Установка в производстве минераловатных плит
Министерство образования и науки РФ
Казанский Государственный Архитектурно-Строительная
Университет
Кафедра ТСМИК
Курсовой проект
на тему: Установка в производстве минераловатных плит
Идрисов Ф.Ф.
Казань 2014
Содержание
стр.
1.Введение……………………………………………………
2.Виды, их характеристика и сырье для
производства минераловатных плит……………………………………………………………………
3.Технологическая линия для производства минераловатных плит………..10
4. Туннельная сушилка для термообработки минераловатного ковра
на битумном связующем………………………………………………..…
5. Источники тепла. Выбор теплоносителя…………………………………...
6. Расчет камеры для тепловой обработки минераловатных плит…………. 16
7. Задачи автоматизации……………………………….…………
8. Техники безопасности при эксплуатации тепловых установок…………. 24
9.Заключение………………………………………………
10. Список используемых источников…………..…………………………….29
Графическая часть:
1 лист-Схема туннельной сушилки. Разрез. Движение теплоносителя.
1.Введение
Производство изделий из минеральной ваты в России приобрело широкий размах – ежегодный выпуск составляет не менее 13 млн.м3. В основном они используются в ограждающих конструкциях ( около 2 ⁄ 3 всего выпускаемого объема) и в монтажной изоляции ( примерно 1/6). На теплоизоляцию трубопроводов расходуется около 1 / 10 и на холодильную промышленность – приблизительно 0,6 % всего объема выпускаемых изделий из минеральной ваты в соответствии с ГОСТ 16381-99 классифицируют по следующим признакам:
- Структуре – пористо – волокнистые;
- Форме – штучные ( плиты, цилиндры, сегменты )
- рулонные ( маты, полосы )
- шноровые ( шнуры. жгуты )
- сыпучие ( гранулированная вата )
3. По виду основного сырья – неорганические
4. Сжимаемости (относительной деформации сжатия под удельной нагрузкой 0,002 МПа)
- мягкие (М), сжимаемостью выше 30%
- полужесткие (ПЖ) – 6-30%
- жесткие (Ж) до 6%
5. Средней плотности
- особолегкие ( до 100 кг/м3)
- легкие (125-350 кг/м3)
6. Теплопроводности ( t =250 С)
- малотеплопроводные А (не более 0,058Вт/м∙к)
- среднетеплопроводные Б ( не более 0,1163 Вт/м∙к)
В названии изделий, кроме отличительного признака по их форме и
сжимаемости, обычно отражают вид волокна и связующего: плиты, минераловатные плиты мягкие на синтетическом связующем, на битумном связующем.
Таблица 1
2.Виды минераловатных плит и их характеристики
Плиты |
Размер, мм |
Объемный вес кг/м3 |
Влажность, % |
Кол-во связующего, % | |
нач. |
конеч. | ||||
Мягкие МП |
1000х500х(40:100) |
75 |
4-6 |
1 |
3±1 |
Полужесткие ПЖ |
1000х500х(40:100) |
125 |
5-8 |
1 |
4±1 |
Жесткие Ж |
1000х500х(30:70) |
150 |
5-8 |
1 |
5±1 |
Широко применяются в строительстве жилых и общественных зданий для теплозвукоизоляции наружных (несущих) стен, перегородок, потолков, перекрытий.
В промышленности в большом объеме употребляют штучные и рулонные изделия для изоляции, как холодильников, так и высокотемпературных печей, котлов сушилок, работающий в интервале температур от -1000 С до 12000 С.
Изделия по сравнению с рыхлой минеральной ватой имеют преимущества: они содержат меньше не волокнистых включений, легче транспортируются и укладываются в конструкции, имеют неизменные формы и необходимую для эксплуатации форму. Кроме того различные связующие расширяют многообразие свойств и область применения волокнистых материалов.
Теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573) и их аналоги на основе волокна из горных пород
применяют при изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов при температуре изолируемой поверхности от
-60 до +400°С.
Минераловатные плиты повышенн
Теплоизоляционные цилиндры и полуцилиндры из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 23208) незаменимы как элементы изоляции трубопроводов при температуре изолируемой поверхности от -180 до +400°С.
Теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на битумном связующем (ГОСТ 10140) применяют в строительных конструкциях, для изоляции технологического оборудования и трубопроводов, промышленных холодильников при температуре изолируемой поверхности от -100 до +60°С; в конструкциях для изоляции трубопроводов диаметром свыше 108 мм и аппаратов при температуре изолируемой поверхности от -180 до +400°С.
Минераловатные прошивные маты
(ГОСТ 2188 0) и их аналоги на основе
базальтового, стеклянного волокна
и на основе горных пород
предназначены для изоляции
Эластичный войлок из
Сырье для производства минераловатных плит
Сырьем для производства каменной ваты служат горные породы - диабаз, базальт, известняк, доломит, глина и др. породы габбро - базальтовой группы и их аналоги, осадочные породы, вулканические шлаки, промышленные отходы, в том числе щебень из доменного шлака, а также смеси перечисленных компонентов и другие сырьевые материалы. Шлаковую вату получают из доменных , ваграночных и мартеновских шлаков, а также шлаков цветной металлургии.
Для производства мягких плит (ПМ) можно применять битумы многих марок или смеси расплавленных битумов, которые в различных соотношениях имеют и различную температуру размягчения (в пределах 50—80 °С).
Битум вводят в минеральную вату, распыляя его в камере волокноосаждения. При этом битум более или менее равномерно распределяется в минераловатном ковре. Ковер уплотняется до требуемой толщины, охлаждается и разрезается на плиты требуемых размеров.
Полотнища мягких плит (минеральный войлок) свертывают в рулоны и упаковывают в жесткую тару, в водонепроницаемую бумагу (по согласованию с потребителем). Размеры полотнищ войлока: длина 1—2 м, ширина 0,450—1,0 м, толщина 5—10 см.Существенным недостатком минераловатного войлока на битумном связующем, который необходимо учитывать при использовании, является возможность его деформации при нагрузках даже от собственного веса, что приводит к самоуплотнению при хранении и перевозке. При этом плотность изделий может значительно увеличиваться (до двух раз) против первоначальной.
Полужесткие плиты (ПП) получаются в результате тепловой обработки минераловатного ковра, пропитанного битумом (марки не ниже БН-IV или
смесью битума БН-Ш и БН-V), и охлаждением его в подпрессованном состоянии .Технологический процесс производства полужестких плит аналогичен процессу изготовления войлока. Отличие заключается в том, что в производстве полужестких плит применяется более высокоплавкий битум с температурой размягчения не ниже 70 °С, количество связующего увеличивается до 14—18 % и тепловая обработка ковра производится при 180 °С до уплотнения слоя на заданную величину.
Диабаз (фр. diabase) или долерит — полнокристаллическая мелкозернистая вулканическая горная порода, химически и по минеральному составу близок к базальту. Диабаз характеризуется сравнительно малым содержанием кремнезёма (45—52 %).Окраска диабаза тёмно-серая или зеленовато-чёрная. Структура диабазовая (офитовая); образована беспорядочно расположенными вытянутыми кристалликами плагиоклаза, промежутки между которыми заполнены авгитом. Диабазы весьма распространены в областях с пологим залеганием осадочных горных пород, а также среди вулканических лав и туфов. Образуют неглубоко застывшие тела (силлы и дайки), мощность которых колеблется от нескольких см до 200 м и более. Для диабаза характерны высокая твёрдость и прочность на сжатие.
Базальты — самые распространённые магматические породы на поверхности Земли, и на других планетах. Основная масса базальтов образуется в срединно-океанических хребтах и формирует океаническую кору. Кроме того базальты типичны для обстановок активных континентальных окраин, рифтогенеза и внутриплитного магматизма.
При кристаллизации по мере подъема на поверхность Земли базальтовой магмы на глубине иногда образуются сильно дифференцированные по составу, расслоенные интрузии, в частности габбро-норитов (такие как Норильские, Садбери в Канаде и некоторые другие). В таких массивах
встречаются месторождения медноникелевых руд и платиноидов.
