Header Image
Небольшое интервью на тему создания инвестстандарта с Андреем Тетышем, председателем совета директоров АРИН.
Подробнее ...
Энергосбережение в цементной промышленности: Состояние технологий и их рыночный потенциал Печать E-mail
23.08.2012 20:19

Начало - Энергосбережение в цементной промышленности

Продолжение - Энергосбережение в цементной промышленности: Осуществимость, мероприятия и экономическое развитие

Основной потенциал снижения потребления энергии и выбросов CO2 от производства цемента - в улучшении процесса обжига сырьевой смеси. В настоящее время около 78% цемента в Европе производится по сухой технологии, еще 16% приходится на полусухой и полумокрый процесс, а остальные 6% - на мокрый процесс.

Ожидается, что все печи мокрого, полумокрого и полусухого процессов, действующие в Европе, будут заменены на сухие печи. В среднем, системы обжига в ЕС и США работают при КПД ниже 35%, что является довольно низким показателем. В развивающихся странах КПД еще ниже. Усовершенствования ожидаются в управлении энергозатратами, в модернизации существующего оборудования (например, замена мокрых печей, использование подогревателей и декарбонизаторов), при внедрении новых технологий обжига, и, в долгосрочной перспективе, в исследованиях и разработках, учитывающих новые концепции процессов производства цемента.
Япония является ведущей страной по энергоэффективности в цементном секторе. Даже Европа (в среднем 4,1 ГДж/т цемента) не может конкурировать с Японией (3,1 ГДж/т). Другие страны показывают гораздо более высокое потребление энергии - например, уровни среднего американского (5,3 ГДж/т) или китайского завода значительно превышают европейские.
Значительные улучшения энергоэффективности могут быть достигнуты путем перехода с мокрого на сухой процесс обжига.
Путем энергетического аудита, в том числе проверкой производительности печи и расчетом массового и теплового балансов, можно выявить возможности повышения энергоэффективности и снижения выбросов CO2. Энергетический аудит завода по производству цемента должен установить минимально возможный уровень использования энергии и рекомендовать возможные действия по его достижению, такие как:
• Снижение потерь газа на выходе из печи:
- Установка устройств для обеспечения лучшей теплопередачи от газов к материалам, например, каскада печей
- Оптимизация уровня кислорода (контроль подачи воздуха для горения)
- Оптимизация температуры и формы пламени из горелки
- Улучшение или увеличение мощности предварительного подогрева
• Снижение поглощения влаги сырьем и топливом, чтобы избежать необходимости испарять адсорбированную воду
• Снижение количества пыли в выходящих газах за счет минимизации турбулентности газа. Пыль уносит энергию из печи - она должна быть захвачена пылеуловителями, возвращена в сырье и отправлена в печь повторно
• Снижение температуры производства клинкера, чтобы сохранить больше тепла в системе обжига
• Снижение температуры охлаждения клинкера
- Повторное использование избыточного воздуха для охлаждения
- Возврат прохладного воздуха и использование его для сушки сырья и топлива или для подогрева топлива или воздуха
• Снижение потерь на излучение печи с помощью более энергоэффективных огнеупорных материалов и правильного их сочетания
- Снижение притока холодного воздуха
- Уменьшение площади ненужных отверстий
- Обеспечение более энергоэффективных уплотнений
- Забор воздуха максимальной температуры
• Оптимизация работы печи.
Мокрое производство цемента заключается в смешивании сырья (известняк и глина или суглинок) с водой для получения раствора. Далее вода должна испариться из гомогенизированной смеси и этот шаг в производстве требует значительного количества энергии. Сырьевая мука (сушеная пульпа) подвергается воздействию высоких температур во вращающейся печи, где имеет место реакция обжига (ее конечные продукты - известь и CO2). Известь в дальнейшем под влиянием температуры от 1400 до 1450 оС спекается, что приводит к получению клинкера. На заключительном этапе производства цемента клинкер тонко измельчается и смешивается с минеральными компонентами, такими как шлак, зола или гипс.
В случае сухого производства цемента, сырье смешивается без воды и, следовательно, процесс испарения может быть опущен. Переход на эту технологию мог бы сократить потребление энергии более чем на 50%.
Существующие технологии в цементной промышленности может быть улучшены в несколько приемов. Например, если все американские заводы будут модернизировать свои печи до уровня лучших заводов (т.е. сухие процессы с предварительным нагревом), то это приведет к снижению потребления энергии на 30% до примерно 3407650 Дж/т цемента и снизить выбросы CO2 на 13% - до 75,3 млн т/год.
Что касается новых технологий в цементной отрасли, то ряд технологий уже испытан и демонстрируется - например, кипящий слой в печах. С середины 1990-х годов было разработано несколько крупномасштабных пилотных печей с кипящим слоем (производительностью 200 тонн/сутки), и они продемонстрировали значительную экономию энергии. Например, считается, что полномасштабная система с кипящим слоем (производительностью 3.000 тонн/день) будет так же эффективна, как самая передовая печь с предварительным нагревом, и на 37% более эффективна, чем средний цементный завод в США. Для системы с кипящим слоем необходимые капитальные затраты примерно на 12% ниже, и операционные расходы составляют около 75% таковых у современного цементного завода. Однако, по сравнению со старыми, полностью окупившимися печами, которые являются основой заводов, системы с кипящим слоем стоят относительно дорого, так что они, вероятно, будут рассматриваться только при расширении мощностей в будущем. Другим препятствием на пути внедрения систем с кипящим слоем является нежелание вкладывать средства в такие крупные капитальные затраты, поскольку такие системы были продемонстрированы только в мелких масштабах.
Цементные заводы, учитывая их крупные запросы на энергию, имеют возможность комбинированной выработки электроэнергии и/или производства пара, особенно если когенерационная система является частью первоначального проекта завода. Это могло бы значительно повысить общую энергоэффективность некоторых производственных операций. Кроме того, использование отработанного тепла в подогревателе тепловых систем обмена, как правило, более энергоэффективно, чем совместное производство электроэнергии с изначально низкой эффективностью преобразования тепловой энергии в электрическую (обычно для производства 1 кВт•ч необходимо около 10481 Дж). Хотя совместное производство пара на цементном заводе возможно, цементные заводы обычно не требуют много пара и находятся в изолированных районах, где рынки сбыта часто недоступны.

 
Free template "Frozen New Year" by [ Anch ] Gorsk.net Studio. Please, don't remove this hidden copyleft! You have got this template gratis, so don't become a freak.