Концепции цементного завода будущего

Вначале коротко о существующем техническом уровне цементного технологического оборудования с позиций требуемого уровня заводов будущего.

Цементные заводы Российской Федерации и СНГ, в том числе и строящиеся,- далеки от совершенства: дорогие в строительстве и эксплуатации, крайне неравномерно размещенные по стране, они имеют неоправданно большуюконцентрацию заводской мощности, оборудование громоздко, энергоемко, трудоемко в ремонте.

Создавая цементные заводы будущего без указанных недостатков, мы должны решать также гуманистические задачи: они не должны наносить вреда людям и природе, цемент должен быть доступен по стоимости всем и везде потому, что без него, особенно в труднодоступных местах Российской Федерации, невозможно подняться на более высокую ступень общественного развития и это может быть основной причиной уменьшения в них численности населения.

Другими словами новые заводы должны иметь лёгкие и эффективные в исполнении проекты с разными годовыми мощностями, их оборудование должно исполнять красивые, малоэнергоемкие процессы в автоматизированном и, все в большей мере — автоматическом режиме.

Несколько пояснений к сказанному:

1. Ныне на рынке предлагается оборудование только огромной производительности. Как известно, высокомощные заводы несут большое количество проблем: экономических, строительных, природоохранных, транспортных, кадровых , велико среднее расстояние доставки цемента и т.д. Такие заводы, наверное, нужны для развитых стран с небольшими территориями (Япония, Западная Европа, Китай), в РФ – вблизи крупных промышленных центров.
   Но применение заводов большой мощности не имеет смысла в местах с малой плотностью населения,например, в труднодоступных или отдалённых районах Восточной Сибири, Дальнего Востока, Заполярья. Огромный мир, в котором развивающиеся страны еще не имеют соответствующей инфраструктуры для эксплуатации мощных заводов, также остается без цемента.
   Указанные выше несовершенства существующего технологического оборудования связаны, главным образом, с выполнением им несовершенных, случайныхпроцессов.
2. Трубношаровая мельница (изобретена в девяностых годах XIX века) имеет неуправляемый процесс измельчения с большой долей случайности. Отсюда все беды: большая зона гранулометрии, низкийк.п.д. Мельница состоит, в основном, из деталей, работающих в условиях циклических нагрузок (а следовательно на усталостное разрушение) и быстроизнашивающихся деталей. Немного лучше с процессом измельчения в вертикальных тарельчатых мельницах (1925 года рождения), но большое аэродинамическое сопротивление, большая кратность рециркуляции, сложная механика, большая масса и другие недостатки, — сводят их достоинства на нет.
   3. В сепараторах центробежного действия – для главной операции – отсеивания готового продукта, очень мало (почти отсутствует) время, поэтому высок коэффициент рециркуляции, крайне отрицательно влияющий на процесс измельчения.
   4. В запечном теплообменнике (1932 год рождения) процесс теплоотдачи от газа-теплоносителя сырьевой муке также имеет существенную долю случайности (из-за неравномерности распределения зерен муки в газе-теплоносителе) и это приводит к их большим габаритам, увеличению стоимости и сроков строительства.5. Усреднение — важнейший процесс приготовления однородной сырьевой муки) имеет две стадии, и обе неэффективны, несмотря на дорогостоящее оборудование и силосные сооружения.Зададимся вопросом: разве возможно было в те давние годы, в которые не было еще теорий этих процессов, автоматических (и фантастических) средств управления составить современный технологический процесс?

Каковы же наши взгляды по заводам ближайшего будущего?

Цементная промышленность, как и биологический мир, должен иметь заводы различной годовой мощности. Для конкурентоспособности заводы малой и средней мощности, борясь за выживание, должны использовать новые процессы, а следовательно и соответствующее оборудование только высшего технического уровня, а также экономичные проектные решения.