Известня́к (ракушечник) — осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая почти на 100 % из CaCO3 (карбоната кальция) в форме кристаллов кальцита различного размера. Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником (ракушняком). Входящие в состав известняка вещества способны хотя и в малых количествах, но растворяться в воде, а также медленно разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания; первый процесс — важнейший фактор образования карстовых пещер, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла земли, даёт источник газа для минеральных вод. При метаморфизме известняки перекристаллизуются и образуют мраморы. Известняки бывают нуммулитовыми, мшанковыми, ракушечниками и мраморовидными — массивнослоистыми и тонкослоистыми.
Доломи́т-породообразующий минерал класса карбонатов, CaMg(CO3)2. Белый, сероватый и др. Твёрдость 3,5—4,0; плотность 2,9—3,2 г/см³. Осадочный, гидротермальный. Осадочная карбонатная горная порода, целиком или преимущественно состоящая из минерала доломита.
Габбро - магматическая интрузивная основная горная порода основного состава. Главными минералами габбро является основной (богатый анортитовым компонентом) плагиоклаз и моноклинный пироксен, иногда также содержатся оливин, ромбический пироксен, роговая обманка и кварц, в качестве акцессорных присутствуют апатит, ильменит, магнетит, сфен, иногда хромит.
3.Технологическая линия для производства минераловатных плит
Плиты и маты на битумном связующем из минеральной ваты, в которую распылением в момент образования волокон или пропитыванием слоя минваты протекающим раствором вводят синтетическое связующее с последующим вакуумированием. Затем этот слой подвергают уплотнению, термообработке и разрезают на изделия заданных размеров.
По ГОСТ 9373-72: мягкие плиты и маты имеют марки 50 и 75, полужесткие 100 и 125, жесткие 150.
Технологическая линия для производства минераловатных плит включает следующие агрегаты и оборудование.
1. Ватержакетную варганку (9) с копильником – гомогенизатором либо ванную печь для минерального расплава, или печь шлакоприемник при использовании металлургического шлака. В последнем случае расплавленный шлак прямо в шлаковозном ковше с помощью специальной установки подвергается операции подкисления.
2. Ленточную панель или фильерное устройство с рядом отверстий, которые обеспечивают отбор верхних, наиболее разогретых слоев расплава и относительно равномерное истечение его на волокнообразующий агрегат.
3. В качестве волокнообразующего
агрегата могут быть
4. Для равномерного осаждения волокна устанавливают либо обычную камеру осаждения с сетчатым транспортером (11), либо камеру барабанного типа.
5. В конце приводного рольганга
барабанной камеры
подпрессовки (12) в линию устанавливают автоматические ленточные весы для непрерывного взвешивания выходящего из камеры минераловатного ковра.
6. Для облицовки минераловатных ковров и матов обычной или
гофрированной бумагой установлено устройство для обкладки ковра бумагой и рулонирование ковра с ножом продольной резки и автоматическим ножом для поперечной резки. Вместо устройства для обкладки бумагой может быть установлено устройство для производства матов над металлической сетью.
7. Если на данной линии так же усматривается производство минераловатного волокна, матов и плит, пропитанных различными синтетическими связками, то в линию на место устройства для обкладки бумагой и автоматического ножа устанавливают промежуточный транспортер , а непосредственно за ним установку (14) для пропитки ковра связкой.
8. После пропитки ковер поступает на конвейер оборудованный дисковыми ножами для продольной резки ковра на заданную ширину.
9. Охлажденный ковер подается на установленный в конце линии нож поперечный резки, где он режется на заданную длину плит.
10. За устройством монтируют три или больше секций камеры полимеризации (19); количество секций определяется производительностью и временем полимеризации ковра на заданную ширину.
Минераловатный расплав
Для пропитки различными синтетическими связками ковер непосредственно с весов поступает на промежуточный транспортер (4) установки (14) и там орошается связкой. Избыток связки отсасывается воздуходувкой в бассейн (15)
и насосом подается обратно в ороситель. Связка в бассейн установки непрерывно подается насосом из бака мешалки отделения приготовления связки. Обработанный связкой ковер разрезается дисковым ножом вдоль на полосы заданной ширины, а затем ножами для поперечной резки – на плиты заданной длины .После подается в камеру полимеризации (19),
ковер просасывается
Горячие газы для тепловой обработки и полимеризации ковра получают в специальных топках или калориферах. Из камеры полимеризации ковер с температурой 403-4310 К , после этого охлаждается .Потом минераловатные плиты упаковываются на столе упаковки и электропогрузчиком транспортируется на склад готовой продукции. Воздух для охлаждения ковра подается вентилятором из цеха в короб, расположенный под транспортером, и в трубу на выброс.
