CC BY
50УДК 504.06:006.35:666.3
А.И. ЗАХАРОВ, канд. техн. наук, Т.В. ГУСЕВА, д-р техн. наук,
М.А. ВАРТАНЯН, канд. техн. наук, Я.П. МОЛЧАНОВА, канд. техн. наук,
Е.М. АВЕРОЧКИН, инженер (eugene75@mail.ru), Российский химико-технологический
университет им. Д.И. Менделеева; С.В. КАСТРИЦКАЯ, главный технолог,
ОАО «Нефрит-Керамика» (г. Никольское, Ленинградская обл.)
Совершенствование энергоэффективности производства керамической плитки: сравнительный анализ отечественного и зарубежного опыта
Строительная индустрия всегда выступала как индикатор развития экономики. Увеличение темпов строительства служит одним из показателей роста благосостояния граждан, успешного развития экономики, а также инфраструктуры государства. Прогнозируя скорое преодоление докризисных рубежей в строительной индустрии, эксперты связывают рост производства не только с увеличением темпов ввода объектов жилищного строительства, но и со значительными финансовыми вложениями в создание инфраструктуры мегапроектов, таких как проведение крупных международных спортивных мероприятий в 2014 и 2018 гг.
Между тем следует признать, что отечественная промышленность строительных материалов не смогла полностью использовать возможности модернизации производства в 2005—2007 гг., когда спрос на продукцию и объемы потребления были наиболее высокими. Энергоемкое производство керамических строительных материалов требует значительных вложений в реконструкцию производства с целью повышения его энергоэффективности. При этом речь идет прежде всего об установке нового оборудования, определяющего потребление энергии в производстве: печей, сушилок, линий массоподготовки, обработки и транспортировки полуфабрикатов и продукции.
Отсутствие реальной конкуренции в условиях дефицита строительного кирпича при высоких темпах жилищного строительства, а также относительно низкие цены на энергоносители привели к тому, что многие кирпичные заводы средней и малой мощности продолжают работать на изношенном оборудовании и производить рядовой кирпич стандартного формата невысокого качества. Появление в последние годы крупных современных предприятий отечественных и иностранных компаний и модернизация части работающих заводов не внесли существенного изменения в отрасль в целом, так же как и заметное увеличение выпуска крупноформатных блоков. Более 70% кирпича выпускается на заводах с производительностью менее 30 млн шт. усл. кирп./г., и большинство из этих заводов нуждаются в модернизации [1].
Производство керамической плитки, напротив, уже в СССР отличалось высоким уровнем автоматизации. Эта подотрасль преодолела период стагнации и банкротства ряда предприятий, практически полностью перевооружившись. В различных сегментах рынка плитки конкурируют как отечественные, так и иностранные производители, в том числе и те, которые открыли промышленные площадки в нашей стране [2—3]. Похожая ситуация наблюдается и в производстве санитарно-технической керамики.
Вступление России во Всемирную торговую организацию привело к возникновению двух существенных угроз: обострению конкуренции из-за снижения таможенных пошлин и повышению тарифов на энергоносители. Невысокие таможенные пошлины на ввоз стройматериалов массового спроса (до 5%) вряд ли повлекут за собой резкие изменения. Но пошлины на строительные керамические изделия составляют 15—20%, и их значительное снижение может привести к возрастанию доли импортной продукции на отечественном рынке. Кроме того, успешное развитие логистических схем позволяет преодолеть проблему большого транспортного плеча; время, когда выгодным считали лишь размещение заводов по выпуску строительных материалов из керамики вблизи крупных центров потребления, ушло в прошлое. В ряде регионов современные логистические решения приводят к усилению конкурентных позиций китайских производителей. Вероятно также ужесточение конкуренции в области продукции премиум-класса, в производстве которой традиционно лидируют иностранные компании.
Отметим, что рост цен на энергию, во-первых, неизбежен, а во-вторых, может характеризоваться более высокими темпами, чем ожидалось в последние три-четыре года.
Несмотря на то что Россия в течение последних двадцати лет ориентируется на западные стандарты качества продукции (например, ISO 13006:2012 Ceramic tiles — Definitions, classification, characteristics and marking), а крупные предприятия проектируют и производят продукцию в соответствии с требованиями систем менеджмента качества, мнение об отставании отечественных компаний от зарубежных остается весьма распространенным.
В рамках ряда проектов был выполнен сравнительный анализ подходов к повышению энергоэффективности производства керамической плитки, распространенных в России и государствах — членах Европейского союза (ЕС). Информационную базу данных ЕС составили материалы повсеместно используемого в ЕС и начинающего получать распространение в России справочного документа по наилучшим доступным технологиям (НДТ) производства изделий из керамики [4], а также ряда международных практических руководств по повышению энергоэффективности и сокращению выбросов парниковых газов в производстве керамических изделий [5—7].