Основные из них:
а) сырьевые и цементные мельницы должны выполнять процесс измельчения предопределённого действия (и, поэтому они будут малогабаритны при любой производительности) , выдавать продукцию, близкую к монофракционной, не иметь холостых затрат электроэнергии; иметь «острый» сепаратор; мельницы должны использовать такой же принцип измельчения, как и вертикальные мельницы, но без их многочисленных недостатков;
б) сущность процесса приготовления сырьевой муки подсказывает, что его надо вести с использованием закона больших чисел, используя при этом новые средства управления и известный способ ведения химсостава потока «по тенденции». При этом, необходимой однородности сырьевой смеси можно достигать одной стадией усреднения в специальных смесительных агрегатах;
г) при проектировании новых заводов необходимо максимально уменьшать материалоемкость, заменять объекты-долгострои быстромонтируемыми конструкциями. И здесь много резервов, главные из которых: уменьшение количества и объёмов фундаментов, раскрытие оборудования (как у печей), замена железобетонных силосов на металлические, горизонтальные с площадью опирания, достаточной для ликвидации фундаментов под ними и под силосных помещений.

Эти и другие направления усовершенствования позволят:

• изменить представления о проектных решениях для крупных цементных заводов и для реконструкции действующих как в строительстве, так и в эксплуатации. Частые повторения комплектов малых заводов позволит превносить в них последнее научно-техническое достижение, что будет непрерывно поддерживать их высочайший технический уровень.
• создать в относительно короткие сроки с помощью консорциума (созданием звена, связывающего науку и производство)заинтересованных предприятий сеть цементных мини-заводов и смягчить тем самым проблему оттока населения с востока Российской федерации.
• использовать малые заводы в качестве утилизаторов карбонатных и алюмосиликатных отходов.
• гибкость технологии дает возможность быстро переводить технологическую линию на производство высококачественных специальных видов цементов, не вырабатываемых крупными заводами.Строительство комплектно-блочным методом и эксплуатация автоматизированных цементных заводов будут подобны решению интересных инженерных задач.

Заводы по производству разработанного вяжущего КЦНВ, например, даже средней мощности (100-200 тысяч тонн цемента в год), запроектированные с использованием таких решений, будут иметь удельную стоимость не более четвертой от существующей, срок строительства – до 9месяцев, окупаемость – до 2 лет.

Распространено мнение, что цементные заводы малой мощности — нерентабельны. Это соответствует действительности, если применять технологическое оборудование, подобное существующему.Во многом приведенные улучшения основных показателей предлагаемых цементных заводов являются результатом их оснащения новым малоэнергоёмким технологическим оборудованием, отсутствия над ними дорогостоящих зданий, установки горизонтальных быстромонтируемых силосов, компактности генерального плана, гибкости технологического процесса, наличия АСУ ТП. Все это превращает трудоемкую проблему создания нового завода в быстрое решение интересной технической задачи.

Эффективность наших цементных заводов в целом (по сравнению даже с проектируемыми) можно охарактеризовать улучшением следующих обобщающих удельных показателей:

• удельная материалоёмкость строительства (кг/т. цем. в год) – уменьшается в 3,5 и более раз;
• удельные капиталовложения ($/т. цем. в год) – уменьшается в 3 раза;
• себестоимость (руб./т. цем) – уменьшается в 1,5 раза;

  Существует, по меньшей мере, пять веских обстоятельств для положительного решения о строительстве цементного завода малой и средней мощности:

1. ограниченные финансовые возможности для строительства мощногоцементного завода или отсутствие надобности в нём из-за малой плотности населения;
2. наличие благоприятных условий для получения большой прибыли, а именно: близость отвалов вторичных материалов, годных к использованию в качестве сырьевых материалов: доменного шлака, отходов известняка, мела, фильтрационных остатков CaCO3 от сахарного производства, золы ТЭС;
3. необходимость производства цемента в отдаленных, окраинных или труднодоступных районах, на Крайнем Севере, в которых сопоставимы стоимости: доставки цемента и его выпуска в этом же месте потребления (нужно также учитывать большие потери качества цемента при дальних перевозках);
4. необходимость организации производства цемента в короткие сроки в районах большого разрушения после природных катаклизмов, военных действий, социальной напряженности из-за безработицы и т.п.;
5. необходимость производства специальных видов цемента, т.к. заводы большой мощности не могут в принципе совмещать производство рядовых и специальных видов цемента, таких как тампонажные, высокопрочные и быстросхватывающиеся, расширяющиеся и напрягающие, декоративные, и др.;

