Производство минераловатных плит

Размещено на http://allbest.ru

Введение

Основными критериями принятой мировым сообществом в последнее десятилетие стратегии «устойчивого развития» мировой цивилизации являются энерго- и ресурсосбережение и охрана окружающей среды.

На фоне грядущего исчерпания запасов природных топливных ресурсов и постоянного роста цен на них, проблема энергосбережения является особенно актуальной, тем более, что с ней связаны решения в определенной мере проблемы ресурсосбережения и охраны окружающей среды. Одним из важнейших путей экономии топливно-энергетических ресурсов является минимизация тепловых потерь посредством обеспечения надлежащей теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, сооружений, технологического оборудования, теплопроводов. По приближенным оценкам, реализация достижений научно-технического прогресса в этой области может обеспечить к 2012 г. экономию 40 млн. т. условного топлива при ежегодном потреблении первичных энергоресурсов в стране 1300-1500 млн. т. Известно, что каждый уложенный в дело 1 м³ теплоизоляции обеспечивает, в среднем, экономию 1,45 т условного топлива в год, а эффективность затрат на тепловую изоляцию в 4-5 раз выше, чем эффективность капиталовложений в разработку новых месторождений топливно-энергетических ресурсов. Значимость этого пути экономии топливно-энергетических ресурсов оценили другие промышленно развитые страны. В данном проекте будет рассмотрен один из видов теплоизоляционных материалов - полужесткие минераловатные плиты.

Полужесткие минераловатные плиты П-125 применяются в жилищном и промышленном строительстве в качестве теплоизоляции стеновых перегородок, используются П-125 для утепления мансардных надстроек и скатных крыш. Полужесткие мин плиты П-125 применяются также в изготовлении строительных элементов типа «сэндвич».



1. Техническая характеристика полужестких минераловатных плит

П-125 (ГОСТ 9573-96) Плиты должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической документации, утвержденной в установленном порядке. Номинальные размеры плит должны соответствовать указанным в таблице 1.1

Таблица 1.1

Марка	Длина	Ширина	Толщина
125	1000; 1200	500; 600; 1000	50; 60; 70; 80; 90; 100
Примечание - По согласованию с потребителем допускается изготавливать плиты других размеров.

Характеристики:

По физико-механическим показателям плиты должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Наименование показателя	Значение
Плотность, кг/м3, не более	125
Теплопроводность, Вт/(м·К), не более, при температуре: (298±5) К (398±5) К	0,049 0,072
Сжимаемость, %, не более	12
Сжимаемость после сорбционного увлажнения, %, не более	16
Прочность на сжатие при 10%-ной деформации, МПа, не менее	-
Прочность на сжатие при 10%-ной деформации после сорбционного увлажнения, МПа, не менее	-
Водопоглощение, % по массе, не более	-
Содержание органических веществ, % по массе, не более	5
Влажность, % по массе, не более	1

По горючести плиты марки 125 должны относиться к группе Г1 по ГОСТ 30244. Количество вредных веществ, выделяющихся из плит при температурах 20 и 40°С, не должно превышать предельно допустимых концентраций, установленных органами санитарного надзора.



2. Характеристика сырья и полуфабрикатов

2.1 Характеристика минеральной ваты

Для изготовления плит марки 125 должна применяться минеральная вата типов А, Б, В по ГОСТ 4640.

Виды связующих веществ и гидрофобизирующих добавок, применяемых для изготовления плит, соответствующих требованиям настоящего стандарта, должны быть согласованы с разработчиком продукции.

Состав плит должен соответствовать рецептуре, установленной в технологической документации предприятия-изготовителя.

Для производства ваты применяют горные породы габбро-базальтового типа и их аналоги, осадочные породы, вулканические шлаки, промышленные отходы, в т. ч. щебень из доменного шлака по ГОСТ 18866, а также смеси перечисленных компонентов и другие сырьевые материалы, обеспечивающие получение минеральной ваты в соответствии с требованиями настоящего стандарта и прошедшие радиологический контроль.

Классификация и основные параметры:

Вату в зависимости от диаметра волокна подразделяют на три вида:

ВМСТ - вата минеральная из супертонкого волокна диаметром от 0,5 до 3 мкм;

ВМТ - вата минеральная из тонкого волокна диаметром от 3 до 6 мкм;

ВМ - вата минеральная диаметром волокна от 6 до 12 мкм.

Вату вида ВМ в зависимости от значения модуля кислотности подразделяют на три типа:

А - с модулем кислотности св. 1,6;

Б - с модулем кислотности св. 1,4 до 1,6;

В - с модулем кислотности св. 1,2 до 1,4.

Вата вида ВМСТ и ВМТ относится к типу А.

Условное обозначение ваты состоит из наименования продукции, ее вида, типа (для ваты ВМ) и обозначения ГОСТа.

Технические требования:

Вата должна изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем. Вата вида ВМ должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.1, видов ВМСТ и ВМТ - в таблице 2.2.

