Встроенные цепные теплообменники и повышение эффективности работы вращающихся печей.

УДК 666.940:621.372.061

Журнал «Цемент», выпуск № 5 2001 год

В.Н. Шевченко, к.т.н., ООО ПФ «Аян», г. Тула

РЕФЕРАТ. В статье рассматривается проблема организации разработки цепных теплообменников цементных печей. Дан анализ современного состояния методов расчета цепных завес и предлагается рациональный подход к решению проблемы совершенствования цепных завес.
Производство цемента является одним из самых энергоемких производств и снижение затрат на производство цемента является весьма актуальным.

Распространенное мнение о целесообразности сухого способа производства цемента, как альтер¬нативного по кардинальному снижению энергозатрат, в настоящее время все-таки не имеет достаточных оснований, по крайней мере, для российских реалий, хотя бы в силу того, что средств для перехода на такой способ, как правило, нет, да и сам мокрый способ имеет ряд существенных преимуществ. При этом энергоресурсов для него вполне достаточно. Гораздо дешевле и эффективнее решать задачи по снижению расхода топлива и повышению производительности имеющегося оборудования. Снижение влажности шлама, утилизация тепла от корпуса печи и отходящих газов, модернизация холодильников, применение новых горелок и современных футеровок, внедрение новых или модернизация существующих внутрипечных теплообменников - вот далеко не полный перечень задач данного направления. Расчеты и накопленный опыт показывают, что, решая только их, можно повысить эффективность работы печей до 30%.

При всей многогранности технических и инженерных задач, наиболее простой и эффективной в современных условиях является модернизация цепных теплообменных завес. Цепные теплообменники, благодаря простоте, относительной дешевизне и возможности регулирования путем простого изменения навески, оказались наиболее практичными. Используя цепи, можно достичь значительных результатов.

Попытки разработать методики расчета цепных завес предпринимались в нашей стране неоднократно, но реальных результатов по повышению эффективности работы печных агрегатов они не дали.

Разработчиков цепных завес немного. Общие тенденции создания завес достаточно близки. За рубежом, в основном, используют статистические методы предварительного расчета, позволяющие выбрать основные параметры завесы к печи данного размера. После этого вносятся коррективы с учетом свойств шлама, характеристик цепей, запаса тяги и т.д. Однако здесь имеет место своеобразие взглядов и подходов к достижению желаемого результата. Огромное значение при этом имеет практический опыт тех специалистов, которые непосредственно занимаются этой работой. Следовательно, можно говорить о школах разработчиков цепных завес.

В России, в отличие от зарубежья, таких школ нет. Крупные производители цемента обычно имеют своего специалиста, деятель¬ность которого оценить объективно почти невозможно, а накопленный ими опыт обычно не распространяется за рамки данного пред¬приятия. Уровень потребности в их работе в свою очередь не выходит за рамки традиционно сложившегося.

Для серьезного решения вопроса нужны следующие объективные предпосылки. Во-первых, это потребность в модернизации цепных завес. Если принять во внимание, что современные завесы, как показывает реальная практика, способны обеспечить увеличение производительности печей на 10-20% и снижение удельного расхода топлива на 5-15%, то ответ на этот вопрос становится очевидным. Например, на одном из цементных предприятий на печи Ø 3,6x4x150 м с рекуператорами за счет рационализации навески было достигнуто снижение удельного расхода топлива на 9%, а производительность повышена на 13%. На другой печи Ø 5x150 м (другое предприятие) удельный расход топли¬ва был снижен на 16%, а производительность возросла на 25%. На печи Ø 4,5x4x150 м эти показатели были улучшены соответственно на 13% и 14%, а на печи Ø 5x185 м (третье предприятие) – на 14,5% и 19%.

Во-вторых, это наличие в России специалистов с четкими подходами к решению задач, с практическим и успешным опытом работы на печах разных типоразмеров. Ответ на этот вопрос также положителен. Такие специалисты есть, и они способны обеспечить успех, не уступающий достижениям иностранных специалистов, ибо приведенные выше примеры взяты именно из их практики.