Изучение отечественного опыта производства строительных керамических материалов показывает, что наиболее существенным фактором, определяющим отличия российских технологических и технических решений от тех, что применяются в ЕС, является климат. Погодные условия сказываются на особенностях добычи, транспортировки и переработки сырья. При этом возрастают
научно-технический и производственный журнал
август 2013
41
Рис. 1. Удельные затраты энергии при производстве облицовочной керамической плитки за период 2006-2011 гг.
также затраты на отопление основных производственных цехов. Особенно ярко проявляется эта зависимость для заводов по выпуску керамического кирпича, работающих на местном сырье. Предприятия, производящие плитку и использующие в основном привозное сырье (огнеупорные глины и каолины, полевошпатные концентраты и др.), меньше зависят от местных условий.
Следует отметить, что весьма часто решающими оказываются не столько технологические и технические, сколько управленческие причины значительных энергозатрат, которые могут быть снижены за счет комплексного внедрения новых схем организации производства, контроля расхода тепла и электроэнергии, модернизации работы котельной, планового ремонта оборудования [8, 9]. Авторы статьи обсуждали эти вопросы с представителями многих российских предприятий, выпускающих керамическую плитку, а также рассматривали перспективы распространения систем энергоменеджмента и их отдельных инструментов, проводили сравнительный анализ показателей энергоэффективности производства. Все предоставленные российскими предприятиями материалы были учтены при разработке проекта национального стандарта. Авторы статьи искренне признательны руководителям ОАО «Нефрит-керамика», которые не только выразили готовность стать пилотной площадкой разработки стандарта «Ресурсосбережение. Производство керамической плитки. Руководство по применению НДТ для повышения энергоэффективности и экологической результативности», но и предоставили реальные производственные показатели для открытого обсуждения на страницах научного издания.
Энергопотребление в производстве керамической плитки складывается из затрат тепловой энергии и электроэнергии. Тепловая энергия расходуется на высокотемпературный обжиг, для многих видов плитки двух-трехкратный, распылительную сушку и отопление предприятия. Электроэнергия потребляется при работе вентиляторов печей, сушилок, циклонов и рукавных фильтров, насосов и двигателей механического оборудования для помола, прессования, транспортировки, декорирования и сортировки полуфабрикатов и продукции. Отдельная статья затрат электроэнергии — это освещение производственных помещений. Обычно на сушку и обжиг приходится более 50% всех энергозатрат, поэтому возможности сокращения энергопотребления связаны прежде всего с эффективностью работы теплового оборудования и, следовательно, с экономией расхода газа [10].
На рис. 1 представлены удельные затраты энергии, приведенные к 1 т продукции. Такая размерность по-
Рис. 2. Объем выпуска продукции предприятия в 2006-2011 гг.
зволяет учитывать толщину плитки, которая зависит от вида изделий и изменяется в довольно широких пределах (от 3 до более 10 мм).
Данные рис. 1 показывают, что предприятию удается планомерно снижать удельные энергозатраты, несмотря на значительные колебания объема выпуска продукции, от 5,7 млн м2 в 2009 г. в разгар кризиса до 6,9 млн м2 в предкризисный 2007 г. (рис. 2). Наибольшие энергозатраты, безусловно, связаны с высокотемпературным обжигом в конвейерных печах. Ввод в строй в 2007 г. печи Siti (взамен печи 1012 А) позволил сократить расход тепловой энергии на 7% при увеличении объема производства более чем на 25%. Замена второй печи 1012 А в 2008 г. на печь Sacmi позволила добиться экономии в 9%. Следующим существенным фактором снижения энергозатрат стала ликвидация в 2009 г. фриттоварочного отделения, что привело к уменьшению потребления тепловой энергии на 6%.
При сравнении приведенных выше показателей удельных затрат энергии с показателями, которые предложено включить в разрабатываемый национальный стандарт (для облицовочной плитки 5,92—7,3 ГДж/кг) можно сделать вывод, что данное предприятие практически достигло в 2009—2010 гг. рекомендуемых норм. Отметим, что эти показатели весьма близки к тем, которые считаются лучшими и для производителей керамической плитки в государствах — членах ЕС (6—6,5 ГДж/кг) [4, 6].
Необходимо отметить, что отечественные предприятия по производству керамической плитки имеют существенные резервы снижения энергопотребления, связанные с оптимизацией вида выпускаемой плитки и совершенствованием способов подготовки сырья и термообработки. Сравнительный анализ нескольких заводов Бразилии свидетельствует о том, что средние значения энергопотребления составляют 4,5 и 2,65 ГДж/т соответственно для мокрого и сухого способов подготовки сырья. Даже с учетом поправки на климатические условия разница существенная [11].
