Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование цеха по производству гипсоволокнистых листов

МИНОБРНАУКИ РОССИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра строительных материалов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине “Технология отделочных материалов”

По теме: “Проектирование цеха по производству гипсоволокнистых листов”

Студент 4 курса

гр.830 ________________________________ Е.В. Бабинцева (дата, подпись)

Руководитель _________________________________ В.П. Сучков (дата, подпись, оценка)

Нижний Новгород – 2013

Содержание

Введение……………………………………………………………………….4

1 Характеристика выпускаемой продукции ………………………………..6

2 Характеристика сырьевых материалов ………………………………….10

3 Обоснование способа производства ……………………………………..13

4 Разработка технологической схемы производства ……………………..14

5 Режим работы цеха………………………………………………………...18

6 Производительность цеха…………………………………………………19

7 Расчет потребности цеха в сырье, материальный баланс……………….20

8 Подбор технологического оборудования………………………………...23

9 Схема оборудования в производстве ГВЛ……………………………….29

9 Выбор и расчет емкостей для сырьевых материалов и готовой

продукции……………………………………………………………………31

10 Выбор обеспыливающего оборудования……………………………….34

11 Расчет площадей складов………………………………………………..36

12 Контроль готовой продукции……………………………………………38

13 Расчет потребности воды и энергоресурсов……………………………40

14 Мероприятия по охране труда, технике безопасности и

промсанитарии ……………………………………………………………...42

Список используемой литературы………………………………………….44

Введение

Обеспечение строительства эффективными, ресурсосберегающими, экологически чистыми материалами и изделиями, изготовляемые по малозатратным, безотходным технологиям с максимальным использованием местного сырья и техногенных отходов – главная задача промышленности строительных материалов.

Один из путей успешного решения этой задачи – расширение применения в строительстве гипсовых материалов и изделий. Объясняется это их лёгкостью, малой тепло- и звукопроводностью, огнестойкостью, высокой декоративностью, комфортностью и экологичностью, а также высокой эффективностью, в частности, несложностью переработки сырья в вяжущие вещества с незначительным расходом топлива и энергии (в 4-5 раз меньше, чем при производстве портландцемента).

Наиболее эффективные направления применения гипсовых материалов:

- в наружных ограждающих конструкциях (гипсовый кирпич, камни, блоки, панели);

- панели для внутренних перегородок и основания под полы;

- сантехкабины, вентиляционные блоки и панели;

- сборные (перегородки, подвесные потолки и т.п.) и сборномонолитные (покрытия, полы);

- декоративные и акустические изделия, высокие эстетические свойства которых делают их незаменимыми при отделке интерьеров зданий различного назначения;

- шпатлевки, клеи, отделочные и штукатурные растворы из сухих гипсовых смесей, модифицированных различными химическими и минеральными добавками и т.д.

В данном проекте согласно заданию и в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51829-2001 разрабатывается производство одного из наиболее перспективных строительных материалов, имеющий высокие показатели по пожарной и экологической безопасности, обладающий высокими эстетическими свойствами, гипсоволокнистых листов.

1 Характеристики выпускаемой продукции

Листы изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р 51829-2001 «Листы гипсоволокнистые. Технические условия»

1.1 Листы гипсоволокнистые — листовые изделия, получаемые из гипсового вяжущего и целлюлозного волокна (в том числе распушенной макулатуры).

1.2 В соответствии с заданием производятся листы обычные (ГВЛ) – гипсоволокнистые листы, применяемые преимущественно для внутренней отделки зданий и помещений с сухим и нормальным влажностными режимами;

1.3 Продольные кромки листов по форме подразделяют на типы, приведенные на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 — Прямая кромка (ПК)

Рисунок 2 — Фальцевая кромка (ФК)

1.4 Номинальные размеры листов приведены в таблице 1.1. Предельные отклонения от номинальных размеров не должны быть более указанных в таблице 1.2.

