Файл: Справочник понаилучшим доступным технологиям и т с 4 2 0 1 5.pdf

174 лагает и совершенствование практики учета и контроля, включая выбор, обоснование и организацию измерений ключевых параметров.
Особенности российского климата (в том числе и региональные) определяют до- статочно существенные отличия в потреблении энергии, необходимой для подготовки сырья, материалов, отопления производственных помещений, от показателей, харак- терных, например, для средиземноморских компаний, выпускающих керамические из- делия. Но для постановки обоснованных целей и задач в области повышения энер- гоэффективности производства необходимо четко знать и документировать распреде- ление потребления энергии на различные нужды.
В общем случае в состав СЭнМ входят следующие взаимосвязанные элементы:
- энергетическая политика;
- планирование (цели, задачи, мероприятия), программа СЭнМ;
- внедрение и функционирование, управление операциями;
- взаимодействие и обмен информацией;
- мотивация персонала;
- подготовка и обучение персонала;
- внутренний аудит СЭнМ;
- анализ и оценка СЭнМ руководством организации.
Действенность СЭнМ обеспечивается путем разработки, внедрения и соблюде- ния основных процедур, т. е. способов (в том числе документированных) осуществле- ния действия или процесса
В связи с тем, что воздействие предприятий по производству керамических из- делий в значительной степени обусловлено именно высокой энергоемкостью техноло- гических процессов, системы энергетического менеджмента могут стать как инструмен- тами повышения энергоэффективности, так и инструментами сокращения негативного воздействия на ОС. Такая позиция согласуется и с рекомендациями, применяемыми в этой отрасли и за рубежом.
7.2
Перспективные технологические и технические решения в
производстве изделий из керамики
7.2.1
Использование цифровых технологий для проектирования и
производства керамики
Под цифровыми технологиями понимают проектные и технологические операции с применением специальных компьютерных программ и оборудования.

175
Проектирование с использованием специальных компьютерных программ позво- ляет не только сократить цикл проектирования продукта, но избавиться от лишних тех- нологических операций (например, изготовление черновых моделей для изготовления формующей оснастки), экономит ресурсы за счет оптимизации формы заготовок и со- кращает количество брака.
Применение проектирования с использованием специальных компьютерных про- грамм особенно важно там, где идет речь о широком ассортименте продукции (произ- водство посуды), изготовлении массивных изделий (производство санитарно- технической керамики и огнеупоров) и высокотехнологичных дорогостоящих изделий
(производство специальных изделий технической керамики). В целом это отвечает за- даче модификации формы заготовок, упомянутой в разделах 3 и 5.
Цифровые технологии в виде программ и оборудования для быстрого прототи- пирования (использование фрезерных станков с ЧПУ и 3D-принтеров) позволяют изго- тавливать формовочную оснастку (модели, капы и формы), затрачивая меньше мате- риалов (гипса и пластмасс) и энергии.
Использование принтеров цифровой печати вместо декорирования способом шелкографии и ротационной печати (ротоколор и флексографии) позволит унифициро- вать выпуск продукции точно заданного цветового оттенка (без изменения оттенка про- дукции от партии к партии при нанесении дизайна шелкографией или ротоколором), исключить трудозатраты на приготовление и поддержание рабочих параметров мастик
(керамических красок для ротоколоров на основе полигликолей и искусственных краси- телей), повысить производительность участка декорирования и значительно улучшить качество (разрешение, цветовой спектр) наносимых дизайнов [162].
7.2.2
Применение трубчатых излучательных горелок
Уменьшение содержания водяного пара в топочных газах обычно приводит к снижению уровня выбросов связанного фтора, поскольку в основе его высвобождения из глинистых минералов лежит процесс пирогидролиза, протекающий при температуре выше 800 °C.
По результатам лабораторных исследований установлено, что снижение содер- жания влаги в атмосфере в печи действительно приводит к уменьшению выбросов HF и SO
x
На практике добиться снижения содержания влаги технически сложно по при- чине того, что вода является продуктом сгорания ископаемого топлива при обогреве печи. Избежать ее образования можно путем непрямого обогрева печи при помощи га- зовых трубчатых излучательных горелок.

176
Применяемые при производстве керамических изделий трубчатые излучатель- ные горелки изготавливают из карбида кремния с высокой теплопроводностью и стой- костью к термоудару в условиях резкого изменения температуры. В оборудованной та- кими горелками печи происходит непрямой нагрев изделий (за исключением зоны предподогрева), а факел горелки заключен в термостойкую трубку, где протекает сго- рание топлива. Перенос тепла от горелки происходит преимущественно за счет излу- чения, соответствующая энергия теплового потока находится в интервале 70–
120 кВт/м
2
Такие горелки могут найти применение при производстве керамической плитки, посуды, санитарно-технических изделий, технической керамики, однако масштабы про- изводства кирпича и огнеупоров слишком велики для их внедрения. По результатам проектных работ подобными горелками можно оснащать роликовые печи и печи с вы- катным подом, хотя для туннельных печей эта технология еще не опробована.
7.2.3
Применение горелок с низким выделением NO
x
Оксиды азота (NO, NO
2
) образуются при обжиге керамических изделий, в частно- сти огнеупоров, при температуре выше 1300 °C. Выбросы этих загрязняющих веществ можно свести к минимуму путем применения специальных горелок с пониженным вы- делением NO
x
, которые дают возможность снизить температуру пламени и тем самым уменьшить образование оксидов азота при горении и (до некоторой степени) из топли- ва. Снижение выделения NO
x достигается за счет подачи воздуха для понижения тем- пературы пламени или работы горелок в импульсном режиме. Применение таких горе- лок не создает дополнительную нагрузку на окружающую среду.
Возможность применения и производительность горелок с низким выделением
NO
x определяется рядом факторов, в частности предельной температурой обжига. Со- общается, что при температурах выше 1400 °C такие горелки недостаточно эффектив- ны. Кроме того, возможность применения таких горелок может ограничиваться требо- ваниями к качеству готовой продукции.
7.2.4
Применение сушил с контролируемой влажностью теплоносителя
Такие сушила, как правило, периодического действия (камерные). Данный спо- соб сушки основан на поддержании влажности воздуха в камере значительно ниже точки насыщения, благодаря чему происходит удаление влаги из заготовок без повы- шения температуры. Для сохранения эффекта водяной пар необходимо постоянно

