07 МПа, поэтому для парогенераторов не требуется регистрация в Госпромнадзоре.

Внедрение парогенераторов серии ST позволяет повысить надежность и качество энергоснабжения, значительно снизить затраты на энергоносители, расходы на эксплуатацию оборудования, а также степень зависимости от поставщиков энергоресурсов по сравнению с вариантом применения традиционных котельных или закупки тепловой энергии у сторонних производителей. В итоге уменьшится себестоимость производства бетона и, соответственно, повысится конкурентоспособность продукции.

Выполнение шеф-монтажа, пусконаладки, сервисного гарантийного и послегарантийного обслуживания обученными специалистами компании «ИнтерБлок» гарантирует качество этих работ и надежную эксплуатацию оборудования.

Рис. 3. Парогенератор мгновенного действия серии ST

Технические характеристики парогенераторов серии ST

ПОКАЗАТЕЛИ

ST-102H

ST-302H

ST-502H

ST-1002Н

ST-1502Н

Тепловая мощность, кВт

290

870

1450

2900

4350

Тепловая мощность, Гкал/час

0,25

0,75

1,25

2,5

3,75

Эквивалентная паропроизводительность, т/ч

0,5

1,5

2,5

5,0

7,5

Диапазон рабочих температур пара, °С

100–160

Температура нагретой воды, °С

80

КПД, %

99

Давление пара не более, МПа

0,07

Потребляемая электрическая мощность, кВт

7

15

35

56

90

Макс. расход воды, л/мин

4

12

19

38

57

Макс. расход природного газа, м3

28

85

142

284

428

Макс. расход пропана, л/ч

34

100

170

332

500

Макс. расход дизельного топлива, л/ч

23

69

115

230

347

Вес установки, т

1,7

2,2

3,8

5,2

6.4

Нормативный срок службы, лет

30

 Парогенераторы серии ST имеют Сертификат соответствия Госстандарта РФ, разрешения на применение Ростехнадзора, Декларацию соответствия Таможенного Союза.

«Инженерная компания «ИнтерБлок» зарегистрирована в 1997 г. в Москве. Основным направлением деятельности является создание энергетических объектов малой и средней мощности для предприятий промышленности. Построено более 200 энергетических комплексов в России, Казахстане, Украине, Беларуси и Польше.

О. В. Богомолов, доктор технических наук, профессор, генеральный директор

А. А. Малышев, кандидат химических наук, технический директор

+7 (472) 542-7901

+7 (495) 728-9293

info@interblock.ru

www.interblock.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *