Цех по минераловатных прошивных матов и теплоизоляционного шнура производительностью 160 тыс. м3 в год

 

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт строительства  и архитектуры

Строительно-технологический  факультет

Кафедра «Технология отделочных и изоляционных материалов»

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: «Цех по минераловатных прошивных матов

и теплоизоляционного шнура производительностью 160 тыс. м³ в год»

Задание №7

 

по дисциплине: «Технология  изоляционных строительных материалов и изделий»

 

Москва 2013

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. Номенклатура выпускаемой продукции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3. Технологическая часть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

3.1.  Выбор способа и  технологической схемы производства . . . . . . . . . . . . . .7

3.2.  Режим работы завода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

3.3.  Производительность  завода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

3.4.  Сырье и полуфабрикаты  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.5.  Выбор основного  технологического оборудования . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.6.  Ведомость оборудования  завода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

3.7.  Расчет потребности  в энергетических ресурсах . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . .27

3.8.  Штатная ведомость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

4. Контроль технологического процесса и качества готовой продукции . .30
5. Техника безопасности и охрана окружающей среды . . . . . . . . . . . . . . . .33
6. Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

Минеральная вата – это волокнистый материал, который получают из расплавов горных пород, а также металлургических шлаков и их смесей. Чаще всего мировые производители минераловатной продукции используют в качестве сырья горные породы. Благодаря этому минвата получается высокого качества, ее можно эксплуатировать достаточно долго. Когда необходима долговечная и надежная работа зданий и строений, применяют именно ее.

Своим возникновением минеральная  вата обязана природе — во время извержения вулканов, помимо лавы и палящих туч, образуются тонкие нити из расплавленных брызг шлака, подхваченных ветром. Заметив это и решив, что такой материал отлично подойдет в качестве утеплителя, английский промышленник Эдвард Перри в 1840 году воспроизвел процесс формирования нитей из доменного шлака. Но им была допущена грубейшая ошибка — создание шлаковой ваты проходило в открытую, поэтому часть произведенных волокон свободно разлеталась по цеху и рабочие были вынуждены вдыхать их. В результате несколько человек пострадало, а сам Перри отказался от идеи производства минеральной ваты. Спустя 30 лет, в 1871 году на металлургическом заводе германского городка Георгсмариенхютте было запущено промышленное производство минеральной ваты с учетом ошибок Эдварда Перри.

Исходным материалом для  каменной ваты служат известняк, диабаз, базальт и доломит, для шлаковой ваты — шлаковые отходы доменной металлургии, а стекловата производится из стеклянного боя либо из известняка, соды и песка.

Минеральная вата обладает уникальными свойствами:

• Огнестойкость. Негорючесть минваты достигается благодаря использованию при производстве негорючих силикатных расплавов горных пород. Даже при высоких температурах не происходит деформации минераловатных плит, сохраняются все свойства. Материал сопротивляется распространению горения при пожаре, именно поэтому минеральную вату используют для утепления помещений, где хранятся различные огнеопасные вещества. Ее применяют даже в условиях длительного контакта с высокой температурой, правда, без дальнейшего механического воздействия. Это свойство получается благодаря разнице температуры плавления каменных волокон и используемого в составе связующего.

• Биологическая и химическая стойкость  к различным агрессивным веществам, невосприимчивостью к грибкам и  воздействию грызунов. При этом минеральная  вата полностью соответствует действующим  санитарно-гигиеническим нормам и  стандартам качества.

• Незначительная степень термической, а также естественной усадки. Размеры  и формы материалов из минеральной  ваты не меняются за все время эксплуатации. Это помогает исключить прохождение  холода в стыковых местах. Такое  происходит, когда материал усаживается  со временем.

• Негигроскопичность. Способность материала препятствовать проникновению влаги достаточно высока. Так уровень поглощения воды составляет около 0,5%, что значительно ниже, чем у других материалов. Чтобы свести риск проникновения влаги в материал до минимума, производится и хранится он в сухих помещениях либо пропитывается водоотталкивающими веществами.

