Сбережение тепловой и электрической энергиипри производстве бетона и железобетона

Производство бетона и железобетона

При производстве бетонных, железобетонных конструкций и изделий используется тепловая и электрическая энергия. На долю тепловой энергии приходится около 90%, а электрической - 10%. Все энергетические затраты на производство бетонных и железобетонных изделий разделяют на косвенные и прямые.

К косвенным затратам следует относить энергию, которая затрачена на изготовление исходных материалов: цемента арматурной стали, заполнителей воды и др.

Прямые затраты - это энергия, затраченная на осуществление технологического процесса изготовления этих конструкций на всех переделах, включая транспортировку сырья на заводе. Структура прямых затрат энергии при производстве сборного железобетона приведена в табл. 1.

Энергетические затраты на транспортирование готовой продукции на строительную площадку относятся на энергетический баланс строящегося объекта. Народнохозяйственная оценка энергоемкости изделий и конструкций производится суммированием прямых и косвенных энергозатрат.

Косвенные затраты энергии - это сумма расхода ее на производство материалов, необходимых для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Данные по этим затратам представлены в таблицах 2-5.

Энергоемкость воды рекомендуется принимать как 2,4 кг условного топлива. Затраты энергетических ресурсов на изготовление стальных прокатных профилей следует принимать в пределах 1876-2143 кг усл. топлива.

Наибольшие затраты энергии относятся к производству мелких профилей, а наименьшие - к производству профилей крупного сечения.

Различные мероприятия, связанные с экономией топливно-энергетических ресурсов при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций, а также при производстве товарного бетона и раствора, сводятся к следующим направлениям:

- совершенствование методов режимов и оборудования для термовлажностной обработки изделий и конструкций для снижения затрат тепловой энергии на 1 м 3 продукции;

- сокращение расходов исходных материалов (цемента, арматуры, заполнителей, воды и др.) на каждое изделие или конструкцию без ухудшения их физико-механических и эксплуатационных характеристик;

- максимальное использование при тепловой обработке изделий вторичных энергоресурсов;

- оптимальный режим термообработки бетонных и железобетонных изделий, который зависит от многих факторов: вида и расхода цемента, его минералогического состава и тепловыделения, отношения воды и цемента в бетонной смеси, ее температуры, удобоукладываемости (технологическая характеристика бетонной смеси), толщины конструкции и модуля ее открытой поверхности.

Расчет энергозатрат на термообработку при различных режимах прогрева осуществляется по компонентам теплового баланса, включающего в себя:

- расход тепла на нагрев сухой бетонной смеси, воды для затворения, металла (арматуры, бортовой оснастки, поддона, вагонетки);

- расход тепла при испарении влаги;

- потери тепла через ограждение камер, при охлаждении и при продувке камер;

- приход тепла с теплоносителем;

- количество тепла от экзотермической реакции цемента с водой, выделяемое в процессе твердения бетона.

Основную роль в формировании энергобаланса камер играют затраты тепла на нагрев системы "изделие-форма-вагонетка" и различного рода потери. Колебание этих величин происходит в широких пределах в зависимости от принятых режимов термообработки.

Выбор типа установок для тепловой обработки (ТО) определяется рядом следующих факторов: принятым или существующим способом производства изделий (конвейерный, агрегатно-поточный, стендовый) характеристикой изделия (масса, размеры), объемом выпуска и видом бетона. Основным теплоносителем в технологическом процессе производства сборного железобетона является насыщенный водяной пар. Уровень его использования низок, а удельные расходы велики.

При тепловой обработке сборного железобетона на нагрев бетона, форм и оснастки расходуется 20-30% технологической нормы требуемой тепловой энергии.

Остальное тепло идет на непроизводительные потери.

Основным типом теплового агрегата являются различного рода ямные пропарочные камеры, доля которых в республике составляет 75% с годовым выпуском сборного железобетона около 75% от общего объема. КПД использования энергии в них составляет 12-18%.

К числу других видов оборудования относятся стендовые и кассетные установки, конвейерные линии и тоннельные камеры, КПД использования тепла в них - от 50 до 75%.

Основные причины значительного перерасхода энергии - неудовлетворительное состояние пропарочных камер тепловых сетей запорной арматуры и средств контроля пара. Тепло теряется также из-за отсутствия изоляции горячих поверхностей, необоснованного увеличения длительности тепловой обработки и температуры пропаривания.

