Intekoufa.ru

Ремонт и стройка
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Эколого-экономическое обоснование использования refused derived fuel, как альтернативного топлива для цементной промышленности

Эколого-экономическое обоснование использования refused derived fuel, как альтернативного топлива для цементной промышленности

В последнее время экономика России претерпевает глубокие структурные изменения, одной из отличительных ее черт является быстрый рост цен на бензин, природный газ и электроэнергию, то есть на продукцию и услуги инфраструктурных отраслей. В результате чего замедляется промышленный экономический рост в целом, поскольку рост цен на продукцию инфраструктурных отраслей заставляет промышленность направлять все финансовые ресурсы не на инвестиции и модернизацию, а на операционные расходы, что не может не сказаться на итоговой стоимости выпускаемой продукции. Особенно страдают от высоких цен на природные энергоресурсы энергоемкие производства, в частности, цементная промышленность.

За последние 25 лет суммарная доля трех главных природных энергоносителей — нефти, природного газа и угля — в структуре российского энергопотребления сократилась с 93% до 88% (1). При этом удельный вес природного газа в общем энергопотреблении увеличился на 11%, а удельный вес нефти и угля сократился на 49% и 58% соответственно (2, 3).

Всего за пять лет цены на газ для конечных потребителей выросли на 70%. Если разбить тарифную историю по годам, то получится, что в 2008 рост составил 25%, в 2009 — 27%, 2010 — 20%, 2011 — 15%, ну и в 2012 и последующих годах — 15%. Правительство утвердило рост оптовых цен на газ с 1 июля 2012 на 15%. Таким образом, среднегодовое повышение цен на газ в 2012г составит 7,5% (7% для промышленных потребителей и 10% — для населения) (2).

Несмотря на то, что цены внутри страны ниже экспортных (на 34,7%), тем не менее, внутренняя цена на газ, выраженная через ППС (паритет покупательной способности валюты, который представляет из себя равновесную стоимость валюты одной страны, выраженную через валюту другой, в том случае, если бы не было никаких трансграничных расходов (протекционизма, ограничений свободы передвижения капитала и валют, таможенных пошлин и т.п.)), сравнялась с среднеевропейской (3).

На сегодняшний день при ценообразовании на рынке электроэнергии, гидро- и атомная генерация не участвуют в формировании цены, а значит, цена на электроэнергию зависит только от тепловой генерации. То есть, опять же, от цен на природный газ и на уголь. А цены на уголь, как уже было отмечено, зависят от цен на газ (4).

Из всего вышесказанного следует, что рост стоимости на природные энергоносители приведет либо к сокращению выпускаемой продукции, что повлечет а собой упадок промышленной базы страны и, как следствие, к перекупке российских заводов зарубежными инвесторами, либо к удорожанию продукции, что сделает ее неконкурентоспособной на мировом рынке и так же повлечет за собой банкротство предприятия.

Объем образования муниципальных отходов в России составляет, по оценкам Research.Techart, 40 млн тонн. Потенциал переработки оценивается в 14 млн тонн, но, несмотря на это, в настоящее время 90% или более 35 млн тонн отходов вывозится на свалки и полигоны. Утилизируется не более 10% твердых бытовых отходов (далее — ТБО), из которых около 3% сжигается и 7% — поступает на промышленную переработку (5 — 7).

Построение эффективной системы управления твердыми бытовыми отходами (является решением комплексной задачи, которая направлена на минимизацию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ на всех стадиях обращения с отходам, максимальное извлечение ценных фракций из отходов и вовлечение их на повторное использование, минимизацию объемов размещения неутилизируемых остатков ТБО (сокращение количества свалок,

полигонов), экологически безопасную переработку ТБО с извлечением имеющихся в отходах фракций, представляющих ресурсную ценность и обезвреживание компонентов ТБО, оптимизация движения материальных и информационных потоков на всех стадиях обращения с ТБО (8, 9).

Сложившаяся ситуация выводит на первое место вопрос о замене ископаемого источника энергии — природного газа — альтернативным топливом — твердое восстановленное топливо (англ. refused derived fuel -RDF), с целью сокращения доли стоимости топлива в себестоимости выпускаемой продукции.

Это помимо решения проблемы исходного ресурса, снизит нагрузку на существующие полигоны ТБО и решит проблему разрастания свалок. Так же в вопросе размещения производства ключевую роль играет наличие потребителя. В цепочке ТБО — RDF — Потребитель должна быть снижена транспортная составляющая. В соответствии с этим мы предлагаем разместить производство RDF из ТБО мощностью 150 тыс. тонн в год на действующем полигоне города Волгограда. Готовое топливо RDF будет перевозиться грузовыми машинами на цементный завод ОАО «Серебряковцемент» на расстояние до 200 км. Это снижает транспортные расходы, как на транспортировку ресурса, так и готового RDF.

