Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РФ

Тверской государственный технический университет

Кафедра: «Производство строительных изделий и конструкций»

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Технология изоляционных строительных материалов и изделий»

Тема проекта: Цех по производству плит из полистирольного пенопласта

Выполнил:

Перевозчикова С.В.

Проверил:

Смирнов М. А.

Тверь, 2017

Содержание

• Введение
• 1. Номенклатура выпускаемой продукции
• 2. Выбор способа и технологической схемы производства
• 3. Агрегатная технологическая схема
• 4. Описание принятого технологического процесса производства
• 5. Режим работы цеха
• 6. Производственная программа предприятия
• 7. Сырьевые материалы и расчёт потребности в них
• 8. Выбор и расчёт основного технологического оборудования
• 9. Ведомость основного оборудования
• 10. Технологический контроль производства
• 11. Охрана труда
• Список литературы


Введение

На протяжении многих лет человечество возводит здания и стремится поддерживать в них комфортные для себя условия. Неотъемлемым из таких условий является сохранение тепла внутри помещений. Так как затраты энергии и средств для отопления достаточно велики, нужно стремиться к тому, чтобы в окружающую среду уходило как можно меньше тепла. Именно для этого в строительстве используют теплоизоляционные материалы. Одним из таких материалов является пенополистирол.

Впервые пенополистирол был изготовлен во Франции в 1928 году, а промышленное производство началось в Германии в 1937 году. В СССР производство пенополистирола (марки ПС-1) было освоено в 1939 г. [1], марок ПС-2 и ПС-4 -- в 1946 г. [2], марки ПСБ -- в 1958 г. [3] В 1961 году в СССР была освоена технология производства самозатухающего пенополистирола (ПСБ-С)[4]. Для строительных целей пенополистирол марки ПСБ начали выпускать в 1959 г. на мытищинском комбинате «Стройпластмасс».

На сегодняшний день производство пенополистирольного пенопласта широко вошло в массы, и стало объектом предпринимательской деятельности. Но для этого необходимо знать основную информацию по производству пенополистирольных изделий.

Такие изделия имеют ряд положительных качеств, благодаря которым на рынке теплоизоляционных материалов они не теряют свою высокую позицию уже очень давно.

Изделия из полистирольного пенопласта имеют низкую теплопроводность за счет своего строения - они представляют собой плиты или параллелепипеды, состоящие из вспененных гранул полистирола. Эти гранулы под воздействием высоких температур вспучиваются, внутри этих гранул выделяется газ изопентан, который служит теплоизоляционной средой.

В зависимости от размера первичных гранул полистирола можно регулировать будущую плотность пенополистирольных изделий.

По сравнению с минеральной ватой коэффициент теплопроводности у данного материала ниже. Он может иметь значение от 0,028 до 0,034 Вт/м*К. Чем плотнее пенопласт, тем больше значение его коэффициента теплопроводности. Так, для экструдированного пенополистирола, имеющего плотность 45 кг/м³, этот параметр составляет 0,03 Вт/м*К. При этом имеется в виду, что окружающая температура не выше 75 и не ниже -50°С.

Обычный пенопласт имеет нулевую паропроницаемость. А характеристики экструдированного пенополистирола, который изготавливается особым образом, иные. Его паропроницаемость варьируется от 0,019 до 0,015 кг/м*ч*Па. Это кажется странным, так как, по идее, подобный материал с пенной структурой пар пропускать не способен. Ответ прост - в плотном экструдированном пенопласте формовка производится путем резания. Вот и проникает пар через эти разрезы, забираясь внутрь воздушных ячеек. Обычный же пенопласт, как правило, не режут, поэтому он для пара и недоступен.

Что касается впитывания воды, то здесь ситуация обратная. Если погрузить лист простого пенопласта в воду, то он впитает ее до 4%. Плотный пенополистирол, изготовленный методом экструзии, останется практически сухим. Он вберет в себя воды в десять раз меньше - всего лишь 0,4%. [5]

Для того, чтобы достигнуть необходимых свойств пенополистирольных изделий необходимо использовать современное оборудование, отвечающее технологиям и нормам, указанным в ГОСТ 15588-2014 «Плиты пенополистирольные теплоизоляционные. Технические условия»

Данная курсовая работа предусматривает сравнительный анализ и обоснование выбранной технологической схемы производства изделий из пенополистирольного пенопласта, расчет их основных параметров в зависимости от характеристики сырья и требований к готовому изделию, подбор и компоновку необходимого технического оборудования.

Целью данной курсовой работы является разработка современной технологической схемы производства плит из полистирольного пенопласта.

Этой цели можно достигнуть, выполнив ряд задач, таких как:

1. Ознакомление с последними достижениями науки и техники в области производства пенополистирольных плит

2. Изучение конструктивных особенностей и технических требований к производимой продукции

3. Подбор оптимального способа изготовления продукции

4. Выбор способа и разработка пооперационной схемы производства заданной продукции

1. 

1. Номенклатура выпускаемой продукции

Область применения

Настоящий стандарт (ГОСТ 15588-2014 «Плиты пенополистирольные теплоизоляционные. Технические условия») распространяется на пенополистирольные теплоизоляционные плиты (далее - плиты), изготовляемые беспрессовым способом из вспенивающегося полистирола с антипиренами, полученного суспензионным или экструзионным способом, с добавками графита, красителей или без них и устанавливает требования к показателям, методам испытаний, маркировке, транспортированию и хранению плит.

Плиты предназначены для тепловой изоляции наружных ограждающих конструкций вновь строящихся и эксплуатируемых зданий и сооружений, тепловой защиты отдельных элементов строительных конструкций и промышленного оборудования при отсутствии контакта плит с внутренними помещениями, а также в холодильных камерах при температуре изолируемых поверхностей от минус 100°С до плюс 80°С.

Плиты, выпускаемые в соответствии с настоящим стандартом, могут применяться для теплоизоляции в фасадных теплоизоляционных композиционных системах с наружными штукатурными слоями, в других системах утепления ограждающих конструкций, в многослойных панелях. Требования к системам утепления, в которых применяют плиты из пенополистирола, в настоящем стандарте не рассматриваются. [6]



Рисунок 1 - Плиты полистирольные

Марки, основные размеры и условное обозначение

Взависимости от предельного значения плотности плиты подразделяют на марки: ППС10, ППС12, ППС13, ППС14, ППС15, ППС15Ф, ППС16Ф, ППС17, ППС20, ППС 20Ф, ППС23, ППС25, ППС30, ППС35, ППС40, ППС45.

Примечание - Плиты марок ППС15Ф, ППС16Ф, ППС20Ф предназначены для теплоизоляции в фасадных теплоизоляционных композиционных системах с наружными штукатурными слоями.

(Поправка. ИУС N 5-2016).

В зависимости от технологии изготовления плиты подразделяют на типы:

- Р - резаные из крупногабаритных блоков;

- РГ - резаные графитосодержащие из крупногабаритных блоков;

- Т - термоформованные.

В зависимости от формы плиты изготовляют двух видов:

- А - плиты с прямоугольной боковой кромкой;

- Б - плиты с выбранной или формованной в "четверть" боковой кромкой.

Плиты изготовляют следующих размеров, мм:

- длина от 500 до 6000 с интервалом через 50 мм;

- ширина от 500 до 2000 с интервалом через 50 мм;

- толщина от 10 до 500 с интервалом через 5 мм.

По согласованию с потребителем допускается изготовление плит другой формы и размеров.

Условное обозначение пенополистирольных плит должно состоять из обозначения марки, типа, вида, размеров по длине, ширине, толщине в миллиметрах и обозначения настоящего стандарта. При необходимости в условное обозначение плит может быть включено обозначение цвета или торговой марки предприятия-изготовителя

Пример условного обозначения пенополистирольных плит марки ППС 10, типа Р, вида А, длиной 1000, шириной 1000 и толщиной 50 мм:

ППС10- Р-А-1000x1000x50 ГОСТ 15588-2014

То же пенополистирольных плит, предназначенных для теплоизоляции в фасадных теплоизоляционных композиционных системах с наружными штукатурными слоями, марки ППС 16Ф, типа Р, вида Б, длиной 1000, шириной 500 и толщиной 120 мм:

ППС16Ф-Р-Б-1000x500x120 ГОСТ 15588-2014

То же пенополистирольных графитосодержащих плит, предназначенных для теплоизоляции в фасадных теплоизоляционных композиционных системах с наружными штукатурными слоями марки ППС 15Ф, типа РГ, вида А, длиной 1000, шириной 500 и толщиной 100 мм:

ППС15Ф-РГ-А-1000x500x100 ГОСТ 15588-2014 [6]

Технические требования

Плиты должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

Плиты, предназначенные для теплоизоляции в фасадных теплоизоляционных композиционных системах с наружными штукатурными слоями, должны изготовляться из пенополистирольных блоков, выдержанных в условиях хранения по 8.2 не менее 14 сут.

Характеристики

Предельные отклонения от номинальных размеров плит не должны превышать значений, указанных в таблице 1.

Таблица 1 В миллиметрах

Наименование показателя	Значение
	номинальных размеров	предельных отклонений
Длина	До 1000 включ.	± 5
	Св. 1000 до 2000	± 7,5
	Св. 2000	± 10
Ширина	До 1000 включ.	± 5
	Св. 1000	± 7,5
Толщина	До 50 включ.	± 2,0
	Св. 50	± 3,0

Плиты должны иметь правильную геометрическую форму. Разность длин диагоналей наибольших граней плиты не должна превышать, мм:

Отклонение от плоскостности наибольших граней плиты не должно быть более 3 мм на 500 мм длины грани.

На поверхности плит не допускаются выпуклости или впадины длиной более 50 мм, шириной более 3 мм и высотой (глубиной) более 3 мм. В плитах допускаются притупленности ребер и углов глубиной не более 10 мм от вершины прямого угла и скосы по сторонам притупленных углов длиной не болееп80мм.f[6]

2. Выбор способа и технологической схемы производства

1. Технологическая схема.

Технологическая схема производства включает в себя следующие стадии: предварительное вспенивание гранул, вылеживание вспененных гранул, окончательное вспенивание и спекание в монолитную массу пенопласта.

В качестве теплоносителя на первой и третьей стадии используется насыщенный водяной пар.

Рисунок 2 - Схема роизводства пенополистерольных изделий

1. Предвспениватель. 2. Бункер промежуточной выдержки вспененных гранул. 3. Бункер вторичного сырья. 4. Вентилятор системы пневмотранспорта. 5. Мельница-дробилка вторичного сырья. 6. Дозатор-смеситель. 7. Блок-форма. 8. Гидростанция с постом управления. 9. Резательный стол. 10. Склад готовой продукции.

Предварительное вспенивание сырья

Рисунок 3 - Предвспениватель

Это один из наиболее важных этапов в технологии производства пенопласта, оказывающий большое влияние на качество конечной продукции. Необходимое количество сырья загружается в предвспениватель, после чего подается пар под давлением. В результате этого гранулы сырья многократно увеличиваются в диаметре («вспениваются»). При достижении вспененными гранулами объема 1 м3 процесс подачи пара прекращается, происходит разгрузка предвспенивателя и транспортировка вспененных гранул пневмотранспортом в бункера выдержки.

Для изготовления различных марок пенополистирола по плотности, большое значение имеют:

- марки вспенивающегося полистирола, т.к. гранулы полистирола разного размера (фракции);

- количество подаваемого гранулята;

- параметры пара, подаваемого в предвспениватель;

- конечный объем вспененных гранул.

Время пребывания материала в предвспенивателе, также влияет на плотность:

- время слишком большое - предвспененные шарики начинают разрушаться (трескаться) и плотность увеличивается;

- время слишком маленькое (при высоких плотностях), тогда может быть значительный разброс по плотности и необходимо будет снижать температуру впуском небольшого количества воздуха и уменьшать интенсивность питания предвспенивателя. [7]

Соотношение времени пребывания материала в предвспенивателе к плотности, показано на рис. 2.



