Постановлением Госстроя № 18-81 от 11.08.95 г. требования к тепловому сопротивлению
наружных стен повышены с d/g=1 до 3. Керамзитовая промышленность при достигнутом
количестве продукта (gср.=450 кг/куб.м) с этой задачей не справилась. Основной
потребитель ее продукции - панельное домостроение - отпал. Промышленность практически
остановлена.
В то же время, как показывает анализ результатов многочисленных исследований
процесса поризации глин, керамзитовая промышленность имеет большие резервы повышения
качества, не использованные в связи с ограниченными возможностями вращающейся
печи. Обжиг керамзита - процесс многоступенчатый. Условия интенсификации (повышения
коэффициента вспучивания К=gгл./gкер.) неоднократно исследованы.
На рис. 1. представлены обобщенные результаты исследований. При этом эффект
увеличения коэффициента вспучивания рассчитывается нарастающим итогом в соответствии
с технологической последовательностью операций. Данные приведены в зависимости
от вспучиваемости глин, показателем которой принята насыпная плотность керамзита,
полученного во вращающейся печи из испытываемых глин.
Рис. 1. Зависимость постадийного увеличения коэффициента вспучивания (снижения
насыпной плотности керамзита) от насыпной плотности керамзита, полученного во
вращающейся печи из испытываемых глин.
Кривые на графике:
1 - вращающаяся печь
2 - термоподготовка. Коношенко Г.И. (1)
Глины (здесь и далее в порядке возрастания насыпной плотности ): смышляевская,
энгельская, ельдигинская, лосиноостровская, шадринский трепел, южно-хасинский
арголит.
3 - изотермичность
- в кипящем слое. Пржецлавский В.Л. (2, 3)
Глины: смышляевская, ушинская, угличская, алексинская, шунгизит, нарьян-марская,
сюзь-ельская, надеждинская, отходы воркутинских углей
- в монослое. Оганесян Р.Б. (4)
Глины: смышляевская, лпастовская, казанская, бескудниковская, соколовская, каменская
4 - восстановительная атмосфера. Рязанцев А.Н. (5)
Глины: смышляевская, парсуковская, красноярская, лосиноостровская, волжская,
буньковская
5 - опудривание перед зоной вспучивания. Онацкий С.П. (6)
6 - восстановительная атмосфера плюс добавки (соляровое масло и огарки в оптимальном
сочетании). Рязанцев А.Н. (5)
Глины: волжская, красноярская, лосиноостровская, буньковская.
Из графика следует:
- минимальная насыпная плотность керамзита при использовании искусственной шихты
- 50 кг/куб.м;
- минимальная насыпная плотность керамзита при работе на естественных глинах
зависит от вспучиваемости глин и изменяется в пределах 100-140 кг/куб.м (в среднем
120 кг/куб.м); получение такого керамзита зависит от совершенства обжигового
агрегата, возможности обеспечения оптимальных условий организации каждой стадии
процесса, создания условий автономного регулирования ее параметров.
Наиболее приемлемой для этой цели является многозонная печь кипящего слоя. Первый
агрегат этого типа введен в эксплуатацию в 1963 году (7). Из последующих печей
следует отметить печь КС для получения керамзитового песка производительностью
50 тыс.куб.м /год (8).
Вторым пунктом отставания керамзитовой промышленности является повышенная энергоемкость
продукта.
Обжиговая печь - это энергетический агрегат, теорией энергетической оптимизации
которого является техническая термодинамика. Термодинамический анализ процесса
обжига (9) показал, что уровень энергопотребления определяется методом утилизации
тепла, а выбор этого метода зависит от доли эндотермического эффекта в общем
расходе тепла на процесс.
При высокой эндотермичности процесса (например обжиг известняка) целесообразно
использовать тепло отходящих газов для подогрева сырья. А при незначительном
эндотермическом эффекте (обжиг глин, руд) выгоднее утилизировать физическое
тепло продукта.
Вращающаяся печь для обжига керамзита заимствована из техники обжига карбонатного
сырья. Продублирована также энергетическая схема-установка подогревателей сырья,
т.е. агрегат обжига керамзита, имеющего существенно меньший эндотермический
эффект, чем при обжиге известняка, оказался в энергетически неоптимальной для
себя области.
Создатели конвейерных машин для обжига железорудных окатышей (Уралмашзавод,
фирма “Лурги”) заполнили “свою” энергетическую нишу - максимально используют
тепло окатышей, для чего выделяют 45% площади решетки.
Результат:
- в 1989г. керамзитовая промышленность Союза обожгла 18,6 млн. тонн глиняных
гранул (получение керамзита) с удельным расходом топлива 194,5 кг условного
на тонну;
- тогда же горнорудная промышленность обожгла 68 млн.тонн рудных гранул (упрочняющий
обжиг окатышей) со средним по Союзу удельным расходом топлива 33,3кг условного
на тонну.
Рис. 2. Оптимальная схема обжига керамзита
1 - вращающаяся печь f 2,5х40м
2 - грохот
3 - элеватор
4 - печь обжига в КС f2,9х9,6 м
5 - аппарат термоупрочнения
в КС f2,65х12м
6 - холодильник
7 - топка
Резерв керамзитовой промышленности - в энергетической модернизации
процесса обжига. Для выполнения оптимальной энергетической схемы обжига керамзита
необходим агрегат, обеспечивающий высокотемпературный нагрев воздуха физическим
теплом гранул и имеющий возможность использования нагретого воздуха для сжигания
топлива с коэффициентом избытка воздуха, близким к единице.
Вращающаяся печь как агрегат
с фиксированной температурой факела и достаточно большим коэффициентом избытка
воздуха для этой цели не-
пригодна. Необходим агрегат с высокой интенсивностью тепловых процессов - печь
КС.
Оптимальная схема производства керамзита в кипящем слое (10) представлена на
рис. 2.
Технико-экономические показатели обжига керамзита в печи КС сравнены с результатами
обжига во вращающейся печи. * коэффициент освоения режимов принят 0,8; ** - при стоимости: глины - 60 руб/куб.м.,
топлива - 250 руб./тут., электроэнергии - 460 руб./кВт ч
Данные таблицы характеризуют изложенную разработку как энергосберегающую (с
расходом топлива
15 кг усл.т/куб. м) технологию производства сверхлегкого (насыпной плотностью
150 кг/куб.м) керамзита.
ВЫВОД:
Перевод процесса обжига керамзита из вращающейся печи в печь кипящего слоя позволит
перевести процесс в разряд тонких технологий с достижением качественного скачка
показателей:
- уменьшением насыпной плотности в 3 раза;
- сокращением удельного расхода топлива в 6 раз;
- ростом производительности в 3 раза;
- снижением себестоимости в 2,8 раза;
- ростом прибыли с одной технологической линии в 10 раз.