Таблица 1.1 – Номинальные размеры гипсоволокнистых листов

Наименование показателя	Значение
Длина L	1500, 2000, 2500, 2700, 3000
Ширина В	500, 1000, 1200
Толщина s	10,0; 12,5; 15,0; 18,0; 20,0

Таблица 1.2 – Предельные отклонения от номинальных размеров гипсоволокнистых листов

Номинальные размеры	Предельные отклонения по
	длине	ширине	толщине
L £ 25000 B £ 1200	0; -3	0; -3	±0,3
L > 2500 B > 1200	0; -5	0; -4	±0,3

1.5 Внешний вид

На лицевой поверхности листов не должно быть масляных пятен, задиров, налипов, не допускаются повреждения углов, продольных и торцевых кромок. На кромках допускаются отпечатки толкателей центрирующих устройств штабелеформирующей машины.

Таблица 1.3 – Допустимые размеры и количество повреждений углов и продольных кромок

Наименование показателя

Значение, мм

Число, шт

Повреждение углов (длина наибольшего катета)

Повреждение продольных кромок:

Длина

Глубина

1.6 Технические характеристики

1.6.1 Масса 1 м2 листов в килограммах должна быть не менее 1,05S и не более 1,25S, где S — номинальная толщина листа в миллиметрах.

1.6.2 Разрушающая нагрузка при испытании листов на прочность при изгибе при постоянном пролете (350 мм) не должна быть менее указанной в таблице 1.4. Отклонение не должно превышать 10%

Таблица 1.4 – Минимальная разрушающая нагрузка гипсокартонных листов

Номинальная толщина листа, мм	Предел прочности при изгибе, МПа
До 10,0 включ.	6,0
Св. 10,0 до 12,5 »	5,5
» 12,5 » 15,0 »	5,0
» 15,0 » 18,0 »	4,8
» 18,0 » 20,0 »	4,5
» 20,0	4,3

1.6.4 Удельная эффективная активность естественных радионуклидов в гипсоволокнистых листах не должна превышать 370 Бк/кг

1.7 В соответствии с заданием и руководствуясь требованиями ГОСТ Р 51829-2001 в качестве выпускаемой продукции принимаются обычные гипсоволокнистые листы, длинной 3000 мм, шириной 1200 мм и толщиной 10 мм

ГВЛ – ПК – 3000×1200×10 мм ГОСТ Р 51829-2001

2 Характеристика исходного сырья

Гипс, используемый для производства ГВЛ должен соответствовать ГОСТ 125-79* ˝Вяжущие гипсовые. Технические условия˝.

2.1.1 В зависимости от предела прочности на сжатие различают следующие марки гипсовых вяжущих: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

Минимальный предел прочности каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в таблице 1.1.

Таблица 2.1 - Минимальный предел прочности

Марка вяжущего	Предел прочности образцов-балочек размерами 40х40х160 мм в возрасте 2 ч, не менее, МПа
Марка вяжущего	при сжатии	при изгибе
Г-2	2	1,2
Г-3	3	1,8
Г-4	4	2,0
Г-5	5	2,5
Г-6	6	3,0
Г-7	7	3,5
Г-10	10	4,5
Г-13	13	5,5
Г-16	16	6,0
Г-19	19	6,5
Г-22	22	7,0
Г-25	25	8,0

2.1.2 В зависимости от сроков схватывания различаются виды вяжущих, приведенные в таблице 1.2

Таблица 2.2 – Сроки схватывания гипсового вяжущего

Вид вяжущего	Индекс сроков	Сроки схватывания, мин
	твердения	начало, не ранее	конец, не позднее
Быстротвердеющий	А	2	15
Нормальнотвердеющий	Б	6	30
Медленнотвердеющий	В	20	Не нормируется

2.1.3 В зависимости от степени помола различают виды вяжущих, приведенные в таблице 1.3

Таблица 2.3 – Вид гипсового вяжущего, в зависимости от степени помола

Вид вяжущего	Индекс степени помола	Максимальный остаток на сите с размерами ячеек в свету 0,2 мм, %, не более
Грубого помола	I	23
Среднего помола	II	14
Тонкого помола	III	2