Рисунок 4 - Соотношение времени пребывания материала в предвспенивателе к плотности

Для производства легких марок пенопласта (8-9 кг/куб. м) применяют двойное вспенивание. Вторично загружаемые гранулы должны быть хорошо насыщены воздухом, как правило, время вылеживание перед вторым вспениванием должны быть достаточным, при этом, чем меньше гранулы, тем короче должна быть эта стадия.

Сушка и выдержка вспененных гранул в бункерах дозревания.

Предвспененные гранулы слегка подсушиваются и охлаждаются в сушилке, в которую подается теплый воздух температурой 30-35°С сквозь перфорированную панель. Свежепредвспененные гранулы находятся под легким разряжением и очень чувствительны к изменениям внешней среды, поэтому они вентилятором «выдуваются» в бункера-накопители, где происходит стабилизация внутренних напряжений гранул. [7]

В зависимости от используемого сырья время выдержки составляет 12 - 24 часа.

Температура окружающей среды кондиционирования гранул не должна быть ниже 16єС, при более низкой температуре продолжительность кондиционирования увеличивается, а в летний период, при температуре свыше 20єС время кондиционирования сокращают.

При транспортировке свежих гранул в силосы, их мнимая плотность увеличивается в результате столкновений со стенками трубопровода. Поэтому при установке параметров вспенивания необходимо учитывать увеличение плотности при транспортировке.

На стадии вылеживания, благодаря тому, что внутри гранулы давление ниже атмосферного, воздух начинает поступать в гранулу; вода и пентан «выдавливаются» из гранулы до момента стабилизации гранулы.

Данная стадия очень важна для последующего качественного формования.

Скорость диффузии воздуха в гранулу зависит от плотности, температуры и размера гранулы. Это относится и к скорости эмиссии пентана, т.к. из крупных гранул пентан улетучивается медленнее, чем из мелких, благодаря меньшему показателю отношения площади поверхности к массе.

Для хорошего формования необходимо содержание пентана на уровне 1,8-2,4% для плотностей 40 кг/м3 и выше, если нужна плотность ниже 40 кг/м3, содержание пентана должно быть 2,7-3,2%.

Таким образом, чем ниже требуемая плотность, тем меньше время вылеживания (кондиционирования) предвспененных гранул. [7]

Формование блока пенопласта в блок-форме

После выдержки гранулы пневмотранспортом загружаются в блок-форму. Далее происходит их тепловая обработка, в результате чего гранулы повторно расширяются, формируя, таким образом, внутри установки блок пенопласта. Затем происходит процесс охлаждения отформованного блока путем создания установкой вакуумирования разряжения в рабочей камере блок-формы. Выталкивание готового блока из блок-формы выполняется либо толкателем, работающим от пневмоцилиндра, либо «пневмоподушкой», в зависимости от выбранной конструкции блок-формы.



Рисунок 5 - Пример фазового цикла формования блоков без использования вакуума [7]

Рисунок 6 - Пример фазового цикла формования блоков с использованием вакуума [7]

Самым важным фактором при подаче пара в блок-форму является то, что необходимо дать большой объем пара в минимально короткой промежуток времени. Для это необходимо удалить воздух из блок-формы до момента нагнетания давления. Это легко сделать с помощью устройства вакуумирования блокформы.

Важно также поддерживать постоянную высокую температуру формы, в противном случае значительно вырастет расход пара и пар становится насыщенным, что снижает качество сцепления гранул (связываемость).

Давление, которое блок оказывает на внутренние стенки формовочной камеры, составляет примерно 0,08 Мпа. Для того, чтобы блок можно было вынуть из формы без его повреждения, это давление необходимо уменьшить до величины около 0,01 Мпа.

Время, необходимое для уменьшения давления блока, то есть время охлаждения, зависит от марки пенопласта.

В фазе продувания и охлаждения применяется вакуум с целью интенсификации процесса запаривания и ускорения процесса охлаждения.

С применением блок-формы открытого типа цех может выпускать блоки и плиты неограниченной длины, однако закрытая блок-форма имеет большую производительность. [7]

Выдержка блока

После окончания процесса формования блоки кондиционируют. Кондиционирование проводится с целью снижения влажности и устранения внутренних напряжений, возникающих при формовании. Кроме того, при этом протекают процессы диффузии газов и выравнивания давления внутри гранул с атмосферным давлением, подобные процессам, происходящим при кондиционировании предварительно вспененных гранул.

Отформованные блоки перед нарезкой выдерживают течение 12 - 24 часов при нормальных условиях.

Нарезка блоков на листы.

Рисунок 7- Установка для вертикальной резки блоков [7]

Резка блоков, с целью получения листов пенопласта необходимых размеров, осуществляется на горизонтальной или вертикальной резке с помощью реостатной проволоки, нагретой до соответствующей температуры.

Технические характеристики

Наименование параметра	Значение
Наибольшее сечение отрезаемого блока, мм	1030 х 520 (1240 х 650)*
Номинальная длина разрезаемого блока, мм	до 3000
Длительность разрезки одного блока, мин	5
Число циклов разрезки в час, с учетом времени обслуживания персоналом.	12
Движение подачи при разрезке	собственный вес каретки и блока пенопласта
Объемная масса разрезаемых блоков, кг/м3	9...40
Пределы регулировки угла наклона направляющих, град.	0...23
Норма обслуживания, чел.	1
Габаритные размеры (ширина / длина / высота), мм	1320 х 3600 х 1425
Масса, кг	130
Характеристика электрооборудования
Род тока питающей сети	переменный трехфазный
Номиналльная частота тока, гц	50
Номинальное напряжение силовой сти, В	380
Номинальное напряжение вторичной сети, В	26...36
Количество трансформаторов на установке	1
Номинальная мощность трансформатора, кВт	4
Примечание: * В скобках указаны данные при использовании блок-формы мод. БФ-15, БФ-18

Также мной рассмотрена технологическая линия фирмы «Delo1», г. Воронеж.