Таблица 2.1

Наименование показателя	Значение для ваты вида ВМ
	А	Б	В
Водостойкость, рН, не более	4	5	7
Средний диаметр волокна, мкм, не более	6	8	12
Содержание неволокнистых включений размером св. 0,25 мм, % по массе, не более	12	20	25
Плотность, кг/м3, не более	80	90	100
Теплопроводность, Вт/(мК), не более, при температуре:
(2985) К	0,045	0,045	0,050
(3985) К	0,064	0,065	0,066
(5735) К	0,110	0,112	0,116
Влажность, % по массе, не более	1	1	1
Содержание органических веществ, % по массе, не более	2	2	2

Таблица 2.2

Наименование показателя	Значение для ваты вида
	ВМСТ	ВМТ
Водостойкость рН, не более	4	4
Средний диаметр волокна, мкм	от 0,5 до 3 включ.	св. 3 до 6 включ.
Содержание неволокнистых включений размером св. 0,25 мм, % по массе, не более	5	8
Плотность под удельной нагрузкой (981,5) Па, кг/м3, не более	35	50
Теплопроводность при температуре (255) С, Вт/(м К), не более	0,041	0,041
Влажность, % по массе, не более	1	1
Содержание органических веществ, % по массе, не более	2	2



Концентрация вредных веществ (паров углеводородов), выделяющихся из ваты при температуре 40°С, не должна превышать при насыщенности 0,4 м²/м³ -1,5 мг/м³.

Требования к сырью, материалам.

Для производства ваты применяют горные породы габбро-базальтового типа и их аналоги, осадочные породы, вулканические шлаки, промышленные отходы, в т. ч. щебень из доменного шлака по ГОСТ 18866, а также смеси перечисленных компонентов и другие сырьевые материалы, обеспечивающие получение минеральной ваты в соответствии с требованиями настоящего стандарта и прошедшие радиологический контроль.

В качестве обеспыливающей добавки применяют органические вещества.

Допускается применение других обеспыливающих добавок, согласованных с Госкомсанэпидемнадзором или территориальными органами санитарного надзора и с разработчиком продукции - головной организацией по научным исследованиям.

Упаковка и маркировка товарной ваты:

Упаковка и маркировка ваты должна производиться в соответствии с требованиями ГОСТ 25880.

Вату поставляют, как правило, в виде транспортных пакетов.

Габариты транспортных пакетов, пригодных для перевозки всеми видами транспорта, должны соответствовать требованиям ГОСТ 24597. Применение транспортных пакетов других размеров допускается при согласовании с транспортными министерствами (ведомствами).

Для формирования транспортных пакетов рекомендуется применять многооборотные средства пакетирования: поддоны плоские по ГОСТ 9078 и ГОСТ 22831 с обвязкой, поддоны стоечные типа ПС-0,5Г, поддоны ящичные по ГОСТ 9570, а также одноразовые средства пакетирования: поддоны плоские по ГОСТ 26381 с обвязкой, подкладные листы с обвязкой.

В качестве обвязки (средств скрепления транспортных пакетов) могут применяться следующие материалы: проволока стальная по ГОСТ 3282, лента стальная по ГОСТ 3560, ГОСТ 6009 и ГОСТ 503, катанка алюминиевая марок АКЛП-5Т, АКЛП-5ПТ по ГОСТ 13843, лента полиэтиленовая с липким слоем по ГОСТ 20477, пленка полиэтиленовая термоусадочная по ГОСТ 25951, металлические и полимерные ленты, стальная и алюминиевая проволока, синтетическая пленка, выпускаемые по другим нормативным документам и обеспечивающие сохранность пакетов в течение всего срока транспортирования и хранения груза.

2.2 Сырьевые материалы

Для производства минеральной ваты применяют горные породы (осадочные, изверженные и метаморфические), минеральные промышленные отходы, а также попутные продукты производства (металлургические и топливные шлаки и золы, бой глиняного и силикатного кирпича и т. д.).

Основными требованиями, предъявляемыми к сырью, являются: химический состав, обеспечивающий невысокую температуру плавления (достижимую в существующих плавильных агрегатах); необходимые для волокнообразования реологические свойства расплава и получение ваты, стойкой против действия эксплуатационных факторов; распространенность сырья и несложность его предварительной подготовки.

Необходимый химический состав достигается обычно составлением соответствующей сырьевой смеси-шихты, включающей два и более вида сырья. Лишь немногие виды природного сырья могут быть использованы без подшихтовки.

Горные породы являются хорошими сырьевыми материалами и их широко используют в производстве минеральной и стеклянной ваты. Из шихты, содержащей в своем составе горные породы без примесей карбонатов кальция и магния, возможно получение расплавов с наименьшей затратой теплоты при высокой производительности вагранок.

Например, к таким породам относятся изверженные, имеющие среднее содержание двуокиси кремния и двуокись алюминия (% соответственно): перидодит (45,07 и 5,75), пировскинит (46,93 и 6,37), габбро (48,24 и 17,88), базальт (49,06 и 15,7), диабаз (50,48 и 15,34), диорит (58,9 и 16,47), андезит (52,59 и 17,31), гранодиорит (65,01 и 15,94), дацит (65,68 и 16,25), гранит (70,18 и 14,47), липарит (72,8 и 13,49), сиенит (60,19 и 16,28), трахит (60,68 и 17,74), волластонит (52 и 0,7), а также вулканические стекла, или же метаморфические породы (гнейсы, слюдяные сланцы, филлиты, хлоритовые, тальковые и рогово-обманковые сланцы, змеевики или серпентины и кварциты).

К числу лучших видов горных пород для производства минеральной ваты относятся изверженные основные горные породы габбро-базальтовой группы и подобные им по химическому составу метаморфические горные породы и мергели.

Габбро-базальтовые горные породы (диабазы, базальты, габбро), а также их метаморфические аналоги (амфиболиты, известковистые сланцы) являются оптимальным сырьем для усовершенствованных вагранок при производстве минерального волокна.

Кислые горные породы типа гранита, грандиорита, перлита более существенно повышают вязкость расплава, чем габбро-базальтовое сырье, и снижают производительность плавильного агрегата. Гранитное и перлитовое сырье целесообразно применять для повышения белизны волокна, например при производстве акустических изделий.