177 удалять из камеры, чего обычно достигают путем пропускания воздуха через охлажда- емый конденсатор.
Подобные устройства должны быть полностью герметичными во избежание по- падания влажного воздуха извне и обычно оснащаются программируемыми устрой- ствами контроля влажности для оптимизации процесса. Они имеют ограниченный объ- ем, однако удобны для изделий из масс с повышенной чувствительностью к сушке, сложной формы и т. д. При использовании этого способа единственным видом эмиссий является вода в жидком состоянии. Данный способ многократно увеличивает продол- жительность сушки и не может быть применен при производстве строительной керами- ки.
Другой способ предполагает подачу насыщенного пара в туннельные сушила.
На протяжении таких паровых сушил появляются участки с различной влажностью воз- духа, что обеспечивает контролируемую сушку.
7.2.5
Применение туннельных печей с движущимся подом
Эти печи также служат для скоростного обжига и действуют по тому же принци- пу, что и роликовые (см. подраздел 2.1.3.7.2). Основное их отличие сводится к тому, что садку размещают на огнеупорных «тележках», двигающихся по проложенным вне рабочего пространства печи рельсам. В туннельных печах с движущимся подом можно обжигать изделия различной, в том числе неправильной, формы.
7.2.6
Сушка и обжиг СВЧ-излучением
Обжиг или спекание керамических заготовок — основные этапы технологическо- го процесса. Большая масса садки и использование крупных печных вагонеток затруд- няют перенос тепла в середину садки и вглубь заготовок (например, кирпича). Темпе- ратура на поверхности изделий оказывается выше, чем в центре заготовки или садки, и этот температурный градиент может привести к появлению термических напряжений и образованию брака.
Перспективы применения энергии СВЧ-колебаний для обжига были тщательно проанализированы специалистами государств — членов ЕС. В процессе такого обжига происходит непосредственный нагрев изделий, захватывающий их внутренние слои.
Во избежание избыточных потерь тепла на прогрев печи энергию СВЧ-колебаний при- меняли совместно с традиционными способами обогрева (газом, электроэнергией).
Перед полномасштабным внедрением СВЧ-обжига в производство необходимо решить ряд технических проблем, касающихся безопасности и сравнительно высокого

178 потребления электроэнергии. Тем не менее результаты проведенных экспериментов указывают на большое число возможных преимуществ применения этой технологии:
- понижение термических напряжений в процессе обжига;
- сокращение продолжительности обжига за счет существенного увеличения пропускной способности печи;
- уменьшение энергопотребления при обжиге, хотя при этом также снижается доля избыточного тепла, отводимого на сушку;
- уменьшение количества твердых отходов производства и величины технологи- ческих потерь;
- повышение качества продукции, в первую очередь ее механических свойств;
- более активное удаление связки (для огнеупоров);
- уменьшение выбросов за счет снижения энергопотребления и более высокого выхода годной продукции.
Энергия СВЧ-колебаний может найти применение и для сушки керамических за- готовок (см. подраздел 2.1.3.5). Достоинства и недостатки данного способа, перечис- ленные для обжига, сохраняются и при сушке изделий в микроволновых печах.
По результатам исследований, СВЧ-излучением можно сушить только тонкостенные изделия, для изделий сложной формы такая сушка неприменима.
7.2.7
Использование бессвинцовых глазурей для столового фарфора
высокого качества
Традиционно для производства столового фарфора высокого качества приме- няют преимущественно свинцовые глазури. К числу их достоинств можно отнести вы- сокое качество поверхности и простоту применения, в частности, благодаря характер- ной для таких глазурей плавкости и высокой смачивающей способности.
Производителями посуды разработаны составы бессвинцовых глазурей на осно- ве боросиликатов щелочных металлов, по качеству и свойствам не уступающие свин- цовым, что дает возможность уменьшить потребление оксида свинца. Данную техноло- гию применяют при производстве столового фарфора высокого качества. Ее примене- ние для производства полноцветных изделий с подглазурным рисунком пока невоз- можно либо требует дополнительных инвестиций.
Глазури наносят методом влажного распыления, используя суспензии со специ- ально подобранными реологическими свойствами. Сточные воды с узла глазурования
(излишки глазури, промывочные воды), а также глазурную пыль из сепаратора сухой очистки перерабатывают и подают в процесс вместе со свежей глазурью. Применение

179 замкнутого цикла дает возможность оптимизировать подачу глазури благодаря умень- шению потерь. Последующие процессы термообработки (сушка и обжиг) также могут быть скорректированы и оптимизированы для глазурей нового типа.
При нанесении простых рисунков дополнительный обжиг не требуется, их вжи- гают вместе с глазурью подглазурным способом. Сложные, цветные над- и внутригла- зурные рисунки вжигают отдельно.
При внедрении бессвинцовых глазурей повышается расход энергии на перера- ботку сточных вод с участка глазурования и извлечения глазурей. Использование ми- нимального количества вспомогательных веществ органической природы позволяет в значительной мере избежать выбросов органических веществ в процессе обжига.