Тепловая обработка силикатного кирпича в автоклавах

Для контроля за режимом запаривания на автоклавах установлены манометры и самопишущие  дифманометры, снабженные часовым механизмом, записывающим на барограмме полный цикл запаривания кирпича. [2]

Из автоклава  силикатный кирпич поступает на склад.

 

 

 

 

3. Режим работы завода и основных цехов

 

Режим работы предприятия  является основой для расчета  производительности, расхода сырья и полуфабрикатов, оборудования, состава работающих и пр.

Режим работы завода, цеха, отделения выбирается в соответствии с «Нормами технологического проектирования предприятий», принятыми в данной отрасли промышленности.

Производство силикатных кирпичей организовано в виде отдельного предприятия. Производительность данного завода составляет 10 млн. шт. в год.

 

Таблица 2 – Режим работы цехов завода по производству силикатного кирпича

Наименование  технологических операций	Сменность	Количество рабочих дней в году (Д)
Заготовка сырья в карьере	2	260
Транспортировка сырья	2	260
Подготовка сырьевых материалов	2	260
Формование изделий	2	260
Процесс автоклавной обработки	3	337
Транспортирование и складирование готовой продукции	2	260
Отпуск продукции потребителю	2	260

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Материальные расчеты процесса

 

Материальный  расчет производства заключается в  определении количества загружаемых и получаемых продуктов на каждой стадии технологического процесса с обоснованием расходных коэффициентов по сырью и составам и количеством отходов. Полученные результаты служат исходными данными для определения числа единиц необходимого оборудования, его размеров и производительности, а также для энергетических расчетов оборудования и определения расходов энергии на технологические нужды.

Для расчета количества загружаемых и получаемых продуктов пользуются эмпирическими данными о составе сырья, технических характеристиках используемых аппаратов, обусловливающих механические потери сырья или целевого продукта.

При выполнении материальных расчетов ряда механических и физико-механических операций потери сырья могут быть приняты на основе данных из технической литературы. Усредненные значения потерь при дроблении, помоле и перемещении составляют 0,5%, при сушке 1…10%, при обжиге 3…7%, при транспортировании 0,5%.

Для непрерывных  процессов и аппаратов материальный расчет рекомендуется составлять на единицу времени - час, а для аппаратов периодического действия - на один цикл работы.

Расчет ведется  в порядке обратном технологическому потоку, начиная с отпуска готовой продукции и представляется в таблице 3.

 

Таблица 3 – Потребность в сырье и полуфабрикатах

Наименование  технологической операции	Потери, %	Производительность, м3
		в год	в сутки	в смену	в час
1. Транспортирование и складирование готовой продукции	0	2640	10,15	5	0,6
2. Процесс автоклавной обработки	5	2772	8,6	4,3	0,5
3. Формование изделий	0,5	2910,6	11,19	5,6	0,7
4. Подготовка сырьевых материалов	0,5	3056	11,7	5,9	0,7
5. Транспортировка сырья	0,5	3208,8	12,3	6	0,75
6. Заготовка сырья в карьере	0,5	3369	13	6,5	0,8

 

 

 

 

 

 

5. Расчёт основного аппарата

 

В данном разделе  производится детальный расчет одного из основных аппаратов. В данной курсовой работе будет рассматриваться расход тепла на тепловую обработку в автоклаве.

При запаривании силикатного кирпича тепло расходуется на:

- нагрев сырца  с находящейся в нем влагой;

- нагрев вагонеток  и корпуса автоклава;

- теплопотери  в окружающую среду;

- потери с  паром при удалении воздуха  из автоклава (продувка) и через  неплотности;

- потери с  удаляемым из автоклава конденсатом.

Оптимальными  считаются такие параметры автоклавной  обработки, которые обеспечивают достижение заданных физико-технических свойств  кирпича при возможно коротких циклах запаривания. В настоящее время  на заводах по производству силикатного кирпича применяются автоклавы диаметром 2 м, длиной 19 и 21 м с рабочим давлением 0,8 и 1,2 МПа. [10]

Кроме того, применяются  автоклавы длиной 40 см и диаметром 2 м с давлением 1,6 МПа. Циклы работы автоклавов при запаривании различных видов продукции даны в таблице 4.