В-третьих, это наличие российской базы по производству необходимых для модернизации цепной завесы элементов. Такая база в России также есть. Это, в частности, предприятия ООО «Метапласт» и ООО ПФ «Аян», способные выпускать в достаточном объеме цепи высокого качества и элементы их крепления практически любых конструкций. На этой базе может быть обеспечен любой проект модернизации конкретной печи или сразу нескольких печей.

Таким образом, основные предпосылки для повышения эффективности работы печных агрегатов есть. Попробуем вкратце ответить на вопрос о затратах и экономическом эффекте.

Во-первых, как показывают расчеты, основанные на ценах на продукцию и услуги, сложившиеся на российском рынке, затраты на разработку и реализацию проекта модернизации цепной завесы оказываются в 1,5-2 раза ниже, чем аналогичные услуги зарубежных фирм.

Во-вторых, часть этих затрат приходится на закупку элементов завесы, которую пред¬приятие так или иначе вынуждено вкладывать в их восстановление в период планового или иного ремонта печей.

В третьих, полученная от модернизации вы¬года в зависимости от уровня модернизации в течение сравнительно короткого времени может значительно перекрыть понесенные затраты.

Следовательно, модернизацией цепных завес в печах в целом заниматься целесообразно.

Рассмотрим еще вопрос о риске затрат на модернизацию. С целью его исключения ООО ПФ «Аян» предлагает работать по следующей схеме.

Исследование возможностей, разработка предложений (исходных пунктов возможного в дальнейшем проекта) на первом этапе производится за счет ПФ «Аян». Если таковые предприятием принимаются, составляется договор на модернизацию или реконструкцию завесы, а затем производятся необходимые работы по ее монтажу. Оплату монтажных работ и материальной части завесы производит предприятие, которое эти работы при желании может осуществлять и своими силами. Авторский надзор и руководство работами можно осуществлять либо за счет фирмы, либо за счет предприятия, либо на иных взаимно приемлемых условиях. Окончательный расчет с фирмой предприятие осуществляет после окончания всех работ и достижения предусмотренного договором эффекта.

Таким образом, цементное предприятие, фактически ничем не рискуя, на этапе производства работ финансирует почти лишь только ту их часть, которую оно профинансировало бы, проводя плановый или иной ремонт завесы, а окончательную оплату оно производит только по достижении оговоренного эффекта.

В заключение вернемся к вопросу о необходимости создания школы по разработке цепных завес. Анализ проведенной работы по созданию завес показывает, что многие достигнутые ранее методологические пред¬посылки в известных расчетных методиках (из которых часть еще по-прежнему не проверена практикой) либо не всегда подтверждаются, либо не всегда оправданы. Например, на одной из печей Ø 3,6x4x150 м вначале была цепная завеса «Оргпроектцемента» и при попытке поднять производительность до 29 т/час было намазано кольцо в зоне критической вязкости, что привело к остановке печи и необходимости корректировки завесы. После этого печь показала неустойчивую производительность до 29,5 т/час.

Отсюда видно, что, с одной стороны, возможности старых подходов к цепным завесам себя исчерпали. С другой, говорить, что в новых подходах уже все ясно, еще преждевременно. Во всяком случае, достаточное теоретическое обоснование в них пока отсутствует. Бесспорно лишь то, что имеющаяся в распоряжении российских разработчиков методическая база нуждается либо в переработке, либо, по меньшей мере, в существенном совершенствовании. Чтобы начать эту работу, одного энтузиазма теперь недостаточно. Для организации процесса разработки и внедрения современных теплообменных устройств (цепных завес) требуется специализация и вы деление его в отдельный сегмент технологии производства цемента с собственным финансированием.

С мнением автора ознакомлены достаточно известные специалисты в области технологии производства цемента. Автор выражает глубокую признательность и благодарность кандидату технических наук, Заслуженному строителю РФ В.Я. Островлянчику за положительную рецензию на статью.