Основным показателем, определяющим пригодность сырья для производства минеральной ваты, служит модуль кислотности М_к, который представляет собой отношение суммы процентного содержания в сырье кислых окислов - кремнезема SiO₂ и глинозема А1₂O₃ - к сумме основных окислов - кальция СаО и магния MgO.

Модуль кислотности минеральной ваты (ГОСТ 4640-93) должен быть не менее 1,2, т. е.

Мк=(SiO²+Al²O³)/(CaO+MgO)?1,2

Для минеральной ваты высшей категории качества модуль кислотности составляет не менее 1,4 и 1,5 соответственно для марок 100 и 75.

Так как в природе редко встречаются сырьевые материалы с необходимым химическим составом и соответствующим модулем кислотности, требуемый состав сырьевых материалов подбирают путем составления сырьевой смеси - шихты, состоящей из двух, а иногда и нескольких компонентов.

При повышенной кислотности исходного сырья в качестве добавок применяют карбонатные породы: доломит, известняк, а при пониженной кислотности - кислые горные породы, бой глиняного кирпича.

2.3 Связующее

В качестве связующих для производства минераловатных изделий используют синтетические смолы, композиционные и битумные связующие. При выборе связующего учитывают его адгезионную и когезионную способность, нетоксичность, недефицитность и стоимость.

В качестве синтетических связующих применяют: фенолоспирты (фенолформальдегидную смолу), карбамидную смолу, поливинилацетатную дисперсию. Они должны хорошо растворяться в воде; легко диспергироваться, чтобы покрыть волокно тонкой пленкой; обладать хорошей адгезией к волокну; быть недефицитными; не иметь в своем составе легковоспламеняющихся и токсичных веществ. Этим требованиям не удовлетворяет ни одно из существующих синтетических связующих. Чтобы получить связующее с требуемыми свойствами, в них добавляют нейтрализующие материалы, отвердители и различные пластифицирующие добавки.

Композиционные связующие состоят из нескольких компонентов: фенолоспиртов, карбамидных смол или других связующих и пластифицирующих добавок. В качестве пластифицирующих добавок, повышающих гибкость пленки отвержденных смол, используют эмульсол, поливинилацетатную дисперсию, латексы синтетических каучуков, мазут и др.



3. Описание основных способов производства и обоснование выбранного способа

Производство жестких минераловатных плит включает следующие процессы: плавление сырья и получение силикатного расплава; переработку силикатного расплава в волокно; нанесение связующего и формирование плит.

3.1 Печи для получения силикатного расплава

Силикатные расплавы для производства минеральной ваты получают путем плавления сырья в печах следующих типов: шахтных (вагранках), ванных, электродуговых, циклонных, конверторных печах.

Наибольшее применение нашли ванные печи и вагранки, а циклонные и конверторные печи находятся в стадии освоения.

Ванные печи. Для получения расплавов при производстве минеральной ваты можно использовать небольшие ванные печи, по своему устройству похожие на ванные стеклоплавильные печи. Могут применяться все типы ванных печей: с подковообразным, продольным и поперечным направлением пламени. По способу использования тепла отходящих газов такие печи могут быть регенеративными и рекуперативными. Рекуперативные ванные печи более экономичны, но требуют применения высокожароупорных элементов. Наибольшее распространение получили регенеративные печи с подковообразным направлением пламени. Для отапливания печей используют газообразное или жидкое топливо. Сырье загружают в печь в измельченном состоянии (с размером кусков 1-2 мм).

К недостаткам ванных печей следует отнести то, что они занимают в 4-5 раз больше производственной площади, чем вагранки, при одинаковой производительности; требуют энергоемких шихтоприготовительных отделений для помола и перемешивания сырья; удельные расходы тепла в них в 2 раза превышают удельный расход тепла в вагранках.

Вагранки. Вагранки представляют собой шахтные плавильные печи непрерывного действия, теплообмен в которых происходит по принципу противотока. Сырье, загружаемое в верхнюю часть вагранки, опускается вниз, превращаясь при этом в расплав, а образовавшиеся в нижней части вагранки продукты горения поднимаются вверх, отдавая тепло расплавляемому материалу.

Вагранка состоит из двух основных частей - горновой и шахтной.

В нижней, горновой части вагранки происходит горение топлива и плавление сырья. Здесь развиваются наиболее высокие температуры. Силикатные расплавы разъедают огнеупорную футеровку, поэтому в нижней части вагранки для плавления силикатного сырья устроен ватержакет. Ватержакет представляет собой металлический цилиндр с двумя стенками, между которыми находится охлаждающая вагранку проточная вода, предохраняющая корпус вагранки от перегрева. Температура воды при выходе из ватержакета не должна превышать 70°С. Выше ватержакета металлический кожух печи защищен футеровкой. Низ ватержакета закрывается двухсекционным днищем, подвешенным на шарнирах.

В ватержакете имеются фурмы-отверстия для подачи воздуха, необходимого для горения топлива. Отверстия соединены одной кольцевой трубой - коллектором, через который воздух поступает по всему периметру вагранки. Основными конструктивными параметрами вагранки являются: внутренний диаметр и рабочая высота шахты, число фурм и объем горна. Диаметры промышленных вагранок могут быть следующими: 1000, 1250 и 1400 мм. Отношение рабочей высоты (от оси первого ряда фурм до загрузочного окна) к диаметру для применяемых вагранок - в пределах 3-5.

