Эффективный обогрев на производстве бетона – сравниваем теплоносители.

Эффективный обогрев на производстве бетона – сравниваем теплоносители.

Тепло или тепловая энергия являются одним из определяющих факторов в производстве качественного товарного бетона и изделий из бетона и железобетона на современном производстве. В первую очередь это прогрев инертных материалов (песка, песчанно-гравийной смеси и щебней) в период низких температур, а также нагрев воды на затворение бетонной смеси и заправку автомиксеров.  Но не менее важен и процесс тепло-влажностной обработки (далее ТВО) при производстве бетонных и железобетонных изделий в пропарочных камерах различного типа. И в данном случае хотелось бы подчеркнуть, что в этом процессе важны обе его составляющие и тепло  и влажность.  А так же не стоит забывать и о поддержании комфортной температуры в помещениях, иначе говоря об отоплении.

Источником тепловой энергии служит топливо, которое сгорая (ну или по другому окисляясь)  и генерирует тепловую энергию в виде высокотемпературной смеси дымовых газов, которые непосредственно и нагревают что либо, передавая ему часть своей энергии (как правило это большая часть) и унося часть энергии в дымовую трубу – что является  потерями.

Итак, нам необходимо энергию содержащуюся в топливе (а это может быть природный газ, дизельное топливо или например, отработанное масло ит.д.) передать  потребителю. Однако напрямую это делать не удобно (например газовой горелкой греть песок или щебень), и для этого используется промежуточный теплоноситель – и в нашем случае это воздух,  пар или парогазовоздушная смесь.

Для решения этих задач существует несколько основных типов оборудования:

  • Агрегаты нагревающие и подающие горячий воздух
  • Паровые котлы имеющие на выходе насыщенный водяной пар
  • Тепло-генераторы  подающие  парогазовоздушную смесь

Для того что бы иметь возможность оценить все плюсы и минусы различных технологий необходимо вернуться к физике процессов происходящих при прогреве инертных материалов и других производственных процессах.

Горячий воздух производится  в теплогенераторах путем нагрева воздуха в теплообменниках.  Дымовые газы при этом отводятся в дымовую трубу. Потери при этом могут составлять до 10 – 20%. Горячий воздух подводится к потребителю по воздуховодам и тепло передается непосредственно от воздуха к обтекаемым им материалам. Происходит конвективный теплообмен, который является далеко не самый эффективным

Насыщенный пар производится в паровых котлах различных конструкций. Но главное, вне зависимости от конструкции котла, это нагрев воды до температуры парообразования (при заданном давлении), а затем передача энергии необходимой для фазового перехода воды в насыщенный водяной пар. Дымовые газы при этом отводятся в дымовую трубу. Потери при этом могут составлять более 10%.  Насыщенный пар может подаваться по трубам гораздо меньшего диаметра и с более высоким давлением, по сравнению с горячим воздухом. При контакте насыщенного пара и обтекаемых им материалов происходит как конвективный теплообмен, так и конденсация пара на материале с выделением существенного количества тепла (порядка 70%  тепловой энергии приходится на процесс парообразования или конденсации от общего количества энергии в насыщенном паре). Эти процессы гораздо более эффективны с точки зрения передачи тепла. При этом надо заметить, что сконденсировавшаяся  вода остается на поверхности материалов увлажняя их массу. Кроме этого надо отметить что температура  насыщенного пара прямо пропорционально зависит от его давления.

Парогазовоздушная смесь  по своей сути является продуктом удачно объединяющим все полезные качества как горячего воздуха так и насыщенного пара. Кроме этого,  парогазовоздушная смесь несет в себя практически все 100%  энергии полученной при сгорании топлива. Дымовые газы в этом процессе  не отводятся в дымовую трубу, а идут к потребителю. Потери при этом отсутствуют. Само название говорит,  что это смесь газов – продуктов сгорания топлива в избыточном количестве воздуха, остатка воздуха не участвующегов процессе горения (ну или если точнее так можно говорить лишь о кислороде  в воздухе) и водяного пара, образующегося  при впрыскинании воды в газовоздушный поток.  Именно это позволяет регулировать температуру и влажность парогазовоздушной смеси в широких пределах. Фактически на одном краю этого диапазона будет просто горячий воздух, смешанный с продуктами горения (проще говоря, с дымовыми газами),  а на другом краю насыщенный пар при определенном давлении. В стандартном варианте можно говорить о диапазоне вот 300 С до 80 С. Обычно тепло-генераторы для  производства парогазовоздушной смеси работают в диапазоне давлений не выше 0,5 бара, что выводит их из под внимания  органов технического надзора по давлению. В сравнении паровой котел выдает при давлении 0,5 бара насыщенный пар с температурой 111С.

Итак, что же получается в итоге:

Горячий воздух

+ нет увлажнения отогреваемых материалов

- большой диаметр трубопроводов

- узкий круг решаемых задач

Насыщенный пар

+ малый диаметр трубопроводов

+ высокая концентрация энергии в единице объема

- высокое увлажнения отогреваемых материалов

- высокая стоимость оборудования и высокие эксплуатационные расходы

Парогазовоздушная смесь 

+ практически 100% использование энергии топлива

+ возможность регулировать температуру и влажность при любом давлении

+ самый широкий круг решаемых задач

- трубопроводы среднего диаметра

Таким образом, получается что парогазовоздушная смесь  является наиболее универсальным инструментом позволяющая решать самый широкий круг задач в области производства товарного бетона, бетонных и железобетонных изделий. Средняя стоимость оборудования при широком круге решаемых задач - это тепло-генераторы парогазовоздушной смеси.