Современные технологии позволяют отобрать из общей массы поступающих смешанных городских ТБО от 35 до 50% вторичного сырья (а в случае «хорошего» морфологического состава ТБО до 65%) и решить задачи возврата для последующей переработки макулатуры, полимеров, пластиков, стекла, металлов, текстиля и других вторичных материалов (9).

Применение RDF для сжигания на цементных предприятиях может существенно уменьшить потребление первичных энергетических ресурсов (газа, мазута, угля) и снизить затраты на производство цемента. Чистая теплотворная способность RDF составляет 20 — 23 МДж/кг, альтернативного топлива из смешанных ТБО 13 МДж/кг, природного газа — 32-35 МДж/м .

Исходя из теплотворной способности материалов, 1. 7 кг RDF соответствует 1 м газа (10).

Таким образом, для экономии около 100 млн м3 природного газа необходимо примерно 200 000 тонн RDF. С экономической точки зрения это будет выглядеть следующим образом. Как правило, RDF может заменить первичный вид ископаемого топлива, используемого на цементных заводах, на 15 — 20%. Однако, существуют предприятия, использующие до 70% RDF (в Великобритании на заводе «Южная Ферриба» , принадлежащему мексиканской компании Cemex, был достигнут показатель в 100%) в технологии производства. При средней стоимости природного газа за 1 м3 затраты на него составят около 400 млн. руб, в то время как на RDF до 300 млн. руб.

Читайте так же:
Раствор марка 150 норма цемента

Таким образом, использование RDF на предприятии ОАО «Себряковцемент» позволит сэкономить, в среднем, 100 — 200 млн. руб при эквивалентном количестве использования топлива и неизменном количестве выпускаемой продукции.

«Себряковцемент» потребляет 590 млн м газа в год (по данным на 2013 год), тогда, с учетом запуска технологической линии сухого способа производства и частичной замены первичных энергоресурсов, возможно экономия 270 млн м газа в год, что в денежном эквиваленте составит 1,08 млрд. рублей. Кроме снижения расхода природного газа, использование данного вида альтернативного топлива это уменьшит эмиссию вредных газов на 20 — 30%.

Переход на альтернативные источники энергии дает возможность получить экономию на энергоносителях и уменьшить зависимость производства от их поставок. Технологии и оборудование для подготовки ТБО в России должны отличаться от принятых в Европе. Это связано с различием в морфологическом составе ТБО в России и странах ЕС. Литература:

1. Кожевников Е. В., Кожевников В. И. Региональное управление потоками твердых бытовых отходов (Текст) // Техника и технология, 2004. — № 3(3). — С. 51-55.

2. Природный газ в топливно-энергетическом балансе России (Электронный ресурс). — Режим доступа: http://dolgikh.com/index/0-63 (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз. рус.

3. Закрытое акционерное общество «Научно-испытательный центр «Гипроцемент-Наука» . Альтернативное топливо и его применение при производстве цемента (Электронный ресурс). — Режим доступа: http://www.giprocement.ru/about/articles.html/p=6 (доступ свободный) -Загл. с экрана. — Яз. рус.

4. M.D. Bovea, V. Ibáñez-Forés, A. Gallardo, F.J. Colomer-Mendoza Environmental assessment of alternative municipal solid waste management strategies. A Spanish case study (article) // Waste Management 30, 2010. — № 11- p. 2383-2395

5. Волынкина, Е. П. Утилизация, переработка и захоронение бытовых отходов (Принципы и методы комплексного управления твердыми бытовыми отходами) (Текст): Учебное пособие / Е. П. Волынкина;
под ред. В.В. Сенкуса. — Новокузнецк: НФИ КемГУ, 2003. — 117 с.

6. J. Fellner, H. Rechberger Abundance of 14C in biomass fractions of wastes and solid recovered fuels // Waste Management 29, 2009 — р. 1495

7. Минаева В.П. Совершенствование управления твердыми бытовыми отходами в регионе (на примере Самарской области) (Текст) : автореф. дисс. канд. экон. наук.: 08. 00. 05. — Самара, 2004. — 19 с.

8. Миранюк, В.П., Циплаков В.Ю. Методика создания и функционирования системы обращения с твердыми муниципальными отходами на муниципальном уровне (Электронный ресурс) // «Инженерный вестник Дона» , 2012, №1.

Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/ archive/n1y2012/729 (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз. рус.

9. Кондратенко, Т.О. Оценка воздействия строительного производства на окружающую среду (Электронный ресурс) // «Инженерный вестник Дона» , 2012, №4 (ч.2). — Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1298(доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз. рус.