Число симметрично расположенных по окружности вагранки фурм зависит от количества, подаваемого в вагранку воздуха и размера вагранки. Для повышения производительности вагранки диаметром более 1000мм применяют двухрядное расположение фурм. В одном ряду размещаются от 8 до 16 фурм.

Нижнюю часть ватержакета, от оси нижнего ряда фурм до днища, называют горном. В горне накапливается жидкий расплав и происходит его гомогенизация по составу и температуре. Чем выше горн, там больше времени расплав находится в нем до выпуска из вагранки, тем лучше условия для получения гомогенного расплава. С другой стороны, расплав остывает, так как кокс здесь из-за отсутствия кислорода не горит и не выделяет тепла, поэтому устанавливается оптимальная высота горна. В вагранках высота горна колеблется в пределах 600-750 мм.

Образовавшийся расплав вытекает из горна через летку и по лотку направляется к узлу волокнообразования. Леткой называется отверстие диаметром 55-65 мм в водоохлаждаемом корпусе, вставляемом в специальный проем ватержакета. Для загрузки сырья и топлива в верхней части шахты имеется загрузочный люк. Ниже загрузочного окна в середине шахты крепится водоохлаждающий распределитель шихты, предназначенный для равномерного распределения загружаемых материалов по сечению вагранки.

Верхняя часть шахты закрыта кирпичным сводом с окнами для выхода газов. Сверху к шахте крепится искрогаситель для улавливания уносимых газовым потоком искр и частиц пыли. Искрогаситель представляет собой металлический кожух с колпаком и скошенным дном. Осевшие частицы скатываются к отверстию патрубка и удаляются.

Вагранки могут быть трех типов, в зависимости от вида топлива:

1. Коксовые вагранки;

2. Коксо-газовые вагранки;

3. Газовые вагранки.

Коксовые вагранки предназначены для плавления шлаков и легкоплавких пород. Недостатки коксовых вагранок: низкий коэффициент полезного использования тепла; высокие удельные затраты на топливо; плохое качество расплава и недостаточная стабильность струи расплава; неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия эксплуатации и загрязнение окружающей среды, обусловленные применением кокса.

Коксогазовая вагранка. В коксогазовых вагранках удается заменить 20-40% кокса природным газом, тем самым уменьшить потребление дефицитного кокса и снизить расходы на топливо. Однако в коксогазовой вагранке сохраняются основные недостатки коксовой вагранки- она загрязняет воздух. Кроме того, усложняется ее обслуживание, поэтому более целесообразно применять газовую вагранку.

Газовая вагранка. Газовая вагранка дает возможность устранить основные недостатки вагранки, отапливаемой коксом, позволяет снизить затраты на тепловую энергию в 2-3 раза, обеспечивает значительное повышение технического уровня и культуры производства.

Газовая вагранка состоит из шахты, нижняя часть которой представляет собой камеру плавления сырья и перегрева расплава, копильника, загрузочного устройства, системы газоснабжения, системы воздухоснабжения, системы охлаждения, устройств для отсоса и очистки дымовых газов. В камере плавления происходит сжигание газового топлива и плавление сырьевых материалов. Нижняя часть камеры, несколько выше уровня горелок, заполнена огнеупорным балластом, на который опирается столб шихтовых материалов.

Итак, рассмотрев различные плавильные агрегаты минераловатного сырья, выбираем для данного проекта шахтную печь - газовую вагранку.

3.2 Переработка силикатного расплава в волокно

Известные в настоящее время способы переработки силикатного расплава на вату подразделяют на:

1) вертикальный и горизонтальный дутьевые - в зависимости от направления потока воздуха или газа;

2) фильерный и вертикально-фильерно-дутьевой-при организованной подаче расплава через пластины с отверстиями-фильерами;

3) центробежный с горизонтальными дисками, одно- и многовалковый, центробежно-валковый с центральной раздаточной чашей, если используется центробежная сила рабочего органа (диска, чаши, валков) установки, на который подают расплав;

4) центробежно-дутьевой, центробежно-фильерно-дутьевой (ЦФД) или центробежно-фильерно-газоструйный - комбинированные, включающие применение центробежной силы и дутья для формирования струи расплава и вытягивания волокна;

5) штабиковый и штабиково-газоструйный - с предварительным изготовлением штабиков-стержней.

Структуру расплава шихты (то есть степень связности в нем тетраэдров кремнезема) отражает модуль вязкости. Вязкость расплава имеет очень большое значение для формирования качественной гидролитически стойкой минеральной ваты. С одной стороны, нельзя допускать слишком большой вязкости расплава в ущерб нормальному ходу получения расплава, с другой - нельзя допускать очень низкое содержание в шихте кислых окислов в ущерб долговечности минеральной ваты. Именно истинную вязкость расплава характеризует модуль вязкости М_в.

При применении для плавления шихты вагранок и формировании волокон по дутьевому или центробежному способу используют шихту с М_в не более 1,2. Применение многовалковых центрифуг позволяет использовать шихту с М_в до 1,4. При ванной плавке и фильерном способе получения волокон применяют шихту с М_в до 2.

В данном проекте в качестве сырья используются горные породы. Шихта имеет модуль вязкости М_в = 1,3. Поэтому для формирования волокна из силикатного расплава будем применять многовалковую центрифугу.



3.3 Нанесение связующего и формирование плит

При изготовлении изделий применяют следующие способы нанесения связующих: пульверизация, пролив с последующим отжимом и вакуумированием, приготовление гидромасс (мокрый способ).