При принятии решения о строительстве предприятия необходимо также иметь в виду, что заводы малой и средней мощности, по сравнению с традиционными проектами, имеютважные достоинства при их строительстве и эксплуатации:

• сроки возведения можно сократить до 4 — 7 месяцев, т.к. становится реальным применение комплектно-блочного метода строительства (завод-изготовитель производит завод в виде транспортабельных блоков, в которых оборудование и металлоконструкции совмещены).
• удельные капитальные вложения при грамотном проекте, предлагаемом нами малогабаритном оборудовании, относительно небольших затратах на привязку (малая площадь, заниженные требования по ресурсам) составляют 15% от принятых (~ 70…100 долларов./т.цем.);
• в качестве сырья можно использовать месторождения с малыми запасами или относительно дешевые отходы (карбонатные, алюмосиликатные), коих, например, у металлургов накоплены огромные запасы. Прибавьте экономии топлива (расход теплоносителя только на сушку минерального наполнителя), электроэнергии (за счет малоэнергоемких мельниц) и Вы увидите значение себестоимости не выше 50-60% от существующих. Именно поэтому окупаемость первоначальных затрат на создание миницемзавода будет составлять 1,5 — 2 года.
• малый радиус развозки цемента от заводов малой мощности позволит исключить бессмысленные затраты на транспорт, а небольшие объемы отходящих газов – гарантия соблюдения санитарных норм (конечно, при использовании современных рукавных и электрофильтров).
• проект может предусматривать самофинансирование окончания строительства за счет первоочередного пуска помольного участка для производства, например, шлакопортландцемента, молотого мела, строительных гипса и сухих смесей, порошкообразной извести.

Таков, по нашему мнению, самый короткий путь к внедрению результатов науки и достижения инновационного общества, в котором дорога к последующим поколениям цементных заводов будет с каждым разом короче.

Мы – создатели нового технологического оборудования высшего технического уровня, авторы проектов современных эффективных цементных производств вяжущих материалов малой и средней мощности.

Наши услуги:

1. Выбор площадки под строительство
2. Предпроектные работы
3. Разработка Проектов и (или) технологической рабочей документации (с выдачей заданий смежным частям проекта), АСУ ТП. Разработка, при необходимости, конструкторской документации по оборудованию
4. Выбор заводов — изготовителей основного и вспомогательного оборудования
5. Авторский надзор за изготовлением и монтажом оборудования
6. Разработка эксплуатационной документации
7. Обучение кадров
8. Пуско-наладочные работы оборудования и технологического процесса
9. Освоение проектной мощности
10. Инженерное сопровождение оптимизации ассортимента продукции, решение технологических вопросов увеличения производительности и повышения качества

Наименование основных этапов предварительных работ до поставки и ввода в эксплуатацию оборудования:

— Выезд нашей группы на объекты Заказчика для определения места строительства завода по производству КЦНВ, активного минерального порошка или активной минеральной добавки.

— Проведение анализа по проектированию составов КЦНВ, активного минерального порошка и активной минеральной добавки к вяжущим и бетонам.

— Разработка технологической схемы производства КЦНВ, активного минерального порошка и активной минеральной добавки с учетом имеющихся площадей у Заказчика.- Разработка целевых составов КЦНВ, активного минерального порошка и активной минеральной добавки к вяжущим и бетонам для конкретных задач заказчика исходя из потребностей рынка региона Заказчика. — Лабораторные и полупромышленные испытания физико-механических свойств образцов КЦНВ, активного минерального порошка и активной минеральной добавки.

— Разработка нормативных документов технических условий, технологических регламентов, рекомендаций для применения КЦНВ- Разработка научно-технического отчета по проделанной работе