В настоящее время эффективное использование энергии является одним из приоритетов развития России. Значительное внимание вопросам энергоэффективности в строительном секторе уделено в системах добровольной сертификации объектов недвижимости «Зеленые стандарты» Центра экологической сертификации и Национального объединения строителей (СДОС НОСТРОЙ). С 1 марта 2013 г. введен в действие ГОСТ Р 54954 2012 «Оценка соответствия. Экологические требования к объектам недвижимости». В рамках системы СДОС НОСТРОЙ предусмотрено проведение добровольной сертификации объектов строительной индустрии по параметрам НДТ. Правила сертификации предполагают, что заявители могут демонстрировать соответствие требованиям, установленным Справочными документами по НДТ в промышленности строительных
научно-технический и производственный журнал ф/рЦУГ/^^Ц^^ 42 август 2013 Ы *
материалов, а также международными, региональными, межгосударственными и национальными стандартами и отраслевыми практическими руководствами. В 2012 г. разработаны и утверждены правила сертификации, а также проведено обучение экспертов, которые смогут работать в органах по сертификации предприятий промышленности строительных материалов по параметрам НДТ [12].
Тем самым положено начало созданию цельной системы добровольной демонстрации и оценки соответствия предприятий строительной индустрии строгим требованиям энергоэффективности и экологической результативности.
Ключевые слова: энергоэффективность, энергопотребление, керамическая плитка, добровольные стандарты, системы сертификации.
Список литературы
1. Ашмарин Т.Д. Состояние и перспективы развития производственной базы керамических стеновых материалов в России // Строительные материалы. 2006. № 8. / Бизнес. С. 6.
2. Скороход Н.А. Производство керамической плитки в России: сырьевое обеспечение, факторы и тенденции развития // Альманах «Деловая слава России». 2008. № 2. С. 196-197.
3. Рынок керамической плитки и керамогранита. Маркетинговое исследование. М.: Агентство строительной информации. 2013. 276 с.
4. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC). Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency — Seville: Institute for Prospective Technological Studies, European IPPC Bureau, 2009 (Комплексное предупреждение и контроль загрязнений. Справочный документ по наилучшим доступ-
ным технологиям обеспечения энергоэффективности. 2009). Режим доступа: http://eippcb.jrc.es/ reference.
5. Manual on energy conservation measures in ceramic industry. New Delhi: Bureau of Energy Efficiency, 2010. 98 p.
6. Watari K., Nagaoka T., Sato K., Hotta Y. A strategy to reduce energy usage in ceramic fabrication: novel binders and related processing technology // Synthesiology — English Edition. 2009. Vol. 2. # 2. P. 132—141.
7. Methodology for the free allocation of emission allowances in the EU ETS post 2012. Sector report for the ceramics industry. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ec.europa.eu/clima/policies/ets/cap/ allocation/docs/bm_study-ceramics_en.pdf.
8. Захаров А.И., Бегак М.В., Гусева Т.В., Вартанян М.А. Перспективы повышения энергетической и экологической результативности производства изделий из керамики // Стекло и керамика. 2009. № 10. С. 19—25.
9. Energy efficiency in ceramics processing. Practical workbooks for industry. HITCHIN: Tangram Technology, 2007. 15 p.
10. Воликов А.Н., Шаврин В.И., Бируля В.Б. Энергоэффективность разработанной типовой секции туннельной печи // Современные проблемы науки и образования. Электронный научный журнал. 2012. № 5. Режим доступа: http://www.science-education. ru/105-6752.
11. Alves H.J., Melchiades F.G., Boschi A.O. Thermal Energy Consumption and CO2 Emissions in the Fabrication of Ceramic Tiles in Brazil. Ceramic Forum International: Ber. DKG 89, 2012. № 6—7. P. E46-E50.
12. Гусева Т.В., Молчанова Я.П., Панкина Г.В., Петро-сян Е.Р. Зеленые стандарты: современные методы экологического менеджмента в строительстве // Компетентность. 2012. № 8. С. 22—28.
МОДИФИЦИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ
НА РАСТВОРОЕЕТОННЫХ УЗЛАХ И СТРОЙПЛОЩАДКАХ
Реклама
АЛЬТЕРНАТИВА
сухим строительным смесям
Группа компаний «Единая Торговая Система»
Компания ETC предлагает строительным организациям поставку «ПРЕМИКСОВ» -предварительно смешанных химических компонентов сухих строительных смесей.
«ХИМИЯ» - наша, «МИНЕРАЛКА»-ваша.
Реальная экономия до
3 000
рублей
на тонну готовой продукции.
CJ научно-технический и производственный журнал
v.-Jy^Arb:® август 2013 43
