Цех по производству минераловатных плит повышенной жесткости производительностью 80 тыс. м3 в год

 

2. Технологическая часть.

 

1. Выбор способа и технологической  схемы производства.

     Производство минеральной ваты и изделий из нее включает в себя следующие основные технологические операции:

         - подготовка сырьевых  материалов

         - составление сырьевой  смеси

         - плавление сырья

         - переработка расплава  в волокно

         - осаждение минеральной  ваты и формование минераловатного  ковра в камере волокноосаждения

         - введение связующего

         - тепловая обработка  минераловатного ковра

         - продольная и  поперечная резка ковра на  изделия заданных размеров. 

    Печи для получения силикатного расплава различают по принципу сжигания топлива, зависящему от его вида.

        Для получения силикатных расплавов в минераловатном производстве применяются различные типы плавильных печей.

        В своем проекте в качестве плавильного агрегата я принимаю вагранку. Выбор вагранки объясняется высоким коэффициентом использования теплоты от сжигаемого топлива, большой производительностью при небольших габаритах, простотой конструкции, незначительными капитальными затратами и простотой обслуживания. Вагранка ватержакетная 5232М диаметром 1250мм.

    Вагранка 5232М диаметром 1250 мм наиболее распространена в промышленности. Она представляет собой вертикальную печь, состоящую  из двух основных частей - горновой и шахтной. В горновой, нижней, части вагранки происходят горение топлива и плавление сырья. Здесь развиваются наиболее высокие температуры, поэтому горновая часть защищена водяной рубашкой - ватержакетом. Выше ватержакета шахта защищена от воздействия высоких температур футеровкой из шамотного кирпича.

     Воздух, необходимый для горения  топлива, подается в вагранку  через специальные устройства - фурмы,  которые симметрично расположены  по окружности вагранки в один-три  ряда на высоте 0,5-0,8 диаметра вагранки от ее днища. В каждом ряду находится 8-6 фурм диаметром 60-50 мм. Фурмы каждого ряда соединены общим кольцевым коллектором (фурменным поясом) , через который воздух поступает по всему периметру вагранки.

    Сортированные сырьевые материалы и кокс из расходных бункеров через весовые дозаторы подаются с помощью скипового подъемника, конвейера или бадьи с открывающимся днищем в загрузочное окно, расположенное в боковой стене вагранки. Высота рабочей зоны вагранки равна 4-5 ее диаметрам. Расход топлива (кокса) в вагранках, зависящий в основном от применяемых сырьевых материалов, составляет 18-20% массы сырья.

    Технические характеристики вагранок

 
 
 

    Вагранка  – непрерывно действующий противоточный тепловой агрегат. Загруженные сверху сырье и топливо чередующимися слоями опускаются вниз, а образующиеся в нижней части вагранки продукты горения топлива – горячие газы поднимаются вверх, передавая свою теплоту верхним слоям материала. Таким образом, сырье, опускаясь вниз по вагранке, разогревается и превращается в расплав. Расплав выпускают из вагранки через летку, которая обычно расположена в боковой стенке на высоте 0.2…0.35 диаметра вагранки от днища или непосредственно в днище. Диаметр отверстия летки 35-80 мм зависит от производительности вагранки. Для стабилизации струи расплава к боковой летке может быть пристроен копильник. 

Переработка минерального расплава в волокно.

    Полученный  в плавильном агрегате минеральный  расплав перерабатывают в волокно следующими способами: пародутьевым, центробежно-валковым, центробежно-дутьевым, фильерно-дутьевым.

    В своем проекте я принимаю центробежно-валковый способ.

    Этим  способом получают минеральное волокно  из расплава под действием центробежных сил,   создаваемых вращающимися валками центрифуг. В зависимости от количества валков центрифуги разделяют на одно-, двух-, трех-, четырехвалковые и т.д., а по числу передач расплава между рабочими органами - на одно- и многоступенчатые. Наиболее распространены четырехвалковые центрифуги.

    Центрифуга  Ц- 7 представляет собой станину П-образной формы из листовой стали толщиной 25 мм, на которой укреплены четыре рабочих валка в подшипниковых  узлах с приводом от четырех электродвигателей  общей мощностью 40 кВт. Рабочие валки приводятся в движение от электродвигателей через клиноременную передачу. Валки вращаются в вертикальной плоскости и ограждены сверху и сбоку бронированными листами. Центрифугу монтируют на рельсовом пути, по которому она передвигается с помощью мотор-редуктора. Обычно один плавильный агрегат комплектуется двумя центрифугами.

    Расплав из плавильного агрегата подается с  помощью регулируемого водоохлаждаемого лотка на поверхность первого  валка под углом 30-40° к его  горизонтальной оси. Подача струи расплава в другую точку первого валка уменьшает количество расплава, попадающего на второй валок, и ведет к увеличению неволокнистых включений. Роль первого валка - расщепить струю расплава и передать ее в виде множества струек на второй валок, на котором перерабатывается в волокна значительная часть поступившего на него расплава. Избыток минерального расплава передается далее на третий валок. Четвертый валок завершает процесс волокнообразования. Таким образом, основные волокнообразующие валки - второй и третий.