По первому способу раствор или эмульсию связующего наносят распылением либо форсунками в камере волокноосаждения, либо через паровой коллектор центробежно-дутьевой установки или полый вал валков центрифуги. Более равномерное распределение связующего достигается при подаче его через паровой коллектор или полый вал валков центрифуги. Связующее, введенное в ковер методом пульверизации, находится в ковре в виде отдельных мелких капель. Скрепление волокон достигается только за счет капель, удерживающихся в местах «скрещивания» волокон. Чем мельче капли, тем равномернее они будут распределены по объему ковра, тем лучшим будет сцепление, волокон. Недостаток этого способа - большие потери связующего. Применение пульверизации технологически и экономически оправдано при изготовлении рулонного материала, а также мягких и полужестких плит с низкой объемной массой.

Сущность второго способа заключается в том, что связующее в виде плоской струи по наклонному листу подается на минераловатный ковер по всей ширине конвейера. В месте подачи связующего под конвейером имеется вакуумирующее устройство, способствующее прониканию связующего в толщу ковра. Излишки связующего отжимаются валом и поступают в бассейн, которого перекачиваются насосом в расходный бак.

При введении связующего в минераловатный ковер способом пролива с отжимом и вакуумированием не только снижаются потери связующего, но и значительно повышается прочность изделий (в 2-3 раза) за счет более эффективного распределения связующего по каркасу изделия. Недостаток способа - повышенная влажность ковра (70-80% по массе), а также невозможность получения низкой объемной массы.

Жесткие плиты получают по мокрому способу введения связующего. По этому способу минеральные волокна смешиваются с раствором или эмульсией связующего в специальном смесителе с образованием гидромассы, содержащей 8-10 % твердой фазы.

Плиты формуют из гидромассы в фильтрующих пресс-формах, в которых избыток связующего удаляется совместным прессованием и вакуумированием через перфорированные днища.

Полужесткие минераловатные плиты на синтетическом связующем получают пульверизационным способом нанесения связующего.



4. Описание технологического процесса и материальный баланс

4.1 Описание технологического процесса

Технологическая схема изготовления минераловатных изделий на синтетическом связующем специализированными технологическими линиями оборудования с указанием последовательности операций показана в графической части. На таких линиях можно изготовлять минеральную вагу в виде рулонов минераловатного ковра с прокладкой бумагой, минераловатные плиты при нанесении на волокно раствора связующего методом полива с вакуумированием, мииераловатные плиты при нанесении на волокно раствора связующего методом распыления в камере волокноосаждения. В этом случае установка для пропитки ковра проливом служит только для транспортирования минераловатного ковра.

Для изготовления минераловатных плит на синтетическом связующем применяются технологические линии СМТ-092 и СМТ-126. По технологии производства изделий и конструкции машин обе технологические линии идентичны. В технологическую линию модель СМТ-126 входит камера волокноосаждения СМТ-093, рулонирующий автомат СМТ-094, промежуточный транспортер СМТ-095, установка для пропитки ковра проливом СМТ-096, камера полимеризации СМТ-128, станок для разделки ковра СМТ-098, теплотехническое оборудование СМТ-100, узлы обшей сборки СМТ-126. Модель СМТ-126 имеет модификацию СМТ-126А, в которой предусмотрено изготовление минераловатных изделий только в режиме нанесения синтетического связующего методом распыления.

Базальт и доломит с промежуточных складов и подаются в дозирующие бункера, откуда поступают посредством ленточного конвеера на скиповый подъемник через приемную воронку. Скиповый подъемник загружает материал в бункер для шихты.

Шихта из бункера подается конвейером в вагранку. Материал, проходя в нижнюю часть вагранки - горн - нагревается и плавится; расплав, вытекая, попадает на центрифугу и в виде волокна отправляется в волокноосадительную камеру, где происходит параллельное распыление связующего и осаждение его на волокнах минеральной ваты.

Камера волокноосаждения СМТ-093 предназначена для приема и осаждения минерального волокна (образования минераловатного ковра). Она состоит из наклонного приемно-формующего транспортера, шахты, привода, прижимного барабана, круглой и поперечной щеток и дымососа с приводом. Рама транспортера сварная, каркас разъемный, состоящий из четырех секций. В первой секции размещены механизмы натяжной, станции, в четвертой - механизмы приводной станции.

Камера волокноосаждения работает так. Минеральное волокно поступает в шахту камеры волокноосаждения через проем в ее торцовой стенке. Волокна минеральной ваты, поступив в камеру волокноосаждения, обволакиваются распыленным через форсунки раствором синтетического связующего и оседают на сетке транспортера. Под действием дымососа, отсасывающего газовоздушную смесь и создающего разрежение в нижних коробах камеры, минеральная вата прижимается к сетке транспортера и остается на ней.

Система шиберов позволяет регулировать отсос воздуха по ширине и длине камеры, обеспечивая равномерность распределения осаждаемого слоя. Сетка транспортера непрерывно движется и выносит слой ваты из камеры волокноосаждения. При выходе из камеры слой ваты попадает под прижимной барабан, который обжимает вату до необходимой плотности, образуя ковер.

Далее минераловатный ковер поступает на приемный цепной транспортер, который подает минераловатный ковер в камеру полимеризации, где происходит полимеризация связующего и сушка минераловатного ковра.

Минераловатный ковер после полимеризации связующего и сушки подается на резательную установку. Перемещаясь по направляющим, каретка ножа поперечной резки упором воздействует на конечный выключатель, дающий команду на остановку привода перемещения каретки.