Рисунок 8 - Технологическая линия производства «Delo1» [8]

1 - Транспортер, 2 - предвспениватель, 3 - приемный бункер, 4 - система пневмотранспорта, 5 - бункера созревания, 6 - расходный бункер, 7 - блок-форма, 8 - аккумулятор пара, 9 - парогенератор, 10 - вакуумный насос, 11 - рессивер вакуумного насоса, 12 - станок резки, 13 - линия упаковки, 14 - дробилка

Таблица 1 - Технические характеристики предвспенивателя ПН-01 ДОЗАТОР [8]



Таблица 2 - Технические характеристики бункера - сушки ПБ-02 [8]

Таблица 3 - Пневмотранпорт на 1 бункер объемом 20-30 м3 каждый [8]

Таблица 4 - Технические характеристики блок-форм серии БФ 1.0 AUTO PLUS [8]



Таблица 5 - Технические характеристики вакуумной насосной станции [8]

Таблица 6 - Технические характеристики дробилки Д-05 [8]

Таблица 7 - Технические характеристики аккумулятора пара [8]

Данная линия будет использоваться при дальнейшем проектировании за счет следующих преимуществ:

1) В линии предусмотрена максимально возможная автоматизация процессов, за счет чего будет возможно: а) сокращение персонала

б) минимизация человеческого фактора

в) сокращение выплат работникам

2)рЛиния предусматривает вторичное использование отходов, следовательно, будут сокращены расходы на их вывоз и утилизацию

3) Линия является наиболее производительной

4) Позволяет изготовлять все марки пенопласта по ГОСТ 15588-2014

5) Изготовление линии происходит в короткий срок - 45 календарных дней и быстрый шеф-монтаж - 12 календарных дней

6) Фирма предоставляет 12 месяцев гарантии на оборудование

Технологическая схема производства



3. Агрегатная технологическая схема

4. Описание принятого технологического процесса производства

Первоначально производится транспортировка пенополистерольных гранул в синтетических мешках со склада. Далее нужное количество гранул засыпается вручную в предвспениватель ПЦ-02. Процесс предвспенивания состоит в следующем: первичный гранулят попадая в предвспениватель, под действием диффундирующего насыщенного водяного пара увеличивается в размерах до 50-ти крат за счет образования в гранулах газа пентана. При этом температура пара внутри предвспенивателя колеблется от 90 до 120 градусов Цельсия. Цикличный предвспениватель ПЦ - 02 вспенивает сырье циклами. То есть в предвспениватель загружается определенное количество сырья, рабочая камера герметично закрывается, подается пар. После того, как сырье вспенивается до определенного уровня - предвспениватель открывается и разгружается. После этого цикл повторяется. Самое главное преимущество цикличного вспенивателя перед непрерывным заключается в том, что он позволяет добиться высокой точности веса вспененного гранулята, что напрямую влияет на расход сырья и качество конечного продукта.

Далее с помощью пневматического транпортера из пластиковых труб, с установленным вентилятором на каждый бункер вспененный гранулят попадает в бункера-сушки. Для забора гранул из бункера вылеживания необходимо использовать специальную «Трубу Вентуре» с ижектором внутри. Использование этой трубы позволяет избегать попадания гранул ПСВ-с в лопасти вентилятора, вследствие чего повышается качество производимого пенопласта. Труба Вентуре устанавливается в основании бункера. С одной стороны к трубе Вентуре присоединяется вентилятор пневмотранспорта. С другой стороны монтируются трубы пневмотранспорта.

Приемный бункер - сушка (или камера предварительной стабилизации вспененного гранулята) - предназначен для приема вспененного сырья, поступающего из предвспенивателя. Бункер-сушка представляет собой металлическую конструкцию, состоящую из двух камер. Вспененное сырье, выходя из предвспенивателя, попадает в первую камеру, где подсушивается направленным потоком теплого воздуха. При этом за счет мощного потока воздуха, образуется так называемый «псевдосжиженный слой» или «кипящий слой» из вспененного пенополистирола. Подсушенные гранулы, самотеком перемещаются во вторую камеру, откуда они посредством пневмотранспорта попадают в бункеры вылеживания.

Температура воздуха в бункере сушке должна быть от 40 до 70 градусов по Цельсию. В процессе сушки из гранул испаряются излишки влаги и процесс стабилизации внутреннего и внешнего давления протекает быстрее. Это позволяет снизить время вылеживания гранул ПСВ-с в бункерах вылеживания. А также это позволяет увеличить производительность линии по производству пенопласта. Бункер поставляется в двух исполнениях: для непрерывных и для циклических предвспенивателей.

Далее уже дозревшая масса гранулята по пневмотранспортеру отправляется в промежуточный бункев, из которого попадает в блок-форму БФ 1.0 AUTO PLUS. В блок форме осуществляется формовка блоков пенопласта. Формовка блока пенопласта происходит под действием водяного пара. Нагреваясь, гранулы ПСВ-с начинают увеличиваться в объеме. Так как блок форма представляет собой замкнутую конструкцию, шарики начинают спаиваться (слипаться) между собой.

Блок форма БФ - 1.0 AUTO представляет собой каркас из стального швеллера. Изнутри каркас обшит перфорированным алюминием толщиною 8мм. Снаружи каркас обшивается железом 4мм без перфорации. Применение алюминия позволяет сократить до нуля эффект прилипания готового пенопласта к стенкам формы. Блок форма имеет одну открывающуюся дверь - боковую, через которую происходит выгрузка готового блока пенопласта. Блок форма оснащена системой автоматического заполнения камеры. Система заполнения работает только вместе с вакуумной станцией. Блок форма оснащена системой автоматической подачи пара в камеру. Блок форма оснащена автоматическим толкателем, который выталкивает готовый блок пенопласта из блок формы. Блок форма имеет систему слива конденсата. Пар в блок форму для производства пенопласта подается через специальные отверстия в стенках формы. Подача пара осуществляется со всех сторон по очереди. Очередность открывания - закрывания кранов регулируется с пульта управления в автоматическом или ручном режиме. Сброс конденсата при формовке пенопласта также осуществляется в автоматическом режиме. ПО периметру двери имеется уплотнительный силиконовый шнур. Все блок формы серии БФ имеют припуск блока по длине и по высоте. Это делается для получения листов идеальной геометрии. После формовки блока пенопласта, в гранулах ПСВ-с могут происходить остаточные процессы расширения. Это может привести к некоторой деформации блока. Все неровности блока после формовки обрезаются на станке по резке пенопласта, что позволяет получить листы пенопласта идеальной геометрии. Все обрезки подлежат вторичному использованию в пропорции 5 - 10% от свежего сырья. Полный цикл производства одного блока пенопласта занимает не более 4 минут. Этот цикл состоит из загрузки блок формы - 30 сек, подача пара - 45 сек, вакуумирование - 2 минуты, выгрузка блока - 15 сек. При достаточном источнике пара производительность блок формы для производства пенопласта составляет не менее 12 циклов за 60 минут. То есть производительность блок формы для производства пенопласта составляет не менее 96м3 пенопласта в смену 8 часов. Открывание и закрывание формы, толкатель блока, клапаны загрузки приводятся в движение при помощи пневмоцилиндров. Нормальная работа блок формы без сжатого воздуха не возможна. агрегатный технологический полистирольный пенопласт