Наибольшая доля непроизводительных тепловых потерь в ямных камерах падает на остывание бетонного корпуса при перерывах между циклами пропаривания, а в щелевых камерах - на теплопередачу ограждениями в процессе тепловой обработки.

В среднем на 1м3 сборного железобетона расходуется око-ло 1500 МДж, или около 50 кг условного топлива.

Производство специального железобетона (труб, шпал, свай, опор ЛЭП и др.) относится к числу наиболее энерго- и металлоемких технологий в этой промышленности. Технологические затраты на изготовление 1м 3 такого железобетона составляют 1250-2000 МДж при коэффициенте полезного использования энергии 20-30%.

Общезаводская энергоемкость специальных железобетонных конструкций на выпускающих их предприятиях достигает 1700-3000 МДж/м 3 (см. табл.6).

Изложенные в табл. 6 данные показывают, что в производстве бетона и железобетона имеется большой потенциал энергосбережения.Структура энергозатрат в производстве сборного железобетона

Таблица 1

ПеределВсего энергии,%В том числе:
электрическойтепловой
Приготовление бетонной смеси0,380,350,03
Хранение материалов на складах:
- цемента
- заполнителей с их подогревом

0,25
2,85

0,25
0,15


2,7
Изготовление арматуры, включая склад стали7,57,5
Формование изделий, подготовка форм, укладка арматуры, отделка поверхности изделий и приготовление смазки8,67,41,2
Тепловлажная обработка55,255,2
Внутрицеховой и заводской транспорт1,951,95
Ремонтные службы2,21,80,4
Отопление и горячая вода10,1510,15
Освещение и вентиляция2,452,45
Прочие работы8,80,458,35
22,078,0
Средние энергозатраты на изготовление проволоки и канатов, кг у.т./т

Таблица 2

Вид проволоки и изделий из нееКлассДля диаметров, мм
33,565-8915
ОбыкновеннаяB-I19601930
Высокопрочная гладкаяB-II21302080
Высокопрочная периодического профиляB-II21502120
КанатыK-7215021202060
Средние энергозатраты на производство заполнителей

Таблица 3

ЗаполнительЭнергозатратыЗаполнительЭнергозатраты
Песок кварцевый2,9керамзит110,4
Песчано-гравийная смесь3,7шунгазит113,2
Щебень из гравия4,1аглопорит109,5
Щебень из горных пород4,8перлит вспученный44,2
То же, мытый и фракционированный5,8шлаковая пемза2,1
Средние энергозатраты на изготовление цемента

Таблица 4

Вид цементаЭнергозатраты на производство цемента марок
300400500550600
Портландцемент:
- без минеральных добавок
- с минеральными добавками
- быстротвердеющий
297
257
283
298
269
286
300
276
285
303
297
305
303
Шлакопортландцемент:
- общего назначения
- быстротвердеющий
- цемент для растворов
172
221
150
195
231
217
232




Средние энергозатраты на производство арматурных сталей, кг у.т./т

Таблица 5

Вид арматурной сталиКлассЗатраты энергии для сталей диаметром, мм
8—1012—1416—1820—28
СтержневаяА-1—A-IV1990196019101840
То же, термически упроченнаяAT-IV…AT-VI2080202020051985
Энергозатраты на тепловую обработку изделий из спецжелезобетона

Таблица 6

Вид изделий из спецжелезобетонаСпособ тепловой обработкиДлительность тепловой обработки, чУдельный расход теплоэнергии, МДж/м3Коэффициент полезного использования энергии
Трубы центрифугированныепароподогрев стендовый12—141250—17000,2—0,3
Виброгидропрессованные трубыто же12—81650—20000,2—0,3
Трубы радиально-прессованныепароподогрев в туннельных камерах10—141000—15000,3—0,35
Напорные трубы со стальным цилиндромпароподогрев в ямных камерах18—201400—20000,25—0,35
Трубы виброформованныето же12—141700—20000,2—0,3
Трубы центробежного прокатапароподогрев в туннельных камерах12—161250—17000,3—0,35
Шпалыпароподогрев в ямных камерах14—161250—17000,3—0,4
Сваито же14—181600—20000,25—0,35
Опоры ЛЭПиндукционный нагрев5—7350—4200,7—0,8
То жепароподогрев в ямных камерах12—141400—20000,25—0,35
Леонид СОКОЛОВСКИЙ, начальник главного управления строительной науки и нормативов Министерства архитектуры и строительства РБ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 17 за 2001 год в рубрике энергетика

©1995-2022 Строительство и недвижимость