• Паропроницаемость. Это свойство незаменимо при создании микроклимата в помещении и регулирования уровня влажности. Благодаря паропроницаемости материала возможно беспрепятственное удаление водяных паров и конденсата.

• Низкая теплопроводность. Этот материал отличается высоким термическим  сопротивлением. Так для обеспечения  такого же значения что и у 10 см минеральной  ваты плотностью 100 кг/м.куб. потребуется 25 см сухой древесины, 200 см силикатного кирпича, 117 см пустотного керамического. Теплопроводность минеральной ваты зависит от геометрии волокон материала. Также направление волокон влияет и на прочность. Идеальным выбором является материал с хаотично направленными волокнами.

• Высокая звукоизоляция. Минеральная  вата является прочной преградой  для звуковых волн.

• Высокая прочность и коррозийная  устойчивость. Качественная минеральная  вата является химически неактивной средой и не вызывает коррозию соприкасающихся  с ней металлов. Чем больше вертикальных волокон в материале, тем выше его прочность. При наличии большого количества волокон такого типа можно  использовать и менее плотное  покрытие.

• Легкость монтажа. Любую минеральную  вату легко резать для придания нужной формы: мягкую – ножом, а более  плотную – ножовкой. Ее можно  легко разместить на любой поверхности  с различной конфигурацией, так  как она легко приобретает  любую форму.

• Долговечность. Срок службы минеральной  ваты при условии правильной эксплуатации составляет не менее 70 лет. Такая долговечность  достигается благодаря применению горных пород базальтового камня.

Изделия из минеральной ваты классифицируют: по форме – плоские (плиты, маты, войлок и др.), фасонные (цилиндры, полуцилиндры, сегменты), шнуровые, рыхлые (вата, перлит и др.); по структуре — волокнистые, ячеистые и зернистые; по виду исходного сырья — неорганические и органические; по содержанию связующего вещества — содержащие и не содержащие такое вещество; по возгораемости — несгораемые, трудносгораемые, сгораемые.

В данном проекте будет  спроектирован цех по производству минераловатных прошивных матов и теплоизоляционного шнура производительностью 160 тыс.м³/год.

2. НОМЕНКЛАТУРА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ

Таблица 1

№ п/п	Тип изделия	Марка по плотности	ρ, кг/м3	λ, Вт/(м·К) при T=25 ±5 ºC, не более	Размеры, мм
					длина	ширина	толщина
1	Мат прошивной М2	100	85…110	0,044	1000; 2000; 3000; 5000	500	40; 50; 60; 70; 80; 100; 120
2	Шнур минераловатный ШМР	200	150…200	0,038	-	-	40; 50; 60; 80

 

Обкладочный материал прошивных  матов – металлическая тканая сетка (ТУ 14-4-907-78), пришитая с одной стороны. Прошивочный материал – проволока стальная низкоуглеродистая диаметром 0,5 мм (ГОСТ 3282-74). Маты предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций зданий и сооружений и промышленного оборудования при температуре поверхности от минус 180 до плюс 700 °С. Шнуры получают путем набивки минеральной ваты в оплетку, выполненную из металлической проволоки.

3. 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 (шихты);
• плавление сырья;
• переработка расплава в волокно;
• осаждение минеральной ваты и формирование минераловатного ковра в камере волокноосаждения;
• введение связующего;
• тепловая обработка минераловатного ковра;
• продольная и поперечная резка ковра на изделия заданных размеров.

Для производства изделий  из минеральной ваты разработано  две технологии – конвейерная  и прессовая. Подавляющее большинство  изделий, в том числе и прошивные  маты и теплоизоляционные шнуры, производится на конвейерных линиях непрерывного действия. Расплав перерабатывается в волокно на волокнообразующих установках. Волокна попадают в камеру волокноосаждения. В нижней части камеры находится конвейер, под которым расположен разрежающий ящик, препятствующий попаданию волокон и газов в рабочее помещение. Под действием силы тяжести и разрежения волокна осаждаются на сетчатый конвейер. Воздух, газы или паровоздушная смесь удаляются из камеры вентилятором, который отсасывает их из камеры на уровне, находящемся ниже сетчатого конвейера. В результате образуется минераловатный ковер. Он проходит тепловую обработку, подпрессовывается цилиндрическим валком, наматывается в рулон. Затем с одной стороны наносится рулон обкладочного материала. Изделие разрезается в продольном направлении, часть ковра идет на прошивку, поперечную резку, образуя прошитые маты. Остальная часть набивается в оплетку, формируя шнур.