Резка ковра происходит каждый раз после того, как шестерня механизма включения сделает полный оборот и с помощью конечного выключателя включит электродвигатель привода перемещения каретки. При этом каретка будет двигаться попеременно в направлении конечного выключателя или, при воздействии на которые подается команда на остановку привода каретки. Время прохождения по цепному, транспортеру минераловатного ковра длиной 1 м равно времени одного оборота шестерни.

Готовые разрезанные плиты подаются на установку для штабелирования плит с последующей упаковкой и отправкой на склад готовой продукции закрытого типа.

4.2 Материальный баланс

Состав шихты:

- базальт - 65 %;

- доломит - 35 %.

Компоненты связующего:

- фенолформальдегидная смола - 40 %;

- вода - 60 %.

В высушенном состоянии компоненты связующего:

- фенолформальдегидная смола - 100 %;

Содержание связующего в сухом состоянии в минераловатных плитах составляет 4 % от массы плиты.

Следовательно, компонентный состав полужестких минераловатных плит на синтетическом связующем:

- базальт - 62,4 %;

- доломит - 33,6 %;

- фенолформальдегидная смола - 4 %.

Режим работы предприятия:

Пятидневная рабочая неделя с двумя выходными днями.

Трехсменный график работы.

Продолжительность одной смены 8 часов.

Режим работы предприятия при пятидневной рабочей неделе составляет 260 дней.

Производительность цеха:

П = 50000 м³ /год

Т.к. плотность плиты с = 125 кг / м³, то:

П = 50000 * 125 = 6250000 кг / год.

Таблица 4.1 Материальный баланс

Наименование материалов	Ед. изм.	Расход, %	Расход материалов с учетом потерь 3 %
			час	смена	сутки	год
Базальт	кг	62,4	644,3299	5154,639	15463,92	4020619
Доломит	кг	33,6	346,9469	2775,575	8326,725	2164948
фенолформальдегидная смола	кг	4	41,3032	330,4256	991,2768	257732



5. Характеристика основного технологического оборудования

На большинстве действующих предприятий установлены технологические линии 6645М для производства плит из минеральной ваты на синтетическом связующем.

В состав линии 6645М входят промежуточный конвейер, камера тепловой обработки 6645-02М, камера охлаждения с ножами продольной резки.

В настоящее время используют более совершенные технологические линии СМТ-092 и СМТ-126, на которых производят мягкие, полужесткие, жесткие плиты, плиты повышенной жесткости, а также заготовки для акустических плит.

Таблица 5.1 Техническая характеристика линии СМТ-126

Показатели	СМТ-126
Производительность, тыс.м3/год	50…60
Ширина ковра, мм	2100
Скорость конвейера, м/мин	0,6…10
Регулирование скоростей конвейеров	бесступенчатое
Общая установленная мощность, кВТ	796,4
Расход, м3 газа воды сжатого воздуха	210 8 0,2
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	58600 10100 6210
Масса, кг	164980

В состав линий СМТ-092 и СМТ-126 входит следующее оборудование: камера волокноосаждения СМТ-093, передаточный конвейер СМТ-095, камера тепловой обработки СМТ-128 (для линии СМТ-126).

Станок для разделки ковра СМТ-098, теплотехническое оборудование СМТ-129 для линии СМТ-126.



6. Контроль качества сырья, продукции и пооперационный контроль технологического процесса

6.1 Контроль качества сырья, продукции

Плиты принимаются техническим контролем предприятия-изготовителя партиями. Партия должна состоять из плит одной марки и одинаковых номинальных размеров в объеме не более сменной, выработки на одной технологической линии.

Размеры, разность диагоналей, однородность структуры, объемную массу, сжимаемость, предел прочности на растяжение при изгибе, содержание битумного связующего, предел прочности при растяжении, влажность и гибкость определяют в плитах, входящих в состав каждой партии.

Теплопроводность плит каждой марки определяют не реже одного раза в полугодие и при каждом изменении сырьевых материалов и технологии производства.

Для проверки соответствия плит требованиям ГОСТ 10140-80 в части размеров, разности диагоналей и однородности структуры из разных мест каждой партии отбирают пять плит.

Из числа плит, удовлетворяющих требованиям ГОСТа к размерам и разности диагоналей, отбирают три плиты для определения физико-механических показателей.

При неудовлетворительных результатах испытаний плит хотя бы по одному из физико-механических показателей, предусмотренных ГОСТом, проводят повторное испытание по этому показателю удвоенного количества плит, вновь отобранных из той же партии.

При неудовлетворительных результатах повторной проверки партия плит приемке не подлежит.

Повторную проверку удвоенного числа плит следует проводить, если хотя бы одна отобранная для проверки плита, не соответствует требованиям ГОСТа по размерам, разности диагоналей и однородности структуры.

Если при повторной проверке окажется, что хотя бы одна плита не удовлетворяет требованиям стандарта по одному из этих показателей, проводят поштучную приемку партии плит. Если при приемке плит, которым в установленном порядке присвоен государственный Знак качества, окажется, что они не удовлетворяют хотя бы одному из показателей, предусмотренных ГОСТом, то плиты приемке по высшей категории качества не подлежат. Потребитель имеет право производить контрольную проверку соответствия плит требованиям ГОСТа, соблюдая при этом указанный порядок отбора образцов и применяя методы испытаний.

6.2 Пооперационный контроль технологического процесса

Перечень работ по контролю операций, связанных с технологическим процессом изготовления изделий из минеральной ваты при применении фенолформальдегидной смолы в качестве связующего, приводится в табл. 6.1.