4.Туннельная сушилка для производства минераловатных плит
(лист 1)
Основной частью камерных сушилок является прямоугольная камера, внутри которой на вагонетках или стеллажах помещается сушимый материал, остающийся обычно неподвижным в течение всего процесса сушки. Загрузка и выгрузка материала производятся с двух сторон сушилки.
Основной частью туннельных вагонеточных сушилок является удлиненная камера, внутри которой высушиваемый материал периодически перемещается на вагонетке в продольном направлении.
После того как из камеры
выкатывается крайняя
Длина камеры туннельной сушилки разработанной мной достигает 33,9 м, а ширина равна 1,4 м. При проектировании к эксплуатации стремятся к тому, чтобы зазор между вагонеткой, стеной и потолком был не более 70-80 мм, а расстояние между вагонетками - не более 75 мм.
В камерных сушилках температура и влажность сушильного агента изменяются во времени. После того как влажность материала понизится до определенного значения, повышают температуру и снижают относительную влажность сушильного агента. Такое изменение режима осуществляется в процессе сушки несколько (2-3) раз.
Туннельные сушилки, являющиеся сушилками непрерывного действия, в тепловом отношении более экономичны, чем камерные сушилки, так как в них
расход тепла на прогрев ограждений, сушильной камеры имеется только при первом пуске сушилки, после ремонта или после праздничных дней. Кроме того, в сушилках непрерывного действия отработавшие газы имеют более высокое насыщение в течение всего периода их работы, а в сушилках периодического действия влажность отработавшего воздуха непрерывно уменьшается по мере высыхания материала.
Циркуляция сушильного агента в камерных и туннельных сушилках осуществляется как за счет естественной конвекции, так и при помощи вентиляторов.
Для сушки штучных материалов, таких, как древесноволокнистые плиты, минераловатные плиты и маты, применяют туннельные и конвейерные сушильные установки. Туннельные сушильные установки относятся к непрерывно действующим, состоят из сушильного туннеля, по которому с определенным интервалом двигаются вагонетки с изделиями. Теплоноситель, горячий воздух или дымовые газы принудительно проходят по туннелю и отбирают от него влагу.
Туннельные сушилки работают в стационарном тепловом режиме. Минераловатные плиты укладываются на вагонетку и поступают в шлюзовую камеру для загрузки. Шлюзовая камера оборудована двумя дверьми, что обеспечивает достаточную герметичность узла загрузки от выбивания работающих газов в цех. После установки вагонетки с изделиями в шлюзовую камеру входная дверь закрывается. Одновременно открывается дверь из сушильной установки в шлюзовую камеру, расположенную на выгрузочном конце, и вагонетка, занимающая последнюю позицию, выталкивателем выводится в шлюзовую камеру. Дверь, соединяющая шлюзовую камеру с установкой, закрывается, и одновременно открывается дверь, соединяющая шлюзовую камеру с установкой. Толкатель заталкивает вагонетку на первую позицию сушильного туннеля, одновременно проталкивая весь поезд на одну позицию. После этой операции дверь, отделяющая входную шлюзовую камеру от установки, закрывается, а выходная дверь на выгрузке из выходной
шлюзовой камеры открывается, и вагонетка выгружается из сушила. Таким образом, периодически повторяя операцию по загрузке и разгрузке вагонеток, идет транспортировка материала по туннельному сушилу. Теплоноситель, смесь продуктов горения природного газа с воздухом и рециркулятом, нагретая до 170-180 0С, подается в короба (5) и (6) и из них поступает в сушильный туннель. Далее проходит по туннелю к его середине, где и отбирается через короб (7). В верхней части рисунка показана система трубопроводов (8) и вентиляторов для подачи и отбора теплоносителя. В такой сушилке можно менять температурный режим.
5. Источники тепла, выбор теплоносителя
В качестве источников тепла в процессах производства строительных изделий используются теплоносители: электроэнергия, пар, горячая вода, нагретый воздух, газовоздушные смеси и высококипящие органические теплоносители.