10. Шубин, В.И. Повышение эффективности работы вращающихся печей / В. И. Шубин, Н. С. Мирингов, M. JI. Быховский (Текст) // Цемент, 1972. — № 5. — С. 6 — 7.

Топливо применяемое в металлургии

Для получения металла из руд и его переработки в металлургической промышленности и других отраслях производства используют твердое, жидкое и газообразное топливо.

В качестве твердого топлива применяют каменноугольный кокс, древесный и каменный угли, антрацит и термоантрацит.

Коксом называется продукт спекания смеси коксующихся углей, получаемый при удалении из них летучих веществ. Спекание производится без доступа воздуха в специальных коксовальных печах, где угольная смесь нагревается до 950—1000°С. Время коксования колеблется в пределах от 14 до 20 час.

Для получения кокса применяют каменные угли с различными содержаниями летучих веществ. В зависимости от их содержания угли подразделяются на жирные, полужирные и тощие.

Подготовка угля для коксования заключается в измельчении до крупности зерна 2 мм, обогащении и смешивании. Измельчению подвергаются все угли, поступающие для коксования. Угли дробят в щековых дробилках, а затем размалывают в дезинтеграторах.

Обогащению подвергаются угли, содержащие большое количество золы (породы). Во время обогащения порода из угля удаляется. Процесс обогащения осуществляется различными способами: в отсадочных машинах, на сотрясательных и концентрационных столах и в минеральных суспензиях большой плотности.

В результате обогащения получается угольный концентрат, идущий на коксование. Промежуточный продукт с низким содержанием углерода используется на энергетические нужды, а хвосты поступают в отвал. Выход угольного концентрата в зависимости от состава угля и способов обогащения колеблется в пределах от 66 до 78%,

Выход кокса зависит от содержания летучих в угле и составляет 78—82% от веса угля.

Качество кокса определяется его химическим составом, физико-химическими и физико-механическими свойствами.

Химический состав кокса определяется:

а. Содержанием летучих, которых должно быть в пределах от 0,9 до 1,25%, Повышенное содержание летучих наблюдается в коксе с недопалом, т. е. с нескоксовавшимся углем. Недопал обладает малой прочностью и истирается.

б. Содержанием золы в коксе, которое колеблется в пределах от 8 до 12—14%. В отдельных случаях получают низкозольный кокс с содержанием золы 5—6% и высокозольный, с содержанием до 22%. В коксе всегда получают большее количество золы, чем в исходном угле, так как на тонну кокса расходуется угля около 1,2 т.

в. Содержанием серы в коксе, которое определяется главным образом ее количеством в коксующихся углях и находится в пределах от 0,5 до 2,0% и выше.

В углях сера бывает трех типов: пиритная, сульфатная и органическая. При обогащении и коксовании удаляется только частично пиритная и сульфатная сера, а органическая сера не удаляется. Поэтому, чем больше органической серы в углях, тем больше ее будет в коксе.

Читайте так же:
Размер частиц для цемента

г. Содержанием фосфора в коксе, которое обычно составляет от 0,01 до 0,05%. При производстве бессемеровских и специальных чугунов используют кокс с минимальным содержанием фосфора.

д. Содержанием влаги в коксе (от 2 до 6%). Крупные куски кокса содержат влаги 3,0—4,0%, а мелочь 10—15%. Повышенное содержание влаги в коксе искажает весовую характеристику его.

Физико-химические свойства кокса характеризуют реакционную способность, горючесть, температуру воспламенения и теплотворную способность.

Реакционной способностью кокса называется его способность вступать во взаимодействие с СО2 и образовывать окись углерода. Различные сорта кокса имеют различную реакционную способность, которая зависит от совершенства кристаллов графита и его пористости.

Горючестью называется скорость горения кокса, она зависит в основном от тех же факторов, что и реакционная способность. Температура воспламенения кокса находится в пределах от 600 до 750° С. Теплотворная способность кокса 6500—7500 ккал/кг.

Физико-механические свойства кокса определяются:

а) механической прочностью; б) термической стойкостью; в) ситовым составом и г) газопроницаемостью.

Под механической прочностью понимается способность противостоять истиранию, дроблению от ударов и раздавливанию. Чем прочнее кокс, тем меньше образуется мелочи в доменной печи, меньше будет сопротивление прохождению газов и больше фильтрация продуктов доменной плавки, стекающих в горн.

Кокс получают доменный и литейный. Доменный кокс в основном используется при получении чугуна в доменных печах, а литейный кокс отличается от доменного кокса более крупными кусками, меньшей пористостью и более низким содержанием серы.

Литейный кокс имеет пористость до 40%, содержание серы не свыше 1,5%, Доменный кокс выпускается с пористостью 45—55%. Содержание серы в нем допускается 2,0—2,5%.

