Основы эффективного энергоиспользования на производственных предприятиях дорожной отрасли

гающие решения закладываются на начальных стадиях жизни технической системы (рис.3.1).

С течением времени, объем средств, вложенных в объект, непрерывно растет, а возможность влияния на его характеристики падает. Сопоставляя вышеприведенные цифры о влиянии фаз суш;ествования объекта с цифрами перерасхода энергии при выпуске АБС, становится очевидным неизбежностъ изменения структуры системы энергообеспечения теплотехнологического процесса, т.е. глубоких изменений. Здесъ следует остановиться на тех трудностях, которые не позволяют сегодня добиться кардинального улучшения ситуации с энергопотреблением в промышленности: не­ обходимые структурные изменения не позволяет провести существующая компо­ новка оборудования в объеме цеха. Как правило, требуется демонтаж, что означает создание производства заново. К счастью, специфика компоновки АБЗ чаще всего не требует крупных работ по демонтажу оборудования, что объясняется отсутстви­ ем крытых цехов, открытой компоновкой оборудования, расположением АБЗ вне стесненных промышленных зон.

Неизбежнъхе трудности столь глубоких перемен, связанных с реструктуризацией всей системы, окупаются весьма эффективно. При существующей норме прибыли и энергетической составляющей себестоимости 20 - 30 %, характерной для многих видов продукции, в том числе и для АБС, снижение энергопотребления на 10 - 20 % дает результат, сопоставимый с тем, который отмечается при увеличении объема производства на 50%. Но в последнем случае необходимо наличие новых рынков сбыта, что не всегда выполняется.

Рис. 7.2. Схема подготовительнъхх звеньев производства АБС:

1 - доставка сырья на АБЗ, А - транспорт сырья, В - складирование сырья; 2 - предварительная подготовка и транспорт полуфабриката;

3 - обезвоживание и нагрев полуфабриката до температуры операции; 4 - транспорт продукта до смесителя.

240

Полезный эффект тепловой обработки складывается из увеличения энтальпии компонентов и расхода энергии на получение обезвоженного состава. При началь­ ной влажности ПГС ^ 4% и температуре 20°С полезный эффект теплотехнологической обработки оценивается ^2,6-10 кДж/кг. Показательно, что энергия, затрачивае­ мая на испарение воды из обводненного битума, не может быть отнесена к полезно­ му эффекту, поскольку вода в битум попадает вследствие несовершенства организа­ ции процесса доставки его на АБЗ и производства внутри АБЗ. Соответствуюгцие затраты энергии и эксергии, связанные с превышением влажности М3 над средними значениями и с какой бы то ни было обводненностью битума, следует относить к перерасходу энергии и потерям эксергии и, ни в коем разе, к полезному эффекту. В противном случае имеет место парадоксальная ситуация: рост энергетического КПД при безответственной организации технологического процесса в целом.

В любом случае, объективно наиболее энергоемким процессом является тепло­ технологическая обработка минеральных заполнителей, которыми являются песок, гравий, ш^ебень.

В схеме производства АБС принципиально все технологические подготови­ тельные процессы можно разбить на четырех стадии: транспорт сырья и его склади­ рование, предварительная подготовка и транспорт полуфабриката, тепловая обра­ ботка полуфабриката, транспорт полуфабриката до смесителя, рис. 7.2. На первых двух стадиях, прямо не связанных с тепловой обработкой и затратами энергоресур­ сов, тем не менее, оказывается существенное влияние на величину энергозатрат и на это, при системном подходе, следует обратить внимание в части блокирования пу­ тей увлажнения минеральных и обводнения битума.

Увеличение влажности только минеральных материалов в сравнении с их рав­ новесной влажностью приводит к росту энергозатрат при тепловой обработке на ЫО^ % на каждый 1% дополнительной влажности. Для уменьшения этого негатив­ ного момента определяющим оказывается блокирование путей увлажнения сырья и полуфабрикатов перед тепловой обработкой. Необходима разработка комплекса ме­ роприятий по защите от грунтовых вод, атмосферных осадков и пр.: планировка площадок для отвода ливневых и талых вод, навесы над конвейерами и крытые склады для исходного сырья.