В нашем случае в калорифере используются электрообогрев : горячий воздух, дымовые газы. Два последних теплоносителя применяются для конвективной сушки и сушки с одновременным процессом полимеризации. Получение нагретого воздуха обычно осуществляется в паровых, огневых или электрических воздухоподогревателях.
Электрические подогреватели применяют для нагрева воздуха в пределах 100-2000С.
6. Расчет камеры для тепловой обработки минераловатных плит
Туннельная сушилка для минераловатных плит
Туннельные сушильные установки относятся к непрерывно действующим, состоят из сушильного туннеля, по которому с определенным интервалом двигаются вагонетки с изделиями. Теплоноситель, горячий воздух или дымовые газы принудительно проходят по туннелю и отбирают от него влагу.
Туннельные сушилки работают в стационарном тепловом режиме. Работа
туннельной камеры заключается в следующем. Изделия, плиты укладываются на вагонетку и поступают в шлюзовую камеру для загрузки(1). Шлюзовая камера оборудована двумя дверьми, что обеспечивает достаточную герметичность узла загрузки от выбивания работающих газов в цех. После установки вагонетки с изделиями в шлюзовую камеру входная дверь закрывается. Одновременно открывается дверь из сушильной установки в шлюзовую камеру(2) , расположенную на выгрузочном конце, и вагонетка, занимающая последнюю позицию, выталкивателем выводится в шлюзовую камеру . Дверь, соединяющая шлюзовую камеру с установкой, закрывается, и одновременно открывается дверь, соединяющая шлюзовую камеру с установкой. Толкатель(4) заталкивает вагонетку на первую позицию сушильного туннеля, одновременно проталкивая весь поезд на одну позицию. После этой операции дверь, отделяющая входную шлюзовую камеру от установки, закрывается, а входная дверь на выгрузке из выходной шлюзовой камеры открывается и вагонетка выгружается из сушила. Таким образом, периодически повторяя операцию по загрузке и разгрузке вагонеток, идет транспортировка изделий по туннелю.
Теплоноситель, смесь продуктов горения природного газа с воздухом и рециркулятом, нагретая до 150-160оС, подается в короба(5,6) и из них поступает в сушильный туннель. Далее проходит по туннелю к его середине, где и отбирается через короб(7) . В верхней части графического изображения показана система трубопроводов (8) и вентиляторов для подачи и отбора теплоносителя. В такой камере можно менять температурный режим сушки материала в зависимости от технологических требований.
Теплотехнический расчет канала отверждения
Температура теплоносителя, поступающего в камеру 180оС, выходящего из камеры – 140оС. Продолжительность тепловой обработки – 8 часов. Расчетная скорость движения теплоносителя – 0,9 м/с.
Температура окружающего воздуха 20оС, начальная влажность изделий 10%,
конечная – 2%. Производительность камеры: G=1600 кг/час.
Длина камеры:
L = G·τ / γBH 60 = 1600 · 8/ 180 · 1,4· 0,025 · 60 = 33,86 м
Выбираем камеру длиной 37,9 м.
Потери тепла в камере:
Qрасх = Qм + Qвл + Qпот + Qтр – Qх.р.
Тепло, расходуемое на нагрев материала:
Qм = Gмсм (tмк – tмн),
где Gм – производительность установки, кг/час;
см – теплоемкость материала, см = 2,3 ккал/кг град
Qм = 1600·2,3 (125-21) = 382720 ккал/час
Тепло на нагрев и испарение влаги:
Qвл = W(595+0,47tмк)
где W – количество влаги, испаренной из материала.
W = Gм (wн- wк)/100
W = 1600 (10-2)/100 = 128 кг/час
Qвл = 128 (595 + 0,47·125) = 83680 ккал/час
Потери в окружающую среду:
Qпот = kFΔt (для установки непрерывного действия) (6.5)
где Δt = tвнутр – t окр.ср.
Δt = 180-20 = 160о;
F – поверхность охлаждения камеры
F = 1,6· 33,9 · 2+ 1,4· 33,9·2 + 1,6·1,4·2 = 108,48 +94,92 +4,48 = 207,88 м2
k – коэффициент теплопередачи конструкции ограждений камеры, ккал/м2 час град.
(6.6)