Древесный уголь представляет собой продукт, получаемый при сухой перегонке древесины без доступа воздуха. Процесс перегонки дерева для получения древесного угля разбивается на четыре стадии: 1) нагрев дерева при температуре — 150°С, при которой происходит подсушка исходного материала; 2) нагрев от 150 до 280° С, при котором происходит медленное разложение древесины с выделением газов (СО2, CO) с примесью уксусной кислоты, метана и смолы, а из хвойных пород — скипидара; 3) при дальнейшем нагреве от 280 до 430° С происходит экзотермическое разложение древесины. Выделяющееся при этом тепло способствует обугливанию древесины; 4) нагрев свыше 400—480° С характеризуется дальнейшим выделением летучих. В газе возрастает содержание водорода за счет разложения углеводородов.

Первоначально древесный уголь получали в кучках. Куча выкладывается из поленьев дров, обмазывается снаружи глиной. В обмазке делается отверстие для доступа небольшого количества воздуха. Вверху в куче оставляется отверстие для отвода дыма. Теперь уголь получают в печах. Кучный уголь содержит меньше летучих и больше углерода.

Содержание золы в кучном древесном угле от 0,5 до 2,5% (в печном не больше 5%), фосфора — от 0,01 до 0,018%, сера почти отсутствует. Пористость угля колеблется от 73—85%. Теплотворная способность 6500—7500 ккал/кг. Насыпной вес 1 м3 угля; березового 175 кг, соснового 137 кг и елового 115 кг. Прочность угля невысокая.

Древесный уголь используется для получения чугуна специального назначения в доменных печах малого объема.

Каменный уголь является продуктом разложения древесины под слоем земли, накопившейся в отдаленные геологические эпохи. Каменные угли различных месторождений по своим физическим свойствам отличаются друг от друга. Они содержат от 29,4 до 70% углерода, летучих от 32 до 42%, золы от 10,1 до 23,6%. Теплотворная способность каменного угля колеблется в пределах от 2870 до 6430 ккал/кг.

Антрацит является одной из разновидностей каменного угля, с большим содержанием углерода — до 94% и меньшим содержанием летучих — до 3,5%. Теплотворная способность антрацита около 8000 ккал/кг. Однако антрацит при горении растрескивается и куски его рассыпаются, что является его недостатком.

Термоантрацит получают путем термической обработки антрацита в шахтных печах при температуре 1150°С с ограниченным доступом воздуха. Термоантрацит порист, прочен и не растрескивается при горении. Теплотворная способность термоантрацита до 8500 ккал/кг.

В виде жидкого топлива используют мазут и смолу в основном при плавке стали в мартеновских и нагревательных печах.

Мазутом называются остатки, получаемые после переработки нефти при получении бензина, керосина и различных масел. Мазут содержит 84-88% Сг, 10—12% Нг, 0,5—1,0% Nг+Оn. 0,5—3,5% Sp 0—10% Wp.

Для мартеновских печей применяется мазут с содержанием серы не больше 0,5%.

Теплотворная способность безводного мазута 8500— 10500 ккал/кг. Качество мазута определяют, учитывая его вязкость, температуру вспышки и температуру застывания. Перед сжиганием мазут предварительно подогревают или распыливают компрессорным воздухом в форсунках высокого давления.

Смола является побочным продуктом коксохимического производства, ее используют в качестве карбюризатора, т. е. для получения светящегося пламени при газовом отоплении мартеновских печей.

В качестве газообразного топлива применяют доменный, коксовальный, генераторный и природный газы.

Доменный газ. На заводах с полным металлургическим циклом доменного газа имеется большое количество, так как выход его составляет около 3800 м3/т кокса. Теплотворная способность около 1000 ккал/м3. Плотность газа около 1,3 кг/м3. В связи с незначительным содержанием в доменном газе углеводородов (0,2 CH4) он дает несветящееся пламя. Поэтому доменный газ используется в смеси с другими газами, свойства которых компенсируют его недостатки.

Коксовый газ получается при производстве кокса. Примерный состав газа 58,5% H2, 22,5% CH4, 8,2% CO, 2,2% CO2, 1,8% CmHn, 0,5% O2 и 6,3% N2. Теплотворная способность 3900 ккал/кг. Плотность 0,47 кг/нм3. В газе содержится серы от 5 до 20 г/м3. Содержание серы в газе, используемом в мартеновских печах, должно быть 2—3 г/м3, поэтому газ очищают от серы.

Коксовый газ применяется для мартеновских печей в холодном виде, т. е. без предварительного подогрева, необходимого для разложения метана, вследствие этого он горит несветящимся пламенем. Ввиду малой плотности газа при сжигании его факел стремится оторваться от поверхности ванны к своду печи. Для увеличения плотности коксовый газ используют в смеси с другими видами топлива, преимущественно с доменным газом или мазутом.

