Экономия тепла при производстве силикатных изделий

Продолжение. Начало в СиН №№9,10,12-19

Производство силикатного кирпича
При запаривании силикатного кирпича тепло расходуется на:
- нагрев сырца с находящейся в нем влагой;
- нагрев вагонеток и корпуса автоклава;
- теплопотери в окружающую среду;
- потери с паром при удалении воздуха из автоклава (продувка) и через неплотности;
- потери с удаляемым из автоклава конденсатом.

Оптимальными считаются такие параметры автоклавной обработки, которые обеспечивают достижение заданных физико-технических свойств кирпича при возможно коротких циклах запаривания. В настоящее время на заводах по производству силикатного кирпича применяются автоклавы диаметром 2 м, длиной 19 и 21 м с рабочим давлением 0,8 и 1,2 МПа.

Кроме того, применяются автоклвы длиной 40 см и диаметром 2 м с давлением 1,6 МПа. Циклы работы автоклавов при запаривании различных видов продукции даны в табл. 1.

Операции	Вид изделий и давление р, МПа в автоклаве
	Полнотелый и облегченный кирпич		много пустотные камни и полно телый кирпич*	многопустотные камни*
	Р=0,8	Р=1,2	p= 1,6	р=1,2
Загрузка сырца	1	1	0.25	1
Закрывание крышек	2	0.2	0.15	0.15
Подъем давлением пара:
— без выпуска	1.1	1.15	1.5	1.15
— с перепуском	1.3	1.4	1.6	1.4
Выдержка под полным
Давлением	6	5	4	4.5
Выпуск пара:
— без выпуска	0.8	0.9	1.1	1
— с перепуском	1.1	1.1	1.3	1.1
Открывание крышек	0.2	0.2	0.15	0.15
Выгрузка состава с кирпичом	0.25	0.25	0.25	0.25
Чистка автоклава	0.15	0.15	0.3	0.15
Общая длительность:
— без выпуска	9.7	8.85	7.7	8.35
— с перепуском	10.2	9.3	8	8.7
Таблица 1 Длительность цикла работы автоклавов при запаривании изделий

Оптимальные исходные данные для проведения мероприятий по сокращению энергозатрат принимаются следующие: температура загружаемого в автоклав сырца равна 40°С, а его конечная температура при 0,8 МПа - 175°С, при 1,2 МПа - 191°С и при 16 МПа - 203°С, формовочная влажность сырца - 6%.

В табл. 2 даны расходы тепла и пара при запаривании силикатного кирпича.

Статьи расхода тепла и пара	Вид изделий, размеры автоклава (м), давление пара (МПа)
	полнотелый кирпич		утолщенный кирпич с 10% пустот		камни с 24% пустот
	D=2 р=0,8	L=19 p=1,2	D=2 p=0,8	L=19 p=1,2	D=2 L=40 Р=1,6	D=2 L=21 Р=1,2
Расход тепла, МДж:
- нагрев сырца с находящейся в нем влагой	11 980	13 620	10 810	12 310	20 950	10 152
- нагрев металлических стенок автоклава	1265	1360	1265	1360	2340	1392
- нагрев теплоизоляции	503	538	503	538	963	582
-нагрев вагонеток	637	683	637	683	1174	775
теплопотери во внешнюю среду	2090	2030	2090	2030	3 810	2045
- удаление паром свободного пространства	105	105	105	105	210	105
- с удаленным конденсатором	394	566	394	566	1 596	679
	1165	1280	1165	1280	2515	1280
Всего:	18 139	20 182	16 969	18 872	33 538	17 010
Общий расход пара, кг	6540	7220	6120	6760	12 000	6100
Удельный расход пара на 1 тыс. шт. условного кирпича, кг	424	469	398	439	433	381

Мероприятия по снижению затрат энергоресурсов при производстве силикатного кирпича могут быть следующими.

1. Осуществление перепуска пара из автоклава, в котором запаривание закончилось, в свежезагруженный автоклав. Обычно перепуск осуществляется до снижения давления пара в автоклаве до 0,25-0,35 МПа. Время перепуска 0,5-0,75 часа.

Перепускаемый пар нагревает свежезагруженный сырец в другом автоклаве и поднимает в нем давление до 0,15-0,25 МПа. Получаемая при этом экономия пара составляет 20 - 25%.

2. Возможно осуществление двойного перепуска пара, суть которого состоит в следующем. Производится перепуск пара из одного автоклава в другой в порядке, отраженном в п. 1. В это время третий автоклав вакуумируют и перепускают в него пар из автоклава, в котором давление 0,25 МПа. Когда давление в третьем автоклаве становится равным атмосферному, в него дополнительно перепускают пар из четвертого автоклава, находящегося в это время под полным давлением. Способ двойного перепуска дает возможность экономить до 40% тепла.

3. Установка аккумуляторов пара, которые изготавливают из выбракованного автоклава.

Это позволяет выпустить пар из автоклава, в котором закончилась запарка, в аккумулятор, не дожидаясь, когда будет готов к приему пара другой автоклав, что создает удобства в эксплуатации.

4. В процессе работы из автоклава удаляют горячий конденсат, а после перепуска - пар низкого давления.

