Энергоэффективные технологии производства цемента

Высокая энергоемкость цемента и извести связана с природными свойствами сырья – высокая естественная влажность и низкая прочность, что и предопределило в свое время выбор способа производства. Если влажность сырья при разработке существующих месторождений принципиально не изменяется, то используемые технические решения и оборудование претерпели значительные изменения.

В Республике Беларусь цемент производится на трех предприятиях: ОАО «Красносельскстройматериалы», ПРУП «Кричевцементношифер» и ПРУП «Белорусский цементный завод». Динамика выпуска и потребления цемента представлена на рис. 3.

Рис. 3. Производство цемента на цементных заводах Республики Беларусь

В Беларуси цемент производится двумя способами: мокрым – на цементных заводах в Волковыске и Кричеве и сухим – на Белорусском цементном заводе в Костюковичах. Средний расход топлива на тонну клинкера при изготовлении мокрым способом составил 210 кг у.т., сухим – 183,9 кг у.т. (по данным 2006 г.).

В то же время затраты электрической энергии при сухом способе производства по сравнению с мокрым выше в 1,73 раза (188,7/109). Как следствие, суммарные затраты энергии (топливо + электроэнергия) на цементном заводе в Волковыске несколько ниже, чем на БЦЗ (в 2006 г. – на 4 кг у.т.), однако затраты на единицу продукции невозобновляемого топлива здесь выше на 18 кг у.т. В целом на долю цемента, как указывалось выше, приходится 37,4 % всего объема энергоносителей, потребляемых в производстве стройматериалов.

На основе анализа уровня производства цемента в республике, эффективности технических решений и используемого оборудования, принято решение о модернизации цементной промышленности. Министерством архитектуры и строительства Республики Беларусь разработана Программа развития цементного производства до 2010 г., предусматривающая переход на сухой способ с использованием новейших мировых достижений, что позволит экономить 25–30 % энергоресурсов.

Вторым направлением экономии невозобновляемых видов топлива является применение топливосодержащих отходов при обжиге цементного клинкера, как это делается в мире, когда используется все, что горит. Таким образом, можно замещать основное топливо на 20–40 %.

На ПРУП «Кричевцементношифер» и в ОАО «Красносельск-стройматерилы» успешно внедрен новый процесс сжигания автомобильных покрышек, который не только утилизирует вторичное сырье, но до 10 % замещает расход основного топлива.

Особенности этого процесса заключаются в том, что составляющие автомобильных покрышек пригодны в качестве корректирующих добавок в цемент. Таким образом, при их использовании не остается каких-либо отходов. Дальнейшее увеличение установленного объема их потребления невозможно, т.к. отрицательно скажется на качестве конечной продукции.

На двух цементных заводах в Волковыске и Костюковичах идут работы по подготовке сжигания изношенных шин при обжиге клинкера.

Рис. 4. Установка по утилизации изношенных автомобильных покрышек во вращающейся печи обжига клинкера в ОАО «Красносельскстройматериалы»

Туровский. Л., Волоткович. Д. Проблемы перевода цементных заводов с природного газа на уголь и альтернативные виды топлива / Архитектура и строительство. - № 9. – 2007. – С.56 – 57.

Третье направление по снижению энергозатрат при производстве цемента – переход с природного газа на каменный уголь. Использование угля не снижает удельные расходы условного топлива, но на данном этапе уменьшает общие затраты на производство единицы продукции. Если при производстве лицевого кирпича, плитки, строительного стекла, сортовой посуды, фарфоро­фаянсовых и сантехнических изделий уголь применять нельзя из-за присущей ему зольности, то в производстве цемента использование угля не вызывает никаких отрицательных последствий для качества продукции, поскольку зола является компонентом цементносырьевой смеси. С учетом данного обстоятельства, а также доли затрат топлива, расходуемой на выпуск цемента, основные усилия в настоящее время направлены на перевод технологического оборудования цементной отрасли на каменный уголь.

В мире на данном этапе более 80% цемента производится с использованием угля и топливосодержащих отходов. Так, к концу ХХ столетия в странах Западной Европы на долю углей и высокосернистого мазута приходилось 97 % и лишь 3 % - на природный газ (таблица 1).

Таблица 1.

Анализ структуры топливо потребления в цементной промышленности мира

Страна - производитель	Доля вида топлива при производстве цемента, % (по данным на 1989 г.)
уголь	мазут	газ
Дания
Финляндия
Германия
Франция
Италия
Люксембург
Норвегия
Португалия
Испания
Швеция
Швейцария
Турция
Англия

Основным технологическим топливом белорусских цементных заводов является природный газ, резервным – мазут.

Проведенные УП «НИИСМ» расчеты показали, что при цене на природный газ более 130-140 USD /1 тыс. м² перевод цементных заводов на твердое топливо может быть эффективным.

При цене на газ 210-230 USD /1 тыс. м² стоимость 1 кг условного топлива при сжигании газа в печах в два раза выше, чем при сжигании твердого топлива.

Перевод цементных заводов на угольное топливо потребует использования валковых мельниц. С их помощью удельные энергозатраты на помол угля снижаются на 20-50% по сравнению с шаровыми мельницами. Кроме того, максимально оптимизируются процессы подготовки и сжигания различных видов и смесей топлива.

В этих условиях возрастает целесообразность использования шин, лигнина, горючих бытовых и других промышленных отходов в качестве топлива.