Читайте так же:
Цементная краска что это такое

Смешанный газ (коксовый и доменный) является в России основным видом топлива для мартеновских печей на тех заводах, где имеется полный металлургический цикл.

Теплотворная способность смешанного газа колеблется от 1800 до 2600 ккал/м3 и изменяется в процессе плавки от максимума (в период заливки и прогрева шихты) до минимума (в период доводки плавки). При смешивании 55% (объемн.) доменного и 45% (объемн.) коксового газа средняя теплотворная способность составляет около 2800 ккал/м3, при этом 78% химической энергии вносит коксовый и только 22% — доменный газ. Коксовый газ обогащает смесь тяжелыми углеводородами, при разложении которых в процессе нагрева в регенераторах, выделяется сажистый углерод, в результате чего образуется светящееся пламя.

При работе на смешанном газе используются достоинства каждого из компонентов и компенсируются недостатки, т. е. коксовый газ обеспечивает светимость пламени и повышает теплоту сгорания, а доменный газ повышает плотность и понижает содержание серы в смеси. В России до 70% стали выплавляют с использованием смешанного газа.

Генераторный газ раньше был основным видом топлива для мартеновских печей. В последнее десятилетие он вытесняется другими видами топлива. Генераторный газ получают в специальных устройствах — газогенераторах путем газификации антрацита, каменного угля, дров или торфа.

Теплота сгорания генераторного газа в зависимости от вида используемого для генерации топлива находится в пределах от 1215 до 1500 ккал/м3. Плотность от 1,1 до 1,13 кг/м3. Наиболее подходящим генераторным газом является газ, полученный из каменного угля. Преимуществом генераторного газа является то, что не требуется карбюризация его. Состав газа: 4,5—9,0% CO2, 11,0—17,5% H2, 24—29%’ CO, 2,3—3,0% CH4, 45,8—53,0% N2, 0,2% O2.

Природный газ. В последние годы в России открыты большие месторождения природного газа. Добыча природного газа в 1965 г. составит около 150 млрд. м3, превысив добычу 1958 г. в пять раз.

Природный газ различных месторождений нашей страны содержит 78—98% метана (CH4), 0,5—7,5% тяжелых углеводородов (CmHn) до 0,2% CO2, в основном до 1,5% N2 и другие составляющие.

Теплотворная способность природного газа составляет от 8000—8500 ккал/м3. Плотность 0,7—0,8 кг/м3. При сжигании холодного газа образуется слабосветящийся факел, так как в нем отсутствуют сажистые частицы углерода. Поэтому при использовании природного газа в мартеновских печах к нему добавляют мазут (20—40% по количеству тепла). Добавка мазута не только повышает светимость факела, но и утяжеляет его. При использовании одного природного газа для мартеновских печей его реформируют. Реформирование газа состоит в разложении углеводородов при нагреве его до 110° C без доступа воздуха и выдержке при этой температуре. Например, при выдержке в течение одной секунды разлагается до 40% метана.

Перспективы использования дополнительного топлива из твердых бытовых отходов при производстве цемента

Традиционно энергетическая утилизация ТБО осуществляется на подвижных колосниковых решетках специализированных мусоросжигательных заводов. Сейчас в Европейском союзе работает более 400 таких заводов, оборудование для них выпускается серийно. Недостатком, в частности, являются высокие капитальные затраты и необходимость утилизации образующегося золошлакового остатка.

Необработанные смешанные ТБО имеют теплотворную способность не выше 7-9 МДж/кг, представляют из себя смесь более 30 компонентов различной природы и свойств и непостоянны по своему составу. Известно, что в результате сортировки ТБО можно превратить в топливо стабильного состава, которое можно будет использовать в промышленности наряду с другими видами топлива. Топливо из ТБО в мире получило название RDF (англ. refuse derived fuel).

Использование RDF в качестве дополнительного топлива при производстве цемента, когда тепло от сжигания альтернативного топлива расходуется непосредственно в тепловом агрегате для протекания физико-химических процессов, а образующаяся зола входит естественным образом в состав готовой продукции (клинкера), с нашей точки зрения, представляет наибольший интерес. Цементная печь позволяет осуществить экологически безопасную утилизацию отходов, что обусловлено следующими обстоятельствами:

  1. высокая температура твердой фазы (до 1450 ∞ C) и газовой среды (до 2000 ∞ C); значительное время пребывания газов в горячей зоне (более 7 секунд при температуре выше 1200 ∞ C);
  2. щелочная среда материала в печи обеспечивает нейтрализацию токсичных веществ за счет взаимодействия с цементными сырьевыми материалами;
  3. практическая безотходность самой цементной технологии;
  4. наличие в печных установках эффективных пылеуловителей, что является основным залогом очистки выбросов от тяжелых металлов и диоксинов.