Вакуумная насосная станция замкнутого цикла. Станция предназначена для охлаждения блок формы после формовки пенопласта. После подачи в блок форму пара, гранулы пенополистирола начинают расширяться, спаиваясь между собой. Процесс расширения происходит так долго, как долго внутри формы находится водяной пар и сохраняется температура выше 70 градусов по Цельсию. При этом процесс спайки гранул занимает не более одной минуты, а процесс остывания блока естественным путем может достигать тридцати - сорока минут. То есть, если из блок формы вынуть блок пенопласта не дожидаясь, пока он (блок) остынет, процесс расширения гранул будет продолжаться и блок потеряет свои размеры - его «раздует» в разные стороны, как шар.

Станок С-11 предназначен для резки любого пенопласта (вспененного или экструдированного) по ГОСТ 15588-2014. Также на станке допускается резка некоторых видов поролона. Станок С-11 это станок термической резки вспененных материалов. Резка пенопласта или поролона на станке С-11 осуществляется нагретой проволокой (нихромом, вольфрамом, титаном). Станок имеет три модификации: Стандарт, СИП, ПВХ. Различие между модификациями станка С-11 только в размерах рабочего поля. Состав станка, материалы из которых собран станок, пульт управления станком - абсолютно одинаковые.

Станок С-11 предназначен для линейной (прямой) резки блоков пенопласта или поролона на листы требуемой толщины. В станок можно установить одновременно до 10 режущих нитей диаметром 0,5мм. Схема установки режущих нитей может быть 2+8 или 0+10. На станке можно установить две вертикальные нити по бокам портала - для торцевой резки блока пенопласта (поролона), тогда по горизонтали можно установить только 8 нитей. Если вертикальные нити не ставить, то по горизонтали можно натянуть 10 режущих нитей.

На стадии резки остаются отходы. Дробилка предназначена для измельчения отходов пенополистирола и поролона, которые образуются при резке блока пенопласта. Дробилка отходов пенополистирола и поролона Д-05 состоит из металлического корпуса, электродвигателя, на вал которого закреплены два ножа, четырех ответных ножей, закрепленных на корпусе дробилки, съемной калиберной сетки. Дробилка отходов Д-05 обеспечивает измельчение отходов пенополистирола и поролона до 200х200мм в сечении.

Линия для упаковки пенопласта предназначена для упаковки листового пенопласта или любых изделий из пенопласта в полиэтиленовую термоусадочную пленку (допускается применение обычной парниковой пленки, но толщиной не менее 80 мкр). Линия состоит из: термотоннель, термонож, три рольганга, пульт управления линией.

Термотоннель. Представляет собой камеру с тэнами. Через камеру проходит движущаяся цепь с железными упорами. Термотоннель это железный каркас с двойными стенками из металла и профильной трубы, в стенки тоннеля вставлен негорючий утеплитель. Нагревательным элементом термотоннеля являются восемь тэнов. Сила нагрева тэнов (термотоннеля) регулируется с пульта управления. Тэны расположены по бокам термотоннеля с защитным экраном в виде жалюзи. Использование специальных экранов позволяет направлять нагретый воздух в нужном направлении, равномерно нагревая термоусадочную пленку. Вентилятор, расположенный на верхней крышке термотоннеля, служит для равномерного распределения горячего воздуха. Рабочий режим термотоннеля регулируется от 120 до 180 градусов Цельсия. Механизм протяжки упаковываемого материала состоит из моторредуктора и цепи, на которой смонтированы упоры. Скорость движения регулируется с пульта управления частотным преобразователем. На входе и выходе в термотоннель имеются негорючие шторы, которые позволяют сохранять нагретый воздух при упаковывании пенопласта.

Термонож. Представляет собой объемную металлическую раму с закрепленным нагревательным элементом. Включение и выключение нагревательного элемента происходит автоматически. Движение ответной части ножа снабжено противовесом, что значительно облегчает работу по упаковке пенопласта. При опускании ответной части ножа, срабатывает концевой выключатель и включается нагрев ножа. Нагреваясь, нож спаивает и одновременно разрезает полиэтилен, упаковывая пенопласт в полиэтиленовый "мешок". Нагревательный элемент состоит из нихромовой проволоки, негорючего диэлектрика и керамических изоляторов. Управление нагревом осуществляется с пульта управления. При покупке линии в полной комплектации, управление нагревом смонтировано в общем пульте, при покупке в неполной комплектации управление нагревом смонтировано отдельно в пульте управления термоножом.

Рольганг. Представляет собой объемную металлическую раму с закрепленными роликами. Предназначен для транспортировки упаковываемого пенопласта от одного устройства упаковки к другому.

Далее готовая и упакованная продукция отправляется на склад или транспортируется заказчику.

5. Режим работы цеха

Для большинства производств рекомендуется принимать двухсменный режим работы с пятидневной рабочей неделей (реже трёхсменный режим) и 260 рабочими днями в году (Т = 260). Т в этом случае принимается равным 7 - 13 суткам. Годовой фонд рабочего времени (в часах) подсчитывается по формуле

Ф_год = 8 (Тn - T1 )К,

3488= 8*(260*2-7)*0,85

где n - количество рабочих смен в сутки; К - коэффициент, учитывающий регламентирование затраты времени (перерыва); (К = 0,85 - 0,90).