Для получения расплавов  применяют вагранки, ванные и электродуговые печи.

Вагранки – одни из первых и наиболее распространенных плавильных агрегатов. Вагранки представляют собой  шахтные печи непрерывного действия, теплообмен в которых осуществляется по принципу противотока. Сырье, загружаемое  в верхнюю часть вагранки, опускается вниз, превращаясь в расплав в  нижней ее части, а образовавшиеся продукты горения поднимаются снизу вверх, отдавая теплоту расплавляемому материалу. Вагранка состоит из двух частей: горновой и шахты. В нижней горновой части вагранки происходят горение топлива и плавление  сырья. Силикатные расплавы разъедают  огнеупорную футеровку, вследствие чего нижнюю часть печи делают из металла в виде цилиндра с двумя стенками, между которыми циркулирует вода, предохраняющая корпус вагранки от перегрева. Такая конструкция горновой части получила название ватержакета. В результате водоохлаждения на внутренней поверхности ватержакета из расплава образуется застывший слой – гарнисаж, который предохраняет металл от разъедания расплавом. Температура воды, выходящей из ватержакета, не должна превышать 90 ºC. Выше ватержакета металлический кожух вагранки защищен огнеупорной футеровкой. Низ горновой части закрывается двухсекционным днищем, подвешенным на шарнирах. В горновой части имеются фурмы – отверстия для подачи воздуха на горение топлива, которые соединены кольцевой трубой-коллектором. В качестве топлива используют кокс, газ или кокс и газ. Через коллектор воздух поступает по всему периметру вагранки. Образовавшийся расплав из горна вытекает через летку и по лотку поступает к узлу волокнообразования. Загрузка сырья и топлива производится через загрузочное окно (люк), расположенное в верхней части вагранки. Ниже загрузочного люка крепится водоохлаждаемый распределитель шихты, с помощью которого шихта равномерно распределяется по сечению вагранки. Сырье плавится при температуре около 1600 ºC. Преимущества вагранок: занимают небольшую площадь, высокая производительность, небольшие капитальные затраты для строительства, высокая выработка на одного рабочего, возможность быстрой остановки и пуска вагранки. Недостатки: высокие требования к сырьевым материалам и топливу (состав сырья должен иметь монофракционные куски от 40 до 100 мм, кокс – от 80 до 120 мм), появление козлов (горок на фурме),низкий коэффициент полезного использования теплоты.

Ванные печи широко применяют  при стекловарении. Для получения  силикатных расплавов в минераловатном производстве печи этого типа меньших размеров применяют достаточно часто. Для этой цели пригодны все типы ванных печей: с подковообразным, продольным и поперечным направлениями пламени. По способу использования теплоты отходящих газов эти печи могут быть регенеративными и рекуперативными. Рекуперативные печи наиболее экономичны, но требуют дорогостоящих высокоогнеупорных материалов. Плавление шихты осуществляется в бассейне. Выработочная часть – фидер – для поддержания необходимой температуры расплава оборудована дополнительной горелкой. В ванной печи температура в зависимости от вида сырья может изменяться от 1100 доя 1600 ºC. Для получения расплава применяют сырье в измельченном виде с размером частиц 1…2 мм. С одной стороны, это позволяет ускорить процесс плавления, с другой – на измельчение сырья и его рассев затрачивается дополнительная энергия. Достоинства ванных печей: высокая гомогенность расплава, используется только газ (или жидкое топливо – мазут), возможно использование мелкого сырья. Недостатки: занимают в 4-5 раз площадей больше, чем вагранки, требуется специальный цех по подготовке сырьевых компонентов, большой расход тепла.