Утилизация топлива из ТБО в производстве цемента дает следующие преимущества:

1. Утилизация больших объемов ТБО, так как цементная печь требует для работы до 5 тонн RDF в час (40 000 тонн в год).

2. Снижение выбросов парниковых газов в глобальном масштабе за счет недопущения разложения ТБО на полигоне, с одной стороны, и замещения части традиционного топлива, с другой.

3. Термическая переработка ТБО выносится далеко за пределы населенного пункта и требует на порядок меньших капиталовложений по сравнению с традиционным сжиганием.

RDF с калорийностью около 15 МДж/кг позволяет заместить большую долю традиционного топлива в цементных печах [2, 3]. При мокром способе подготовки цементной шихты доля замещаемого цементного топлива составляет до 20%. При сухом способе подготовки шихты перед трубчатой вращающейся печью устанавливаются запечные теплообменники с декарбонизатором, где осуществляется нагрев и декарбонизация шихтыв потоке газов с температурой до 1000 ∞ C. В самой печи осуществляется только спекание с получением жидкой фазы. Разделение процесса получения цементного клинкера на два не случайно: большая часть тепла (около 60%) расходуется на процесс нагрева и декарбонизации. Эти процессы при огромном энергопотреблении не требует высоких температур и поэтому менее требовательны к калорийности топлива, поэтому декарбонизатор может работать полностью на RDF. Это позволяет увеличить общую долю использования RDF на цементном заводе до 60 % [3, 4].

Читайте так же:
Цемент для цементирования скважин

Задача «обогащения» ТБО заключается в увеличении содержания высококалорийных компонентов (пластик, резина, кожа, бумага) и в одновременном удалении экологически и технологически вредных, а также просто “балластных” для термической переработки компонентов: негорючие песок, стекло, кости, металл, хлорсодержащие пластики, электроника. Требования к RDF из ТБО, действующие в различных странах, представлены в табл. 1.

Таблица 1. Характеристика RDF на цементных заводах Швеции и Великобритании

Основным методом производства RDF является механический метод. Механический метод представляет собой комбинацию операций сепарации и дробления и позволяет получить качественное топливо за счет механического удаления нежелательных компонентов (влажной, зольной фракции, химических загрязнителей). В случае применения чистого механического метода необходимо удалить пищевые и растительные отходы, несущие в себе 90% влажности RDF.

В другом варианте механический метод комбинируется с методом сушки (до 15% влажности). Наиболее целесообразно применение биологической сушки (вариант аэробной механобиологической переработки). Разработаны процессы механобиологической сушки, специально направленные на подготовку коммунальных отходов к использованию в качестве топлива (Herhof, Ecodeco). Далее применяются опять же операции механической сепарации.

НПК «Механобр-техника» были проведены исследования по получению RDF на Санкт-Петербургском мусороперерабатывающем заводе МПБО-2. Сырьем для получения RDF являлись:

— несортированные ТБО жилого фонда, поступающие на завод МПБО-2;

— балласт, получаемый в результате очистки компоста — продукта механобиологического обезвреживания ТБО.

В качестве головного устройства для выделения калорийной фракции из отходов предложен инерционный грохот ГИС 61-М (рис.2), использующий технологии виброинерционной сепарации, и специально предназначенный для классификации смешанных бытовых отходов. Просеивающая поверхность инерционного грохота состоит из девяти каскадно расположенных друг над другом рядов самоочищающихся колосников консольного типа с общей площадью 10м 2 . Колосники формируют щель, размер которой можно подбирать в зависимости от целей сепарации.

Инерционный грохот, по сути, является более сложным аппаратом, нежели традиционные грохоты, так как несет также функцию сепарации по упругости (баллистической сепарации). Разделение происходит по признаку, противопоставляющему качественное вторсырье и влажную фракцию, загрязненную органикой. В верхний продукт попадают сухие и упругие – т.е. высококалорийные – фракции (сухие чистые пластиковые пакеты, бутылки ПЭТФ, прочий пластик, чистая макулатура). Пищевые отходы и другие влажные мягкие фракции проваливаются между колосниками в нижний продукт. Эффективность удаления влажной биоразлагаемой фракции в нижний продукт превышает 90%, что можно оценить, как очень высокую. Сужающаяся форма колосников, их каскадное расположение и резонирование во время работы – все это препятствует забиванию и способствует самоочистке просеивающей поверхности.