Таблица 6.1 Контрольные параметры при производстве мягких минераловатных плит при введении связующего методом распыления

№ п/п	Контролируемые операции	Измеряемые параметры	Нормативы	Цикличность выполнения контрольных операций
1.	Приготовление раствора фенолоспиртов	Растворимость фенолоспиртов	Раствор (смола:вода) в соотношении от 1:2 до 3:3,5 должна быть прозрачной	Каждая партия фенолоспиртов
		Концентрация рабочего раствора	То же	При каждом заполнении расходного бака
		Расход рабочего раствора		Не реже двух раз в смену
2.	Минераловатный ковер с введением связующего	Равномерность распределения волокна на конвейере	Для продольной равномерности масса снятых рулонов не должна иметь расхождение больше 10 %; для поперчной равномерности расхождения в массе четырех частей ковра не должно быть больше 20 %	Не реже двух раз в смену
		Скорость движения конвейеров камер волокноосаждения, промежуточных и тепловой обработки	В соответствии с заданием	Не реже двух раз в смену
		Влажность минераловатного ковра при входе в камеру тепловой обработки	Не более 8	То же
3.	Камера тепловой обработки	Температура теплоносителя, С:		Каждый час с занесением в журнал
		- по зонам в камере	180 … 220
		- на выходе из камеры	120 … 140
		Давление теплоносителя по зонам: - над ковром - под ковром	В соответствии с заданием в зависимости от вида выпускаемой продукции
4.	Контроль качества готовой продукции	В соответствии с существующими нормативными документами	Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-96)	Каждая выпускаемая партия изделий
		Равномерность распределения связующего	Визуально по равномерности окраски на срезе плит	Систематически
5.	Производительность линии	Взвешиванием плит		Не реже 2-3 раз в смену



7. Мероприятия по охране труда и охране окружающей среды

При производстве минеральной ваты и изделий из нее вредные условия труда могут создаваться:

а) выделением отходящих газов из вагранки через загрузочное отверстие, что вызывает опасность отравления окисью углерода рабочих-загрузчиков;

б) шумом пара, выходящего из сопел при раздуве расплава, что повышает утомляемость и приводит к ухудшению слуха у рабочих-вагранщиков;

в) брызгами расплава при выходе струи из летки вагранки, это может привести к ожогам;

г) загрязнением воздуха помещений минеральной пылью при выбивании ее из камер волокноосаждения, а также при упаковке и складировании ваты, что вызывает раздражение кожного покрова и верхних дыхательных путей;

д) брызгами расплавленного битума при использовании его в качестве связующего вещества, что может привести к ожогам;

е) отравлением воздуха парами формалина и фенола, если феноло-формальдегидная смола варится непосредственно на заводе минеральной ваты, что приводит к раздражению слизистых оболочек.

Обеспечение здоровых и безопасных условий труда заключается, прежде всего, в усовершенствовании технологии производства минеральной ваты и использовании рационального оборудования.

Во избежание отравления рабочих-загрузчиков окисью углерода, содержание которой в отходящих из вагранок газах может достигать нескольких процентов, вагранки загружают сырьем и топливом механизированными устройствами. Надежным загрузочным устройством является скиповый подъемник с автоматическим управлением, благодаря чему устраняется необходимость пребывания рабочих у загрузочных отверстий вагранок.

Независимо от этого вагранки должны иметь устройства для очистки отходящих газов от пыли и дожигания неполных продуктов сгорания.

Для защиты рабочих-вагранщиков от ожогов брызгами расплава и раскаленными корольками узлы раздува должны быть заключены в кабины, расположенные между вагранками и камерами волокноосаждения. Эти кабины, кроме того, уменьшают шум от работы паровых сопел при дутьевом способе раздува, вредно влияющий на здоровье рабочих. Для наблюдения за раздувом расплава и снятия настылей с летки в стенках кабин делаются рабочие окна. [2]. При ремонте внутри вагранки ниже загрузочного окна устраивают перекрытие или подвесной зонт. При прекращении подачи воздуха во время работы вагранки немедленно открывают все фурменные заслонки. Крышки фурм в начале пуска воздуха в вагранку открывают для выхода газовоздушной смеси. Для питания водяного охлаждения необходим аварийный бак, наполненный водой, причем объем воды в баке должен обеспечивать охлаждение вагранки при остановке и выгрузке. Розжиг вагранки производят при работающей системе охлаждения. На системе водоснабжения устанавливают звуковые и световые сигналы, которые извещают персонал о снижении давления в водопроводе ниже установленного предела или прекращении подачи воды. Все электрическое оборудование заземляют, предупреждая этим возможное поражение обслуживающего персонала электрическим током. При наличии электрокаров обращают внимание на безопасность работы на них, не допуская их соприкосновения с открытыми источниками тока.

Обязательно также ограждают движущиеся и вращающиеся части оборудования, бункеров, резервуаров, приямков и т. п. для предупреждения падения в них людей. Предусматривают необходимую звукоизоляцию оборудования, издающего значительный шум (узел раздува, вентиляторы, дымососы и т. п.). Необходим повседневный контроль за эффективной работой вентиляционных и аспирационных устройств в цехах с большими выделениями тепла и вредных веществ, а также за уровнем запыленности и загазованности производственных помещений. К обслуживанию плавильных печей должен допускаться специально обученный персонал, который обеспечивают спецодеждой и защитными очками.[5].

Главным источником загрязнения воздуха рабочих помещений является минеральная пыль. Содержание пыли в воздухе, безопасное для здоровья людей, должно быть не более 3 мг/л.