Конденсат после очистки частично или полностью используется на увлажнение силикатной смеси, а также для отопления завода. Пар низкого давления применяется для подогрева питательной воды в котельной.

Предлагаемые способы позволяют использовать до 20% тепла на нужды завода, расходуемого на зопаривание кирпича.

5. Изменение существующей ныне укладки сырца на запарочные вагонетки. Сегодня это четыре вертикальные стенки толщиной в один кирпич. Открыты для обогрева только наружные поверхности, так как остальные грани их примыкают одна к другой и закрывают контакт с паром. Между вертикальными гранями имеются небольшие промежутки, но при нагревании сырец расширяется и закрывает их, преграждая доступ пару.

Проведенные опыты укладки сырца с раздвижкой (образование щелей вдоль плошка) показали возможность сокращения сроков запаривания на 2 часа без снижения прочности кирпича. В данном случае тепловоспринимающая поверхность сырца увеличилась в 3,5 раза.

6. Эффективность использования автоклавов характеризуется коэффициентом их заполнения. Оптимальный коэффициент заполнения должен быть в пределах 0,4-0,6. При этом за счет повышения коэффициента заполнения автоклава только на 0,05 удельный расход теплоты снижается на 5,2%.

7. Доведение рабочей температуры на поверхности тепловой изоляции автоклавов до 16°С (внутренняя температура в цехе) за счет применения эффективной тепловой изоляции. В результате достигается снижение расхода тепловой энергии на 10-12%.

8. Выпуск пустотелого силикатного кирпича с пустотностью до 30%, что позволяет снизить расход тепловой энергии на 10-15%.

9. Применение вакуумирования (0,4-0,6 атм) при автоклавной обработке силикатного кирпича. Время вакуумирования 30 минут. За счет создания вакуума после впуска пара в свежезагруженный автоклав происходит более быстрый прогрев кирпича. Температура по сечению автоклава распределяется равномерно. Такое мероприятие позволяет сократить сроки термической обработки на 15-20%.

Производство конструкций из плотного силикатобетона

Конструкции из плотного силикатного бесцементного бетона по своим строительным свойствам не уступают железобетонным с применением цемента. Элементы из силикатного бетона в сравнении с аналогичными изделиями на основе цемента позволяют экономить 250-350 кг портландцемента, 1м 3 щебня или гравия. Изделия на 15 - 20% легче изделий из цементного бетона. Энергоемкость изделий из силикатного бетона меньше на 26%. Расход извести на 1 м 3 составляет 80-200 кг.

Производство изделий из ячеистого бетона

Производство ячеистых бетонов, основанное на использовании местного сырья, требует относительно небольших затрат материальных и топливно-энергетических ресурсов в сравнении с другими стеновыми строительными материалами.

Автоклавная обработка является самым продолжительным и энергоемким технологическим переделом.

Расход пара но автоклавную обработку ячеистобетонных изделий приведен в таб. 3

Статьи расхода	Относительный расход пара,%
Нагрев сухих компонентов ячеистого бетона	17
Нагрев воды в бетоне	21
Нагрев автоклава,форм и вагонеток	25
Теплота пара свободного пространства автоклава	4
Потери тепла за весь период автоклавной обработки	7
Потери тепла при сбросе конденсата	26

Ряд энергосберегающих мероприятий, применяемых при производстве силикатного кирпича, могут быть использованы при производстве изделий из ячеистого бетона.

Учитывая особенности производства ячеистого бетона, перечислим дополнительные энергосберегающие мероприятия.

1. Ударный способ формования изделий из ячеистого бетона позволяет использовать при пониженном расходе вяжущих материалов высоковязкие смеси с пониженным водотвердым отношением, реологические характеристики которых доводятся до оптимальных путем тиксотропного разжижения.

Ударная технология формования ячеистобетонных изделий обеспечивает по сравнению с литьевой и вибрационной технологиями уменьшение расхода цемента на 20-30%, извести на 10-15%.

2. Одним из основных показателей, регламентирующих область применения изделий из ячеистого бетона, является средняя плотность. Значения последней могут колебаться от 150 до 900 кг/м 3. Соответственно изменяется теплопроводность от 0,06 Вт/(м°С) до 0,25 Вт/(м°С),

Уменьшение средней плотности стеновых панелей и стеновых блоков из ячеистого бетона на 50 кг/м 3 позволяет за счет повышения теплозащитных характеристик снизить расход топлива на обогрев зданий до 1 кг условного топлива на 1 м 2 стены в год.

3. Снижение затрат энергии за счет применения добавки ПАВ при мокром помоле песка. Добавки вводятся в мельницу мокрого помола с водой.

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%.

4. Применение безотходных технологий производства изделий из ячеистого бетона.

5. Использование оборудования для обеспечения высокой точности геометрических размеров готовых изделий (С1,5 мм) обеспечивает:
- снижение расхода материала для кладки до 40%;
- увеличение скорости возведения стен;
- снижение расхода штукатурных растворов, так как его толщина составляет 3 мм вместо 15-20 мм;
- увеличение термического сопротивления стен из ячеистобетонных блоков на 20% за счет их укладки на "клею".

Леонид СОКОЛОВСКИЙ,
начальник главного управления строительной науки и нормативов Минстройархитектуры Республики Беларусь