243

в этой связи, весьма перспективным является доставка битума железнодорож­ ным транспортом в теплоизолированных цистернах. При должной изоляции темп охлаждение битума в цистернах невелик и остывание на ^ 1-10 °С происходит в те­ чение 3-х недель. Для устранения окисления битума в ходе такой доставки несложно создать в цистерне защитную атмосферу из диоксида углерода, азота и т.п. Слив би­ тума, в этом случае, происходит за счет избыточного давления создаваемого сжатым воздухом, через специальное соединение цистерны с битумопроводом подающим его в расходную емкость у смесителя.

В случае необходимости использования битума из резервных хранилищ, они должны быть наземными, исключающими обводнение (подобно мазутохранилищам). Нагрев битума в этих хранилищах следует осуществлять до минимальной температуры, позволяющей его перекачку.

Дальнейший нагрев битума следует осуществлять непосредственно в смеси­ теле (подобно нагреву минерального порошка, о чем ранее говорилось) за счет энергии ПГС, которую для этого требуется перегреть всего на 5 - 10 °С, что никак не скажется на работе сушильно-нагревательного барабана.

Таким образом, из структуры завода исключается котельная и все паровое хо­ зяйство. Кроме энергетических преимуществ достигаются технологические улуч­ шения, влияющие на качество АБС: битум не контактирует с перегретой поверхно­ стью. В процессе такого контакта он ухудшает свои свойства и пр.

В результате, в структуре производства остается лишь один теплотехнологиче­ ский агрегат - сушильно-нагревательный барабан (СБ) для тепловой подготовки минеральных заполнителей. Данный пример теплотехнологической перестройки производства весьма показателен. Но на этом он не заканчивается.

Узким местом производства АБС является крайне неравномерный график, свя­ занный с сезоном года, со световым временем суток, с погодными условиями, с по­ дачей автосамосвалов за готовой продукцией. В итоге основное оборудование ис­ пользуется относительно непродолжительное время, что, кроме всего прочего, для огнетехнических агрегатов сопровождается ускоренным износом, непродуктивными затратами энергии. Для смягчения столь жесткого режима на заводах устанавлива­ ются изотермические емкости для накопления и хранения готовой АБС. Подобные

245

Детальный анализ производства АБС позволяет найти причины эксергетических потерь: использование высокопотенциональных первичных энергоресурсов для обеспечения технологического процесса с относительно невысокой температурой операции. Бороться с указанной причиной можно на базе рассматривавшегося выше энерготехнологического подхода.

В конкретном случае производства АБС, предлагается, строго говоря, комбини­ рованная выработка электроэнергии и тепловая подготовка М3 к смешению. Про­ стейшая схема соответствуюш;ей установки представлена на рис.7.9. В качестве ЭУ

Рис.7.9. Принципиальная схема простейшей энерготехнологической установки по выпуску М3 и электроэнергии: ГД - газовый двигатель; СБ - сушильный барабан; М3 - минеральный заполнитель

используется двигатель с газообразным рабочим телом, который отличает высокие начальная и конечная температура рабочего тела в процессе расширения. И если первое является достоинством, то второе - недостатком двигателей с газообразным рабочим телом как тепловой машины. Но, с другой стороны, высокая температура дымовых газов, покидаюп;их двигатель, позволяет их использовать как сушильный агент в процессе сушки в СБ. Очевидно, что понижение температуры дымовых газов до температуры СА происходит в результате процесса расширения и совершения полезной работы, что и обеспечивает совокупный эффект. В качестве газового дви­ гателя (ГД) может использоваться газотурбинная установка (ГТУ) или дизельный двигатель. Данные ГД имеют начальную температуру ~ 1,2-10 °С, при этом конечная температура составляет 400 - 600°С. Учитывая то обстоятельство, что, согласно

250