2.1.4 В данном проекте для производства ГВЛ выбираем в гипсовое вяжущее марки Г-5 А ΙΙ

Таблица 2.4 Химический состав сырья

Месторождение	Состав в пересчете на оксиды, %							Содержание CaSO4·2H2O
Месторождение	CaO	SO3	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	H2O	Содержание CaSO4·2H2O
Звозское (Архангельская обл.)	31,7…36,7	35,8…45,9	0,04…1,68	0,02…0,42	0,01…0,04	0,28…4,26	16,4…20,2	83..98

2.2 Макулатура бумажная в количестве 20% (влажность не более 12%) должна удовлетворять ГОСТ 10700-84.

2.3 Шлифовальная пыль 1-2%. Зерновой состав – фракции 0-0,2 мм. Добавляется в формовочную смесь, позволяет ускорить процессы схватывания и набора прочности. Этим также решается вопрос утилизации отходов.

2.4 Вода. Можно использовать водопроводную питьевую воду с содержанием ионов натрия и калия не более 15 мг/л, ионов хлора не более 30 мг/л; водородный показатель рН 6,5-7,5.

3 Обоснование способа производства

Изготовлять гипсоволокнистые листы можно тремя способами: мокрым, сухим и шламовым.

При сухом способе не нужно замедлять схватывание сырьевой смеси, ограничен расход воды, малые потери материала при внезапном включении установки, быстрый запуск установки, отсутствие влияния производственных помех на качество изделий, возможность утилизации отходов, пониженный расход тепла на сушку (влажность отформованных плит 31%), освоенность технических операций сухого расщепления волокон и формования и идентичность с производством ДСП.

Основная технологическая особенность производства гипсоволокнистых листов по шламовому способу состоит в установлении оптимального соотношения воды и твердого вещества на стадиях распушки макулатуры, смешения и формовки гипсоволокнистой массы с таким расчетом, чтобы, с одной стороны, обеспечить оптимальную гомогенизацию и пластичность гипсоволокнистой смеси, а с другой – возвратить в технологическую линию распушки макулатуры всю избыточную воду, вводимую сверх потребности на гидратацию гипса и испарение при сушке листов.

В данном курсовом проекте разработана технология производства гипсовлокнистых листов мокрым способом, так как он более целесообразен. Данный способ производства предусматривает технологическую линию в виде конвейера, поскольку первоочередной задачей является запуск и стабильная работа производства, что подразумевает повышение доходов от производства.

4 Разработка технологической схемы производства

Весь процесс изготовления листов штукатурки с момента смешивания сухих компонентов до выхода из сушилки готовой продукции протекает непрерывно и продолжается в общей сложности 75—80 мин.

Производство сухой гипсовой штукатурки включает в себя следующие основные операции:

а) измельчение макулатуры;

б) дозировка компонентов;

в) смешивание компонентов;

г) насыщение водой;

д) формование листов;

е) резку отформованной ленты на отдельные листы и передачу их в сушилку;

ж) сушку листов;

з) выгрузку листов из сушилки и их сортировку;

и) штабелирование готовой продукции в складе.

Схема технологического процесса в цехе сухой гипсовой штукатурки показана на рисунке 1.

Гипс дозируется ящичным питателем и подается в смеситель. В этот же смеситель из дозаторов поступает ускоритель схватывания гипса, если он вводится в сухом виде, и волокна предварительно измельченной макулатуры. Из смесителя смесь порошкообразных материалов поступает на настилочную машину и ленту насыщающего конвейера. Он состоит из неглубокой металлической ванны и ленточного транспортера, верхняя ветвь которого движется по дну ванны, а нижняя - под ванной. Ванна непрерывно пополняется из баков водой. За время продвижения ленты по ванне гипс насыщается этой водой. Чтобы увеличить поверхность смачивания, гипс предварительно разравнивается угольником и бороздится рифленым валком.

Из смесителя формовочная масса выливается на непрерывно движущуюся ленту. Лента проходит через направляющий стол, тормозные ролики, станки для подсечки, станки для подрезки и поступает на стол загрузки, где принимает на себя формовочную массу. Формование листов осуществляется на гидравлическом прессе, где изделию придается заданная толщина. Далее лента штукатурки поступает на конвейер схватывания, состоящий из ленточного и роликовых транспортеров, и передвигается ими к отрезному станку. За время нахождения ленты на конвейере схватывания тесто затвердевает. Отрезной нож отсекает от ленты штукатурки листы заданной длины.

Отрезанные листы уносятся ускоряющим рольгангом (со скоростью 60 м/мин) на передаточный стол, где при помощи роликов и ремней листы располагаются попарно перед загрузочным мостом сушилки и периодически перегружаются на этот мост. Назначение загрузочного моста – загружать сушилку в определенной последовательности.

Сушилка для гипсовых плит представляет собой туннель с шестиярусным роликовым транспортером; на каждом ярусе по ширине умещаются по две плиты, поставленные параллельно. В сушилке листы штукатурки сушатся циркулирующим здесь горячим воздухом или ПСПГ, которые нагревается паровыми калориферами или теплогенераторами, расположенными в каналах над сушилкой и радиаторами, находящимися внутри сушильного туннеля. Высушенные листы сортируются и отвозятся электротележками или вилочными погрузчиками на склад, где хранятся в штабелях.

Из описания технологической схемы мы видим, что листы сухой гипсовой штукатурки получают на ряде последовательно установленных агрегатов, согласованная работа которых является необходимым условием нормальной работы цеха. Так, например, при определенной скорости формовки на насыщающий конвейер должно поступать строго определенное количество гипса, ускорителя схватывания и других добавок. При увеличении скорости формовки соответственно должно возрастать количество материалов, поступающих на конвейер.

Определенная зависимость должна существовать между скоростью движения конвейера схватывания и работой отрезного станка, ускоряющего рольганга, передаточного стола, скоростью рольганга сушилки и т. д.

Регулировка скоростей транспортеров, питателей и других важнейших механизмов в цехе сухой гипсовой штукатурки производится автоматически с центрального пульта управления. Так как изменять скорость вращения механизмов, приводимых в движение обычными электродвигателями переменного тока сложно, в цехе сухой гипсовой штукатурки на многих агрегатах установлены электродвигатели постоянного тока. Для питания этих электродвигателей в цехе имеется агрегат—генератор постоянного тока.

С пульта управления регулируется напряжение электрического тока, вырабатываемого генератором, с изменением напряжения меняется и скорость вращения электродвигателей, питаемых этим током.

5 Режим работы цеха

Режим работы предприятия определяется количеством рабочих суток в году, количеством смен в сутки и т.д. Режим работы установлен в соответствии с трудовым законодательством по нормам технологического проектирования предприятий вяжущих веществ и заводов сборного железобетона.

Принятый режим работы сырьевого отделения – прерывная неделя с двумя выходными в три смены.

Таблица 5.1 – Режим работы цеха.

Характер организации работы	Номинальное количество суток в году	Расчётное количество рабочих суток в году	Количество рабочих смен в сутки	Продолжительность рабочей смены в сутки, час.
Прерывная неделя в три смены	365	305	3	8

6 Производительность цеха

Годовая производительность П – 5 млн. м².

Коэффициент использования оборудования – 0,9.

Коэффициент выхода готовой продукции – 0,97.

С учетом коэффициентов использования оборудования и выхода готовой продукции мощность цеха должна обеспечивать производительность:

(6.1)

(6.2)

(6.3)

(6.4)

Таблица 6.1 – Мощность цеха

Вид готовой продукции цеха	Единица измерения	Мощность цеха
Вид готовой продукции цеха	Единица измерения	Мгод	Мсут	Мсм	Мчас
Гипсоволок-нистый лист	м2	5727376,8	18778,28	6259,43	782,43

7 Расчет потребности цеха в сырье, материальный баланс

Согласно ОНТП – 15 – 86, проектируем цех производительностью 5 млн. м2 в год. Состав смеси на сухое вещество: гипс – 80%, волокно – 20%, шлифовальная пыль – 2% (от массы гипса, сверх 100%), вода – 60% (сверх 100%).