Рис.1. Инерционный грохот НПК «Механобр-техника» ГИС 61-М

Характеристики верхнего продукта грохочения грохота ГИС-61М при номинальной щели между колосниками 100 мм приведены в табл. 2. Итак, этот материал, полученный в результате одной операции обогащения, уже удовлетворяет требованиям к промышленному топливу из отходов. Средняя теплотворная способность полученного материала соответствует действующим в западных странах требованием к RDF. Влажность и зольность полученного топлива значительно меньше предельных, содержание серы не превышает 0,6%.

Полученный материал был подвергнут дроблению на ударно-роторном дезинтеграторе ДМВ 5х2, действующем по принципу высокоскоростной молотковой дробилки, и оборудованным вентилятором. В агрегате создаются условия для пневматической сепарации материала: легкие фракции разгружаются через циклон дезинтегратора, более тяжелые – из разгрузочного отверстия. Для полученных легкого и тяжелого продукта также были определены зольность, влажность и теплотворная способность.

Результаты показали, что пневматическая сепарация позволяет выделить небольшой по количеству высококалорийный легкий продукт, представленный преимущественно полиэтиленовой пленкой (не более 30% от поступающего на операцию материала). Такое малое извлечение полезного продукта не позволяет решить задачу утилизации значительной части ТБО и удовлетворить промышленную потребность цементных заводов. При этом существенная часть калорийных материалов попадает в тяжелую фракцию (резина, тяжелые пластики). При попытках добиться большего выхода калорийной фракции теряется избирательность разделения, пневматическая сепарация уже не оказывает однозначного влияния на улучшение свойств RDF.

Баллистическая сепарация также может привести к удалению из RDF вместе с тяжелыми негорючими фракциями упругих пластиков. При использовании в качестве дробильного оборудования высокоскоростных молотковых дробилок дальнейшее обогащение топливной фракции целесообразно осуществлять с помощью грохочения. После молотковой дробилки оставшиеся негорючие компоненты представлены мелкой тяжелой фракцией (отсев, измельченные в песок стекло и керамика), поэтому их легко удалить в нижний продукт с помощью барабанного грохота. Расчетные теплотехнические характеристики RDF, получаемого в результате использования схемы «инерционный грохот ГИС61-М – молотковая дробилка – барабанный грохот» приведены в таблице 2.

Таблица 2. Основные теплотехнические характеристики полученного топлива из отходов

НаименованиеТеплота сгорания низшая, МДж/кгВлажность, %Зольность на сухую массу, %
материал, полученный сортировкой на ГИС 61-М из балласта МПБО-215,112,014,4
RDF на основе балласта МПБО-2 (расчет)18,0-20,010,012,0-13,0
материал, полученный сортировкой на ГИС 61-М из ТКО15,410,610,5
RDF на основе ТКО (расчет)18,0-21,010,09,5-10,0

На сегодняшний день в Санкт-Петербурге запущена линия переработки ТБО с получением RDF, испытания которого на одном из цементных заводов Ленобласти дали положительные результаты. В ходе эксперимента за сутки сожжено 50 тонн RDF, при этом контролируемые показатели свидетельствуют об отсутствии негативного влияния на качество продукции, технологический процесс и выбросы в атмосферу.

Михайлова Н.В.
Научно-производственная корпорация «Механобр-техника», г. Санкт-Петербург

Феоктистов А.Ю.
Санкт-Петербургский государственный горный университет, г. Санкт-Петербург

Бернштейн Л.Г.
Научно-испытательный центр «Гипроцемент-Наука»

Цементная промышленность России. Анализ, тенденции, перспективы

Производство цемента в стране в 2006 году превысит прошлогодние показатели и, по прогнозам, составит не менее 9%, достигнув 53 млн тонн.

Правительственные программы говорят о том, что динамичный рост спроса на цемент продолжится в среднесрочной перспективе.

Читайте так же:
С чего изготовляют цемент

Сейчас в цементной промышленности России действует 50 заводов с проектной мощностью 69,2 млн т. Однако только 7 из них котируются на рынке (RTS-board).

К настоящему момента цементная промышленность уже является высоко концентрированной отраслью. Большинство крупных российских заводов сведены в холдинги. Вокруг немногих, оставшихся независимыми, разворачивается борьба за контроль.

Ключевыми игроками цементной промышленности в России являются холдинги «Евроцемент групп» (15 заводов) и «Сибирский цемент» (4 завода). Кроме того, есть ряд сильных региональных игроков: группа РАТМ (1 завод) «Парк-групп/Baring Vostok» (2 завода) и «Мордовцемент» (2 завода). Несколько российских заводов также контролируются иностранными инвесторами.

По оценкам специалистов холдинга «Евроцемент», ежегодные потребности в цементе в России составят 85-90 млн тонн к 2010 году. При этом за счет собственного производства даже при сохранении сегодняшних довольно высоких темпов роста объемов производства в России -выпуск цемента в России cоставит около 75 млн тонн. Соответственно, дефицит составит не менее 10 млн тонн в год. Это означает, что у российских заводов имеется существенный потенциал для роста производства.