Режим работы цеха и годовой фонд рабочего времени представлены в виде таблицы 8.

Таблица 8 - Режим работы цеха, отделений и годовой фонд рабочего времени

Наименова- ние цеха, отделений	Количество рабочих дней в году Тгод	Количество смен в сутки, с	Годовой фонд экс- плуатационного оборудования Г = 8 Тгод ,с	Коэффициент исполь- зования Кн	Годовой фонд рабо- чего време- ни Ф, ч
Цех по производству полистирольных плит	260	2	2080	0,85	3488



6. Производственная программа предприятия

Годовая производительность цеха П_р определяется по формуле:

80808

где По - заданная годовая программа цеха, равная 80000 м³/год; Б - брак и производственные потери, % (Б = 1 - 3 %).

Используя данные таблицы 1, рассчитывают производительность цеха в сутки, в смену, в час. Результаты расчётов представлены в таблице 9.

Таблица 9 Производительная программа предприятия

Наименование продукции	Единица измерения	Производительность
		в год	в сутки	в смену	в час
Плиты из полистирольного пенопласта	м3	80808	311	39	5

7. Сырьевые материалы и расчёт потребности в них

Сырьевым материалом для производства пенополистирольных плит являются гранулы полистирола. Полистиромл -- продукт полимеризации стирола (винилбензола), термопластичный полимер линейной структуры.

Полистирол -- жёсткий, хрупкий, аморфный полимер с высокой степенью оптического светопропускания, невысокой механической прочностью. Полистирол имеет низкую плотность (1060 кг/мі), усадка при литьевой переработке 0,4-0,8 %. Полистирол обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до ?40 °C). Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей) [9].

Растворяется в ацетоне, толуоле, дихлорэтане, медленнее в бензине. Не растворим в воде. Термопластичный материал. Полистирол легко формуется и окрашивается. Хорошо обрабатывается механическими способами. Хорошо склеивается. Обладает низким влагопоглощением, высокой влагостойкостью и морозостойкостью [9].

При сильном (выше 300 °C) нагревании полистирол разлагается с выделением паров мономера (стирола) и других продуктов распада полимерных цепей. На воздухе горит жёлтым коптящим пламенем [9].

Промышленное производство полистирола основано на радикальной полимеризации (процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера, олигомера) к активным центрам в растущей молекуле полимера) стирола (бесцветная жидкость со специфическим запахом. Стирол практически нерастворим в воде, хорошо растворим в органических растворителях, хороший растворитель полимеров.

Стирол относится ко второму (ГН 2.1.6.1338-033) классу опасности). Большую часть стирола (около 85 %) в промышленности получают дегидрированием этилбензола при температуре 600--650°С, атмосферном давлении и разбавлении перегретым водяным паром в 3 -- 10 раз. Используются оксидные железо-хромовые катализаторы с добавкой карбоната калия.

Различают 3 основных способа его получения:

1) Эмульсионный (ПСЭ). Наиболее устаревший метод получения, не получивший широкого применения в производстве. Эмульсионный полистирол получают в результате реакции полимеризации стирола в водном растворе щелочных веществ при температуре 85-95 °C. Для этого метода требуются: стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации.

2) Суспензионный метод полимеризации производится по периодической схеме в реакторах с мешалкой и теплоотводящей рубашкой. Стирол подготавливают, суспендируя его в химически чистой воде посредством применения стабилизаторов эмульсии (поливинилового спирта, полиметакрилата натрия, гидроксида магния) и инициаторов полимеризации. Процесс полимеризации производится при постепенном повышении температуры (до 130 °С) под давлением. Результатом является -- получение суспензии из которой полистирол выделяют путём центрифугирования, затем его промывают и сушат. Данный метод получения полистирола также является устаревшим и наиболее пригоден для получения и сополимеров стирола. Данный метод в основном применяется в производстве пенополистирола.

3) Блочный или получаемый в массе (ПСМ). Различают две схемы производства полистирола общего назначения: полной и неполной переработкой. Термическая полимеризация в массе по непрерывной схеме представляет собой систему последовательно соединенных 2-3 колонных аппарата-реактора с мешалками. Полимеризацию проводят постадийно в среде бензола -- сначала при температуре 80-100 °С, а затем стадией 100--220 °С. Реакция прекращается при степени превращения стирола в полистирол до 80-90 % массы (при методе неполной конверсии степень полимеризации доводят до 50-60 %). Непрореагировавший стирол-мономер удаляют из расплава полистирола вакуумированием, понижая содержание остаточного стирола в полистироле до 0,01-0,05 %, непрореагировавший мономер возвращается на полимеризацию. Полистирол, полученный блочным методом отличается высокой чистотой и стабильностью параметров. Данная технология наиболее эффективна и практически не имеет отходов.

Регламентируется ТУ 2214-126-05766801-2003 Полистирол.

Результаты вычислений потребности цеха в сырьевых материалах представлены в таблице 10.

Для марки пенополистирола 15

Таблица 10 - Потребность цеха в основных сырьевых материалах

Наименование сырья	Единица измерения	Расход сырья
		в год	в сутки	в смену	в час
Полистирольные гранулы	кг	646464	2486,4	1243,2	155,4

8. Выбор и расчёт основного технологического оборудования

Необходимое для выполнения производственной программы количество машин или установок К_м рассчитывается по формуле

где П_т - требуемая часовая производительность по данному пределу; П_ч - часовая производительность выбранной машины; К„ = 0,8 ... 0,9 - нормативный коэффициент использования оборудования по времени.