Основными мероприятиями в борьбе с пылью являются:

а) применение минерального масла при раздуве расплава;

б) герметизация стен камеры волокноосаждения и других установок, в которых обрабатывается вата;

в) разрежение в камерах волокноосаждения и тепловой обработки;

г) местные отсосы воздуха для локализации пылеобразования, например в местах упаковки ваты.

Вытяжная вентиляция у камеры волокноосаждения должна иметь устройства для очистки воздуха от пыли. Стены и потолок камеры покрывают теплоизоляцией, чтобы не допустить выпадения конденсата в камере и коррозии ее внутренних поверхностей.

Особое внимание обращается на безопасные приемы работы с феноло-формальдегидной смолой, применяемой в качестве связующего вещества. При получении и применении феноло-формальдегидной смолы на заводах минеральной ваты надо помнить, что фенол и формальдегид токсичны, и принимать необходимые меры предосторожности при работе с ними. Аппаратура должна быть герметичной, а складские и производственные помещения иметь хорошую вентиляцию. Предельно допустимая концентрация в воздухе паров фенола 0,005 мг/л, а формальдегида 0,001 мг/л.[2].

В заключение следует сказать, что в отделении вагранок, ванных и другого рода плавильных печей вывешивают правила по технике безопасности, утвержденные главным инженером предприятия, в которых даются указания о порядке работы. В правилах особо оговариваются применение кислорода или электрической дуги, действия персонала в случае прекращения подачи воды для охлаждения вагранки, условные обозначения трубопроводов (окраска), сроки и порядок периодической очистки водяной рубашки от накипи к грязи, порядок розжига печи, обязательное ношение теплозащитной одежды.[5].



8. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Необходимо рассчитать толщину теплоизоляционного слоя из минеральноватной плиты для трехслойной конструкции стен для г. Казань.

Таблица 8.1

№	Вид конструкции	Толщина слоев, мм
1	Кирпич глиняный сплошной	120
2	Плита минераловатная	170
3	Кирпич глиняный сплошной	120

Тип помещения - промышленное здание.

1. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче R₀ ограждающей конструкции следует проводить по формуле:

R₀=1/б_B+R_K+1/ б_H, (1)

где, б_B - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл.4 [1];

R_K - Термическое сопротивление ограждающей конструкции, определяемое как сумма сопротивлений отдельных слоев

R_K= R₁+ R₂+…+ R_N+ R_В.П., (2)

где, R₁, R₂, R_N - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции;

R_В.П - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по прил. 4 [1].

б_H - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции принимается по табл.6 [1].

Термическое сопротивление R слоя однородной многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной конструкции следует определять по формуле:

R = д / л, (3)

где, д - толщина слоя, м;

л - расчетный коэффициент теплопроводности материалов слоя, принимаемый по приложению 3 [1].

2. Расчет требуемого сопротивления теплопередаче R^тр₀ конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, проводят по формуле:

R^тр₀= n (t _В-t_ОТ.ПЕР.)/Дt^Н б_B, (4)

где, n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по табл.3 [1];

t _В - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

t_ОТ.ПЕР - расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СниП 2.01.01-82;

Дt^Н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по табл. 2.

3. Расчет требуемого сопротивления теплопередаче (R^ТР₀)_ЭС конструкций из условий энергосбережения ведется по формуле:



(R^ТР₀)_ЭС= А+В*(ГСОП/1000). (5)

Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по формуле:

ГСОП=(t _В-t_ОТ.ПЕР.)Z_ОТ.ПЕР, (6)

где, t_ОТ.ПЕР., Z_ОТ.ПЕР - средняя температура и продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8^оС по СниП 2.01.01-82,

А=1,2, В=0,3.

Решение. По формуле 4:

R^тр₀=1*(18-(-32))/8,7*7=0,82,

где, n=1, t _В=18^оС, t_ОТ.ПЕР=-32 ^оС, Дt^Н=7, б_B=8,7.

По формуле 5:

(R^ТР₀)_ЭС=1,2+0,3*(5166,6/1000)=1,86,

где ГСОП=(18-(-5,7))*218=5166,6.

По формуле 1:

R₀=1/б_B+R_K+1/ б_H

или R_K= R₀-(1/б_B)-( 1/ б_H)= 1,86-(1/8,7)-(1/23)=4,24.

По формуле 2:

R_K=R₁+R₂+R₃

R₂= R_K-2* R₁=4,24-2*0,21=3,82,

Для минераловатной плиты П125 (125кг/м³ ) л = 0,045 Вт/(м^оС),

д = R₂* л = 3,82*0,045=0,17 м.



Толщина теплоизоляционной засыпки из керамзитового гравия равна 170 мм.

минераловатный технологический силикатный базальт



Список использованной литературы

1. Производство теплоизоляционных материалов. Учебное пособие для подготовки рабочих на производстве. Сухарев М.Ф., Майзель И.Л., Сандлер В.Г. - М.: Высшая школа, 1981. - 231 с.

2. Рябов К.Д. Справочник молодого теплоизолировщика и гидроизолировщика. - М.: Высшая школа, 1988. - 176 с.

3. Горяйнов К.Э., Горяйнова С.К. Технология теплоизоляционных материалов и изделий. - М.: Стройиздат, 1982. - 376 с.

4. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Устенко А.А. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Стройидат, 1980. - 399 с.

5. ГОСТ 9573-96 Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные.

6. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов изделий.- М.: Высш. шк. - 1989.- 384 с

7. СниП II-3-79* Строительная теплотехника. Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996, - 29с.

Размещено на Allbest.ru

...