Российская цементная отрасль имеет хорошие перспективы развития. В советское время страна была крупнейшим производителем цемента: с 1962 по 1990 годы она занимала первое место в мире по производству цемента, производя более 80 млн тонн цемента в год. И хотя в 90-е годы отрасль утратила свои позиции, с начала 2000 года дела серьезно пошли на поправку. Благодаря активному строительству, развернувшемуся в России, производство цемента выросло с 2000 года в 1.5 раза.

При этом спрос на продукцию цементных заводов продолжает устойчиво расти, и в среднесрочной перспективе он обгонит предложение. Стоит отметить, что цементная промышленность имеет циклический характер и зависит от активности строительства в стране. Россия сейчас находится на восходящем тренде цикла отрасли и в среднесрочной перспективе будет иметь высокие темпы роста объемов производства.

— Увеличение спроса на цемент служит сильным фактором поддержки роста компаний цементной отрасли
— Низкие тарифы на ключевое сырье для производства цемента — газ и уголь — увеличивают конкурентоспособность российских компаний и повышают рентабельность бизнеса в сравнении с мировыми конкурентами
— Отсутствие заменителей цемента. Низкая эластичность спроса позволяет компаниям поднимать цены на продукцию в ответ на рост себестоимости

— Непрозрачность предприятий цементной отрасли
— Хроническое недоинвестирование заводов
— Сильная зависимость от тарифов естественных монополий (60% себестоимости)
— Использование более затратного и энергоемкого мокрого способа производства цемента вместо более эффективного сухого, который практикуется в развитых странах
— Высокие транспортные издержки ограничивают экспансию компаний.

Отметим, что главной проблемой в получении инвестиций и ограничения потенциала роста является непрозрачность производителей цемента и отсутствие кредитной истории. До сих пор ни одно предприятие не отчитывается по стандартам МСФО, что затрудняет в целом оценку цементного бизнеса.

Стоит также отметить, что в России за последние 35 лет не было построено ни одного цементного завода. На существующих предприятиях высокий износ оборудования: в среднем по отрасли он составляет около 70%.

Цены на цемент, по данным Ассоциации строителей России, выросли более чем в 3.5 раза с 2000 года. При этом рост цен является скачкообразным. В 2004 году цены выросли на 47%, в 2005-м — еще на 50%. Рост объемов потребления цемента, несмотря на рост цен, свидетельствует об устойчивости спроса и о том, что альтернативы цементу на сегодняшний день нет. А это значит, что предприятия, производящие цемент, имеют хорошую базу для динамичного развития.

Заметим, что рост цен на цемент зачастую бывает скачкообразным и непрогнозируемым. Так, например, «Евроцемент» в прошлом году, купив несколько заводов, одномоментно поднял цены на цемент практически в два раза. Тот факт, что такой скачкообразный рост цен возможен, свидетельствует о высокой монополизации отрасли. Но это, в свою очередь, предоставляет дополнительные возможности для роста независимых производителей цемента: потребители как экономические рациональные субъекты рынка в этой ситуации будут искать альтернативные источники поставок по более низким ценам, и, таким образом, для независимых производителей появляется дополнительный потенциал для роста объемов продукции.

Тем не менее в росте цен на цемент есть и объективные причины. Главной проблемой для цементных предприятий является рост тарифов естественных монополий: их доля в структуре издержек составляет около 60%. Поэтому предприятия реагируют на любое повышение тарифов естественных монополий довольно чутко и в ответ вынуждены повышать цены.

По прогнозам предприятий, если сохранится та же динамика роста тарифов естественных монополий, как и в настоящее время, цена цемента вырастет на 120% к 2010 году, и, таким образом, российские цены сравняются со среднеевропейскими: тонна цемента будет стоить не менее $90. Если тарифы будут расти более быстрыми темпами или же увеличатся темпы строительства и спрос, цены на цемент легко перешагнут уровень в $100 за тонну. Повышение цен на цемент увеличит рентабельность цементного бизнеса и повысит объем его доходов. Это значит, что перспективы развития предприятий цементной промышленности выглядят вполне привлекательно.

Стоит также отметить, что, несмотря на динамичный рост объемов производства цемента, цементная промышленность еще не вышла на объемы производства, которые существовали в начале 90-х. Это значит, что мощности заводов все еще полностью не загружены, и, следовательно, цементные заводы сохраняют серьезный потенциал роста объемов выпуска даже при минимальных инвестициях в производство.

Доля России в мировом производстве цемента, на первый взгляд, невысока – чуть более 2%. Однако в мировом рейтинге стран-производителей Россия занимает шестое место, а по размеру установленных мощностей – пятое место.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector