Патент на изобретение №2334713

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области производства бетонных строительных смесей. Технический результат – снижение энергозатрат при высоком качестве бетонной смеси. В способе управления процессом приготовления бетонной смеси определяют эксергию приготовления бетонной смеси, равную сумме эксергий компонентов смеси, их перемешивания и ее транспортирования, сравнивают полученное значение с заданным для требуемой марки бетонной смеси и приводят в соответствие с заданным путем изменения эксергии транспортировки.

Изобретение относится к области производства бетонных строительных смесей (БС).

Известен способ получения бетонных смесей, включающий дозирование исходных компонентов и их перемешивание (см. «Новый завод по производству смесей для компаний» МС-Bauchemie-Russia – 3-я международная конференция, Санкт-Петербург, 2003 год, с.21-23).

Недостатком этого способа является высокая энергоемкость при низком качестве получаемых смесей.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ получения бетонных смесей, включающий транспортировку исходных материалов, приготовление цемента и последующее его перемешивание с карбонатным компонентом и добавками (см. «Строительные материалы» №5, 2002 год, с.19-22). Недостатком этого способа является высокая энергоемкость процесса и сложность управления.

Бетонные строительные смеси широко применяются во многих отраслях стройиндустрии и спрос на них постоянно растет. Качество, а также энергетические затраты на производство БС зависят от многих составляющих процесса производства, а именно от вида и свойств сырьевых компонентов, процесса их транспортировки, измельчения и перемешивания. Традиционно сырье для производства БС на заводы-изготовители в регионах доставляют преимущественно автомобильным транспортом. Этим же автотранспортом отгружают бетонную смесь потребителю. При расчете энергетических затрат по производству БС составляющая по расходу топлива при транспортировке очень существенна. Одним из решений снижения энергозатрат при сохранении высокого качества БС является изменение и подбор вида топлива. Для определения суммарных энергозатрат все составляющие, участвующие в процессе производства БС, выражают через эксергетические единицы, т.е. приводят к единому параметру измерения (см. Янтовский Е.И. «Потоки энергии и эксергии», Москва, «Наука», 1988 г., с.26-28, 82-87).

Цель изобретения – снижение энергозатрат при высоком качестве БС.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения БС измеряют физико-химические, физико-механические и эксергетические характеристики исходных сырьевых компонентов, таких как цемент, песок, щебень, добавки, и эксергию процессов транспортировки и перемешивания, затем определяют эксергию а получения бетонной смеси, равную сумме эксергий компонентов смеси, их перемешивания и ее транспортирования, сравнивают полученное значение с заданным для требуемой марки бетонной смеси, приводят в соответствие путем повышения эксергии транспортировки.

Способ осуществляется следующим образом. Для получения БС требуемого назначения определяют заданный вид и количество исходных компонентов, которые доставляют автомобильным транспортом к заводу-изготовителю бетонной смеси. Определяем физико-химические, физико-механические и эксергетические характеристики всех исходных компонентов. Определяем эксергию получения бетонной смеси и сравниваем полученное значение с заданным для требуемой марки бетонной смеси. При отклонении этого значения изменяем эксергию транспортирования путем замены вида топлива, например жидкого на газообразное. Значения эксергий топлива колеблются в пределах 13000-50000 кДж/кг топлива. При оценке использования различных видов топлива на автотранспорте необходимо исходить из условия, что сравниваемые топлива должны обеспечивать одинаковую интенсивность теплового воздействия, что позволяет сохранить одинаковую эффективность от их использования на конкретном технологическом переделе, и что расход альтернативного топлива должен иметь более низкую стоимость, чем расход первоначально используемого топлива, т.е.

Q₁E₁=Q₂E₂,

где E₁ и E₂ – эксергии оцениваемых видов топлива,

Q₁ и Q₂ – количество расходуемого топлива, необходимого для достижения одинаковой эффективности процесса от его использования в конкретном случае при переводе автотранспорта с бензина (б) на газ (г)

Q_бE_б=Q_гE_г.

Для условия Q_б=1, а Q_г˜1,3,

Q_г=Q_бE_б/Е или E_б=Q_г/Q_бE_г=1,3E_г.

Учитывая, что стоимость газообразного топлива ниже жидкого примерно в 2-2,5 раза, то за счет его использования снижаются Е_б энергозатраты всего процесса.

Пример осуществления способа.

Для осуществления способа по изобретению определяют заданный вид используемых компонентов и их содержание в бетонной смеси в соответствии с требуемой маркой любыми известными способами, например в соответствии с методикой подбора строительных смесей-бетонов, описанной в «Справочнике по бетонам и растворам» под редакцией Чехова А.П. и Сергеева А.М., Киев, Будiвельник, 1972 г., с.69, 108, 128, 165-176.

Определяют эксергию и расход исходных компонентов и эксергию процессов.

Е_ЦЕМ=0,1279000 кДж/кг; Е_ПЕС=0,277400 кДж/кг;

Е_ЩЕБ=0,530200 кДж/кг; Е_ДОБ=0,01272000 кДж/кг;

Е_ВОД=0,052100 кДж/кг;

Е_ПЕР=180 кДж/кг; Е_ТР=36 кДж/кг.

Определяем эксергию получаемой смеси:

Е=0,1279000 кДж/кг+0,277400 кДж/кг+0,530200 кДж/кг+0,01272000 кДж/кг+0,052100 кДж/кг+180 кДж/кг+36 кДж/кг=1606,4 кДж/кг.

Полученное значение эксергии сравниваем с заданной для данной марки бетонной смеси, если ее значение меньше заданной, то повышаем эксергию транспортирования, меняя вид топлива, например жидкое на газообразное.

Формула изобретения

Способ управления процессом приготовления бетонной смеси, включающий определение эксергии приготовления бетонной смеси – Е б.с, равной сумме эксергии компонентов смеси, их перемешивания, ее транспортирования, сравнение полученного значения с заданными для требуемой марки бетонной смеси, приведение в соответствие с ним, отличающийся тем, что осуществляют определение Е б.с. по формуле

Е б.с = а₁·Е_ЦЕМ + а₂·Е_ПЕС + а₃·Е_ЩЕБ + а₄·Е_ДОБ + а₅·Е_ВОД + b₁·Е_ПЕР + Е_ТР,

а₁-а₅ – расход компонентов – цемента, песка, щебня, добавки, воды соответственно;

Е_ЦЕМ – эксергия цемента;

Е_ПЕС – эксергия песка;

Е_ДОБ – эксергия добавки;

Е_ЩЕБ – эксергия щебня;

Е_ВОД – эксергия воды;

Е_ПЕР – эксергия перемешивания, определяемая как b₁·Э пер;

Э_ПЕР– удельный расход энергии;

Е_ТР – эксергия транспортирования, определяемая как Е_ТОП · Q_ТОП;

где Е_ТОП – эксергия вида топлива;

Q_ТОП – количество расходуемого топлива;

b₁ – коэффициент, учитывающий энергозатраты процесса,

а приведение Еб.с. в соответствие с заданным осуществляют путем изменения значения Е_ТР.