Предвспениватель

К = 155,4/(300*0,85) = 0,6 - 1 штука

Бункер - сушка

К = 5/(30*0,85) = 0,2 - 1 штука

Блок-форма

К = 5/(12*0,85) = 0,5 - 1 штука



9. Ведомость основного оборудования

Таблица 11 - Ведомость оборудования цеха

Наименова- ние оборудования и марка	Кол-во, шт.	Габаритные размеры шири- ны, длины, высоты, см	Мощность электродви гателя, кВт	Производи- тельность	Примечание
Предвспениватель ПН-01 ДОЗАТОР	1	138х90х220	3	До 300 кг/ч	Питающее напряжение 380В
Бункер-сушка ПБ-02	1	300х100х120	5	ДО 30	Питающее напряжение 380В
Блок-форма БФ 1.0 AUTO PLUS	1	450х100х250		10-15 м3/ч	Размер получаемого блока 202х70х180
Вакуумная насосная станция	1	-	6,5	3 м3/мин	Питающее напряжение 380В
Дробилка Д-05	1	150х40х100	5	1-5 м3/ч	Питающее напряжение 380В
Аккумулятор пара	1	280х75х105	-	5-10 атм	-

10. Технологический контроль производства

Таблица 5 Схема контроля производства

Контролируемый параметр или лаборатор- ное	Место отбора пробы, оборудова- ние	Периодичность контроля	Наименование методики конт- роля определе- ния или конт- рольного прибора	Примечание
Сырье	Склад сырья	Каждая партия		Для полистирола, упакованного в мешки и специализированные мягкие контейнеры, предел допускаемых отрицательных отклонений содержимого нетто от номинального количества, указанного на упаковке, должен соответствовать значениям, указанным в таблице 3 (требования ГОСТ Р 8.579)
Исправность пневмо-транспорта	Пневматические трубы	Каждую смену		Пневматический нагнетатель воздуха не должен терять мощность, иначе давление в трубах будет падать, что приведет к неравномерной и медленной подаче материала. А это в свою очередь приведет к нарушению рабочего цикла производства
Исправность вентиляции	Вентиляция	Каждую смену		Так как пенополистирол выделяет горючие и вредные для здоровья пары необходима бесперебойная работа вентилирующих и воздухоочищающих установок
Готовые плиты	Узел резки	2 шт. на длине каждого блока		Окраска пенополистироловых плит должна быть такой же, как окраска предварительно вспененных гранул полистирола.

11. Охрана труда

Необходимые мероприятия:

Потребляемый объем воды с учетом затрат на производство пара составляет 0,2…0,3 м3/час.

Возможно вторичное использование отработанного пара для обогрева помещения. Пар направляется в регистр, смонтированный с соответствующим наклоном для стекания конденсата.

Объем конденсата при производстве 40 м3/смена ориентировочно составляет 100 кг/час, при производительности 55 м3/смена -- около 130 кг/час, при 60 м3/смена -- 150 кг/час

Канализация

Необходима канализация, выведенная либо в общую канализационную систему, либо за пределы цеха. Диаметр канализационной трубы не менее 110 мм.

Вентиляция

Производство связано с выделением пара, вследствие чего необходимо предусмотреть вытяжную вентиляцию (вентиляционные зонты) над блокформой и предвспенивателем, а также над устройством для резки блоков на листы в связи с выделением дыма при термической резке пенопласта.

Также рекомендуется в зоне хранения сырья и на месте выдержки вспененного полистирола (бункера выдержки) предусмотреть вытяжную вентиляцию на уровне пола и приточную сверху под потолками для избегания накопления воздушно-пентановой смеси. Такая необходимость связана с тем, что содержащийся в сырье реагент пентан тяжелее воздуха и оседает на уровне пола.

Согласно ОСТ 301-05-202-92Е «Полистирол вспенивающийся. Технические условия»:

Пенополистирол, как изоляционный материал, обладает исключительными физическими и химическими свойствами, резко отличающимися от свойств многих ранее известных изоляционных материалов, широко применяется в строительстве (при облицовке стен, потолка, облицовке наружных стен, крыши), вагоностроении, для изоляции вагонов-холодильников, обычных железнодорожных вагонов, для изоляции трубопроводов. Но в некоторых случаях применение пенополистирола ограничивается в связи с его горючестью. Пенополистирол представляет собой белый горючий, формоустойчивый пенопласт.

При изготовлении пенополистирола пожароопасность существует на следующих стадиях производства:

1. Производство и хранение вспенивающегося полистирола(ВПС).

2. Изготовление, хранение и обработка ППС.

Необходимость такого разграничения обусловлена тем, что вомногих случаях производство вспенивающегося ПС и ППС отделены друг от друга. Наибольшую опасность представляет вспенивающий агент (ВА - смесь пентана и изопентана или изопентан), который выделяясь из материала частично при хранении и почти полностью при изготовлении ППС, способен образовывать с воздухом взрывоопасную смесь.

На складах, где хранится ВПС, нужно учитывать скопление взрывоопасной смеси вспенивающего агента с воздухом. Нижний предел взрыва пентано-воздушной смеси (изопента) составляет 1,4 об. %, температура воспламенения 285 °С.

Таким образом, опасность воспламенения возникает в первую очередь, не от полистирола, а от вспенивающего агента. Полистирол вспенивающийся склонен к образованию электростатических зарядов. Искровые или кистовые разряды от полимера к стенкам резервуара могут воспламенить смесь ВА с воздухом (минимальная энергия воспламенения пентана 0,28 в. сек.).

Из-за незначительного пылеобразования опасности взрыва пыли, по-видимому, не существует. Однако, учитывая, что при хранении полимера из него выделяется вспенивающий агент, помещение для хранения ВПС следует отнести к категории взрывоопасных и все требования по их противопожарной защите и технике безопасности должны выполняться полностью.

При доставке сырья со склада в производственные цеха пневмотранспортом, последний должен быть снабжен соответствующими защитными устройствами для отвода статического электричества. Во избежание распространения пожара, транспортная система должна быть снабжена пожарозащитными заслонками.

Дальнейшая переработка вспенивающегося полистирола в ППС представляет собой физический процесс, состоящий из трех стадий: предварительного вспенивания, промежуточного хранения и окончательного вспенивания.

На первой стадии ВПС под воздействием тепла увеличивается в объеме от 20 до 50 раз. Вспенивание как правило осуществляется паром.

Во время этого процесса происходит улетучивание вспенивающего агента.

При этом не наблюдается образование опасной концентрации ВА, так как атмосфера помещения насыщена водяными парами и специальные отсасывающие устройства отводят образующуюся газопаровую смесь.