 

Таблица 4 – Длительность цикла работы автоклавов при запаривании изделий

Операции	Вид изделий и давление Р, МПа в автоклаве
	Полнотелый и облегченный  кирпич		много пустотные камни и полнотелый кирпич	многопустотные камни
	Р=0,8	Р=1,2	p= 1,6	р=1,2
Загрузка сырца	1	1	0.25	1
Закрывание крышек	2	0.2	0.15	0.15
Подъем давлением пара:
— без выпуска	1.1	1.15	1.5	1.15
— с перепуском	1.3	1.4	1.6	1.4
Выдержка под полным
Давлением	6	5	4	4.5
Выпуск пара:
— без выпуска	0.8	0.9	1.1	1
— с перепуском	1.1	1.1	1.3	1.1
Открывание крышек	0.2	0.2	0.15	0.15
Выгрузка состава с  кирпичом	0.25	0.25	0.25	0.25
Чистка автоклава	0.15	0.15	0.3	0.15
Общая длительность:
— без выпуска	9.7	8.85	7.7	8.35
— с перепуском	10.2	9.3	8	8.7

 

Оптимальные исходные данные для проведения мероприятий  по сокращению энергозатрат принимаются следующие: температура загружаемого в автоклав сырца равна 40°С, а его конечная температура при 0,8 МПа - 175°С, при 1,2 МПа - 191°С и при 16 МПа - 203°С, формовочная влажность сырца - 6%. [10]

 

Таблице 5 – Расходы тепла и пара при запаривании силикатного кирпича

Статьи расхода тепла  и пара	Вид изделий, размеры  автоклава (м), давление пара (МПа)
	полнотелый кирпич		утолщенный кирпич с 10% пустот		камни с 24% пустот
	D=2 р=0,8	L=19 p=1,2	D=2 p=0,8	L=19 p=1,2	D=2 L=40 Р=1,6	D=2 L=21 Р=1,2
Расход тепла, МДж:
- нагрев сырца с  находящейся в нем влагой	11 980	13 620	10 810	12 310	20 950	10 152
- нагрев металлических  стенок автоклава	1265	1360	1265	1360	2340	1392
- нагрев теплоизоляции	503	538	503	538	963	582
-нагрев вагонеток	637	683	637	683	1174	775
теплопотери во внешнюю  среду	2090	2030	2090	2030	3 810	2045
- удаление паром свободного пространства	105	105	105	105	210	105
- с удаленным конденсатором	394	566	394	566	1 596	679
	1165	1280	1165	1280	2515	1280
Всего:	18 139	20 182	16 969	18 872	33 538	17 010
Общий расход пара, кг	6540	7220	6120	6760	12 000	6100
Удельный расход пара на 1 тыс. шт. условного кирпича, кг	424	469	398	439	433	381

 

Мероприятия по снижению затрат энергоресурсов при производстве силикатного кирпича могут быть следующими:

1. Осуществление  перепуска пара из автоклава,  в котором запаривание закончилось,  в свежезагруженный автоклав. Обычно  перепуск осуществляется до снижения давления пара в автоклаве до 0,25-0,35 МПа. Время перепуска 0,5-0,75 часа.

Перепускаемый пар нагревает свежезагруженный сырец в другом автоклаве и поднимает в нем давление до 0,15-0,25 МПа. Получаемая при этом экономия пара составляет 20 - 25%.

2. Возможно осуществление двойного перепуска пара, суть которого состоит в следующем. Производится перепуск пара из одного автоклава в другой в порядке, отраженном в п. 1. В это время третий автоклав вакуумируют и перепускают в него пар из автоклава, в котором давление 0,25 МПа. Когда давление в третьем автоклаве становится равным атмосферному, в него дополнительно перепускают пар из четвертого автоклава, находящегося в это время под полным давлением. Способ двойного перепуска дает возможность экономить до 40% тепла.

3. Установка аккумуляторов пара, которые изготавливают из выбракованного автоклава.

Это позволяет  выпустить пар из автоклава, в  котором закончилась запарка, в аккумулятор, не дожидаясь, когда будет готов к приему пара другой автоклав, что создает удобства в эксплуатации.

4. В процессе  работы из автоклава удаляют  горячий конденсат, а после  перепуска - пар низкого давления.

Конденсат после  очистки частично или полностью  используется на увлажнение силикатной смеси, а также для отопления  завода. Пар низкого давления применяется для подогрева питательной воды в котельной.

Предлагаемые  способы позволяют использовать до 20% тепла на нужды завода, расходуемого на запаривание кирпича.

5. Изменение  существующей ныне укладки сырца  на запарочные вагонетки. Сегодня это четыре вертикальные стенки толщиной в один кирпич. Открыты для обогрева только наружные поверхности, так как остальные грани их примыкают одна к другой и закрывают контакт с паром. Между вертикальными гранями имеются небольшие промежутки, но при нагревании сырец расширяется и закрывает их, преграждая доступ пару.

Проведенные опыты  укладки сырца с раздвижкой (образование  щелей вдоль плошка) показали возможность  сокращения сроков запаривания на 2 часа без снижения прочности кирпича. В данном случае тепловоспринимающая поверхность сырца увеличилась в 3,5 раза.

6. Эффективность  использования автоклавов характеризуется  коэффициентом их заполнения. Оптимальный коэффициент заполнения должен быть в пределах 0,4-0,6. При этом за счет повышения коэффициента заполнения автоклава только на 0,05 удельный расход теплоты снижается на 5,2%.