    Для отдува образующихся волокон на центрифуге установлен вентилятор производительностью 1400 м³/ч. Образовавшиеся на валках волокна подхватываются воздушным потоком, подающимся из вентилятора, и уносятся в камеру волокноосаждения, где оседают на движущемся сетчатом конвейере. Застывшие неволокнистые включения падают под центрифугу, откуда удаляются скребковым или пластинчатым конвейером. 
 

Технические характеристики центрифуги Ц-7

         Производительность  по расплаву, кг/ч   .............. 700-2000

         Диаметр, мм:

         первого и второго  валка   .............................................. 200

         третьего и четвертого валка   ........................................ 250

         Габаритные размеры, мм............................…..3400х1800х2120

         Масса, кг............................................................................ 4560 
 
 

    Осаждение  минерального   волокна и формирование минераловатного  ковра

    Волокна минеральной ваты, образовавшиеся в  результате переработки расплава, осаждаются в виде ковра в камере волокноосаждения. В зависимости от способа волокнообразования камеры волокноосаждения могут быть горизонтальными, вертикальными и барабанными.

    В курсовом проекте я принимаю горизонтальную камеру СМ-5237А.

    Горизонтальная  камера СМ-5237А представляет собой металлический изолированный каркас прямоугольного сечения длиной 10 м, шириной 2 м, высотой 3,5 м. По всей длине нижней части камеры проходит сетчатый конвейер, где осаждаются волокна и формируется минераловатный ковер, который затем удаляется из камеры на последующую переработку в изделия. Ковер, выходящий из камеры, уплотняется подпрессовочным роликом.

    Воздух, газы или паровоздушная смесь  удаляются из камеры вентилятором, который отсасывает их из камеры на уровне,  находящемся ниже сетчатого конвейера. В результате в камере создается разрежение, что способствует осаждению минеральных волокон и формированию ковра, а также препятствует попаданию волокон и газов в рабочее помещение.

    Скорость  движения сетчатого конвейера регулируется от 0,3 до 3,5 м/мин, что позволяет в зависимости от производительности плавильного агрегата поддерживать необходимую толщину минераловатного ковра. 

    Нанесение связующего вещества.

    Применяют три способа введения связующего в волокно: распыление или пульверизация, полив с вакуумированием, приготовление гидромассы или пульпы.

    В своем курсовом проекте я принимаю способ приготовления гидромассы или пульпы.

    При «мокром» способе введения  связующего хлопья минеральной ваты смешиваются  со связующим битумной эмульсией или раствором фенолоспиртов. В результате образуется гидромасса или пульпа. Такой способ используется при производстве плит марок 200 и 250 на битумном связующем, плит повышенной жесткости на синтетическом связующем (ППЖ). Гидромасса для производства плит на битумном связующем имеет соотношение ваты и воды от 1:9 до 1:10 и готовиться в гидросмесителе, а пульпа для производства плит ППЖ имеет соотношение ваты и воды от 1:15 до 1:35 и готовиться в пульпаторе.

    Мокрый  способ изготовления плит состоит из трех основных операций: приготовление гидромассы, формование из нее непрерывного минераловатного ковра и его тепловой обработки. Приготовление гидромассы производят в смесителях непрерывного или периодического действия роторного и валкового типов. Минеральную вату перед подачей в смеситель разрыхляют на специальных машинах. Смешивание волокна с рабочим раствором связующего существенно облегчается при введении пенообразователя. В этом случае образовавшиеся пузырьки пены играют роль шарниров и снижают трение между волокнами, способствуя образованию однородной гидромассы без наличия в ней комков ваты. Гидромасса поступает в бункер формовочного устройства. Формование  плит повышенной жесткости производят способами подпрессовки и отливкой ковра с последующим вакуумированием и калибровкой. 

    Тепловая  обработка изделий.

    Минеральный ковер, пропитанный синтетическим  связующим, проходит тепловую обработку  в специальных камерах, в которых  осуществляется подпрессовка ковра  до заданной толщины, сушка и отверждение  синтетического связующего. Камepa тепловой обработки является одним из основных агрегатов, входящих в состав технологических линий, определяющих качество выпускаемых изделий. При производстве минераловатных изделий на синтетических связующих используют различные конструкции камер тепловой обработки, отличающиеся исполнением (пластинчатые или сетчатые конвейеры), тепловой и аэродинамической схемой работы (подвод теплоносителя снизу или сверху, с рециркуляцией или без рециркуляции) и режимом тепловой обработки изделий.

    Тепловая  обработка осуществляется путем  прососа горячего теплоносителя  температурой 180-220 °С через минераловатный ковер. В качестве теплоносителя используют продукты сжигания топлива в топках, расположенных рядом с камерой или в отдельном помещении. Теплоноситель подается в камеру дымососом. Пройдя через минераловатный ковер, большая часть теплоносителя возвращается в топку на рециркуляцию, а другая часть удаляется из рабочего пространства камеры вентилятором.