Расчет массы 1м2 ГВЛ

Масса 1м2 ГВЛ рассчитываем по формуле

М=1,2·S, где

М – масса 1м2 ГВЛ в кг, S – толщина листа в мм

М=1,2·12,5=15кг

Расчет сырьевых материалов на 1м2 ГВЛ (сухая смесь):

гипса: (80·15)/100=12кг

волокна: (20·15)/100=3кг

шлифовальная пыль: (2·15)/100=0,3кг

Требуемый расход воды на 15кг смеси влажностью 60%. Из этого количества воды 65% отжимается при формовании, и после регенерации возвращается в технологию, 14,4% испарится при сушке, 18,6% истратится на гидратацию гипса и 2% влажность после сушки. Т.о. расход воды на 15кг смеси составит

(60·15)/100=9кг, из этого количества воды

((18,6+2)·9)/100=1,85кг – останется в смеси,

((65+14,4)·9)/100=7,15кг – удалится из смеси при вакуумировании и сушке

Масса сырьевой смеси после вакуумирования и сушки

12кг+3+0,3кг+1,85кг=17,15кг

Расчет сырьевых материалов на 15кг сырьевой смеси

гипса: (12·15)/17,15=10,5кг

волокна: (3·15)/17,15=2,62кг

шлифовальная пыль: (0,3·15)/17,15=0,26кг

воды: (9·15)/17,15=7,87кг, из этого количества воды

(1,85·15)/17,15=1,62кг останется в смеси,

(7,15·15)/17,15=6,25кг воды удаляется из смеси при вакуумировании и испарении

Проверка 10,5кг+2,62кг+0,26кг+1,62кг=15кг

Годовая производительность цеха по массе

5000000·15=75000000 кг

Требуемое количество сырьевой смеси на годовую программу с учетом потерь 2%

75000000·1,02=76500000 кг

Расход материалов на годовую программу (без учета потерь):

гипса: (10,5·76500)/15=53550т

волокна: (2,62·76500)/15=13362т

шлифовальной пыли: (0,26·76500)/15=1326т

воды: (7,87·76500)/15=40137т, из этого количества воды:

(1,62·76500)/15=8262т – останется в смеси

(6,37·76500)/15=31875т – воды удаляется из смеси при вакуумировании и испарении

Проверка 53550т+13362т+1326т+8262т=76500т

Потери смеси

76500т – 7 5000т=1500т

Расход материалов на годовую программу с учетом потерь:

гипса 1%: 53550т·1,01=54086т

волокна 1%: 13362т·1,01=13496т

шлифовальной пыли 1%: 1326т·1,01=1339т

∑=54086т+13496т+1339т=68921т

Потери материалов

68921т – (53559т+13362т+1326т)=683т

7.2 Материальный баланс

Таблица 7.1 – Материальный баланс цеха производства ГВЛ

Приход

Расход

Гипс

Волокно

Шлифовальная пыль

Вода

54086

13496

1339

40137

Сырьевая смесь

Потери смеси

Потери материалов

Воды испарится

75000

1500

683

31875

Всего:

109058

Всего:

109058

Расход материалов на годовую программу:

Потребность цеха в сырье представлена в таблице 7.2

Таблица 7.2 – Потребность цеха в сырье

Наименование материала

Ед.

изм

Потребность в сырьевых материалах в

год (Мгод)

сутки (Мсут)

смену (Мсм)

час (Мч)

Гипс

(rн = 1,0 т / м3)

м3

54086

177,33

59,11

7,4

Волокно

(rн=0,05т/м3)

м3

13496

269920

44,25

884,9

14,75

294,9

1,84

36,86