Вторая стадия - промежуточное хранение предварительно вспененного материала. Промежуточное хранение (созревание) предварительно вспененного материала происходит в хорошо проветриваемых бункерах. Бункера проветриваются для того, чтобы сократить время промежуточного хранения и вывести диффундирующие агенты вспенивания из бункеров. При этом воздух, прошедший через материал, отсасывается и отводится из помещения.

Скопление опасного количества паров вспенивающего агента зависит от размеров помещения и количества хранящегося продукта (при промежуточном хранении следует рассчитывать на выделение 20 кг вспенивающего агента из 1 т продукта).

С точки зрения противопожарной безопасности рекомендуется разделение бункеров противопожарными стенками. Помещение должно быть отгорожено брандмауером и снабжено стационарными спринклерными, паровыми или углекислотными огнетушителями.

Третья стадия - окончательное вспенивание.

Окончательное вспенивание материала в изделия обычно производят паром при температуре 110-120 °С.

Стадия окончательного вспенивания происходит в 100 %-ой паровой атмосфере и пожарной опасности не представляет. Однако система подачи сырья к формам требует защитных мер в виде пожарных заслонок и устройств для отвода статического электричества.

При оценке возможности возникновения пожара во время хранения и обработок ППС обычного типа нужно исходить из специфических свойств продукта.

По своим физико-химическим свойствам ППС относится к числу легкогорючих материалов. В силу специфики своего химического строения (соотношение С : Н = 1 : 1), развитой поверхности и большому содержанию воздуха(97-98 %), ППС горит с большой интенсивностью. Скорость сгорания в среднем составляет 2,19 кг/мин. м². Скорость распространения пламени 36,7см/мин. При сравнении соответствующих показателей видно, что скорость сгорания ППС в 4 раза выше скорости сгорания дерева. Теплотворная способность по Малеруи Крокеру равна 11000 ккал/кг. Вследствие большой скорости горения, это количество тепла высвобождается при пиковой температуре 1500 °С в относительно малое время. По опытным данным уже через 2 мин. горения ППС достигается температура 1200 °С.

Воспламенение может произойти от пламени спичек, паяльной лампы, от искр автогенной сварки. Не воспламеняется ППС от прокаленного железного провода, горящей сигареты и от искр, возникающих при точке стали. При хранении ППС с соблюдением правил пожарной безопасности со стороны самого материала опасности не ожидается.

При горении ППС очень быстро переходит в жидкое состояние (1м³ пены без учета окалины образует 23 литра жидкого вещества). ППС сгорает без образования твердого остатка с выделением на 1 м³материала при плотности 25 кг/м³, около 267 м³ дыма с высоким содержанием токсичных продуктов сгорания (главным образом СО).

При горении ППС переходит в жидкое состояние и деполимеризуется, далее продолжают гореть продукты деполимеризации. Теоретический расход воздуха для сгорания ППС составляет 256 м³/м³. В 1 м³ ППС содержится максимум 980 л воздуха, что недостаточно для поддержания горения. Поэтому в замкнутом пространстве (например, в виде изоляции в стенах) материал сам по себе не горит.

Самовоспламенение ППС до сих пор не наблюдалось и в силу химической структуры полимера не ожидается.

Для разрезания готовых блоков ППС широко применяется раскаленная проволока диаметром от 0,3 до 1 мм, нагреваемая током силой 5-20Вт. При напряжении 40 в температура проволоки составляет 150-200 °С. Эта температура ниже температуры воспламенения ППС (485 °С), поэтому опасность воспламенения невелика. Однако при разрезании недоброкачественного материала, содержащего инородные включения или имеющего форму вогнутых блоков, или при отсутствии регулировки силы тока возможно быстрое повышение температуры, что может стать причиной пожара.

В качестве защитных мер для предотвращения пожаров служит регулирование силы тока и напряжения в проволоке. Напряжение не должно превышать 42 в, а температура проволоки в месте контакта с ППС 350 °С. Необходимо предусмотреть также воздушное охлаждение проволоки.

Пары стирола в местах их возникновения необходимо отсасывать.

Запас материала в помещениях для резания должен быть ограничен максимальной дневной потребностью. Между материалом и режущей установкой должно быть расстояние не менее 2 м. Отходы и обработанный материал необходимо сразу же удалить из помещения. Если основные требования техники безопасности соблюдаются, то опасность возникновения пожара минимальна.

Опасность возникновения пожара при изготовлении, хранении и обработке ППС концентрируется на следующих основных моментах:

1. Хранение вспенивающегося полистирола.

2. Промежуточное хранение (созревание) пред вспененногопродукта.

3. При резании ППС.

Опасность возникновения пожара можно свести к минимум утолько тогда, когда учитываются химико-физические и пожароопасные свойства ППС.

ППС тушится в большинстве случаев обычными средства митушения. Лучше всего использовать 5 %-ую смесь воды со смачивающим агентом. Хорошие результаты получены при использовании чистой воды, пара и СО₂.



Список литературы

1. Берлин А. Ан. Основы производства газонаполненных пластмасс и эластомеров. -- М.: Госхимиздат, 1956

2. Чухланов В. Ю., Панов Ю. Т., Синявин А. В., Ермолаева Е. В. Газонаполненные пластмассы. Учебное пособие. -- Владимир: Издательство Владимирского госуниверситета, 2007.

3. Кержковская Е. М. Свойства и применение пенопласта ПС-Б. -- Л: ЛДНТП, 1960.

4. Андрианов Р. А. Новые марки пенополистирола. Промышленность строительных материалов Москвы. - Выпуск № 11. -- М.: Главмоспромстройматериалы, 1962.

5. Электронный ресурс, http://srbu.ru/

6. ГОСТ 15588-2014 «Плиты пенополистирольные теплоизоляционные. Технические условия». Вступил в силу 01.07.2015

7. Электронный ресурс, http://www.penolider.ru/, «Вятка СтройДеталь»

8. Электронный ресурс, http://delo1.ru/, «Delo1»

9. Шульпин Г. Эти разные полимеры // Наука и жизнь. -- 1982. -- № 3. -- С. 80--83.

Размещено на Allbest.ru

...