Главная Обратная связь Дисциплины:
Архитектура (936)
|
Разработка технологической схемы
Содержание Стр. 1.Введение 3 2.Разработка технологической схемы 5 3.Составление структурной блок-схемы по переделам 12 4.Расчет специальной части 16 5.Расчет технико-экономических показателей 21 6.Техника безопасности и экология 22 7.Заключение 24 8.Список использованных источников 27
Введение Гипс среди эффективных строительных материалов занимает одно из ведущих мест. Это обусловлено большими запасами гипсового сырья, низкой топливо- и энергоемкостью производства, технологичностью материалов и конструкций и высокими их эксплуатационными и эстетическими свойствами. На изготовление 1 т изделий из гипса удельных капитальных вложений требуется в два раза, а электроэнергии в четыре раза меньше, чем на получение 1 т изделий из цемента. Основная масса выпускаемых гипсовых вяжущих используется в строительстве. Их применяют при производстве штукатурки, перегородочных стеновых плит и панелей, вентиляционных коробов, работающих при относительной влажности воздуха менее 65%. Гипсовые изделия обладают невысокой плотностью, негорючестью и рядом других ценных свойств. Производство строительного гипса из плотной гипсовой породы состоит из трех главных операций: дробления гипсового камня, помола и обжига материала. Основные способы производства строительного гипса, применяемые в настоящее время, можно разделить на следующие три группы, характеризующиеся: 1) предварительной сушкой и измельчением сырья в порошок с последующей дегидратацией гипса (обжиг гипса в гипсоварочных котлах); Данный способ получил наибольшее распространение в промышленности. Капиталовложения в этом случае составляют 20—25 руб. на 1 т вяжущего. Расход условного топлива при изготовлении строительного гипса в варочных котлах составляет 40—45 кг, электроэнергии — 20 — 25 кВт-ч на 1 т. Недостаток варочных котлов — периодичность работы, затрудняющая автоматизацию производственных процессов. 2) совмещением операций сушки, помола и обжига двуводного гипса; Расход условного топлива при обжиге на этих установках колеблется в пределах 40—50 кг, а электроэнергии —30— 35 кВт • ч на 1 т продукта. 3) обжигом гипса в виде кусков различных размеров в шахтных, вращающихся, камерных и других печах; полугидрат в порошок измельчают после обжига. Технологические процессы производства гипса с обжигом его во вращающихся печах непрерывные, и поэтому легко осуществить их автоматическое управление. Получать гипс по этому способу экономично. Расход топлива колеблется в пределах 45—50 кг, расход электроэнергии — 15—20 кВт • ч на 1 т. Этот способ производства гипса наряду с изготовлением в варочных котлах применяют в значительных масштабах в отечественной и зарубежной практике.
Изготовление гипсовых вяжущих производиться по государственному стандарту РБ СТБ EН 13279-1-2007 «ВЯЖУЩИЕ ГИПСОВЫЕ И СМЕСИ СУХИЕ ГИПСОВЫЕ». Марку гипса определяют испытанием на сжатие и изгиб стандартных образцов-балочек 4 х 4 х 16 см спустя 2 ч после их формования. За это время гидратация и кристаллизация гипса заканчивается.
Установлено 12 марок гипса по прочности от Г-2 до Г-25 (цифра показывает нижний предел прочности при сжатии данной марки гипса в МПа). По срокам схватывания гипс делят на три группы: «А» — быстротвердеющий (2—15 мин); «Б» — нормально твердеющий (6-30 мин); «В» — медленнотвердеющий (начало — не ранее 20 мин, конец не нормируется). По тонкости помола, определяемой остатком (в %) при просеивании пробы на сите с отверстиями размером 0,2 мм, гипсовые вяжущие делятся на три группы: грубый, средний, тонкий. Марки от Г-2 до Г-7 (группы А, Б, В и I, II, III) применяют для изготовления разнообразных гипсовых строительных изделий. Марки Г-2 до Г-7 (группы А, Б и II, III) применяют для изготовления тонкостенных строительных изделий и декоративных деталей. Марки от Г-2 до Г-25 (Б, В и II, III) применяют в штукатурных работах, для заделки швов и в специальных целях. Разработка технологической схемы. Производство гипса складывается из дробления, помола и тепловой обработки (дегидратации) гипсового камня. Имеется несколько технологических схем производства гипсового вяжущего: в одних помол предшествует обжигу, в других помол производится после обжига, а в третьих помол и обжиг совмещаются в одном аппарате. Последний способ получил название обжига гипса во взвешенном состоянии. Тепловую обработку гипсового камня производят в варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных или других мельницах. Наиболее распространена схема производства гипсового вяжущего с применением варочных котлов. Технологический процесс состоит из отдельных стадий производства: 1-дробления исходного сырья 2-его помола и сушки 3- обжига гипсовой мучки в котлах гипсоварочных
Технологическая схема производства гипсового вяжущего с применением варочных котлов 1 — мостовой грейферный кран; 2 — бункер гипсового камня; 3 — лотковый питатель; 4 — щековая дробилка; 5 — ленточные транспортеры; 6 — бункер гипсового щебня; 7 — тарельчатый питатель; 8 — шахтная мельница; 9 — сдвоенный циклон; 10 — батарея циклонов; 11 — вентилятор; 12 — рукавные фильтры; 13 — пылеосадительная камера; 14 — шнеки; 15 — бункер сырого молотого гипса; 16 —камера томления; 17 — гипсоварочный котел; 18 — элеватор; 19 — бункер готового гипса; 20 — скребковый транспортер Строительный гипс с применением гипсоварочных котлов получают по следующей технологической схеме. Гипсовый камень доставляют обычно из рудников и карьеров в кусках и глыбах размером до 300—500 мм (реже в виде щебня фракций 10—50 см), что вызывает необходимость его дробления. Осуществляется дробление в две или в одну стадию в щековых и молотковых дробилках. Первые, обычно применяют при двухстадийном дроблении для первичного измельчения гипсового камня до кусков размером 30—50 мм; молотковые дробилки используют, как правило, для вторичного дробления кусков в мелкий щебень размером до 10—15 мм. Более экономично дробление гипсового камня в одну стадию в крупных молотковых дробилках до кусков 0—25 мм. Тонкое измельчение гипсового щебня осуществляют в шахтных, ролико-маятниковых и других мельницах. При выборе мельниц для измельчения двуводного гипса следует учитывать, необходимость получения порошка, частицы которого имели бы кубическую форму, а не лещадную. Этого в значительной степени удается достичь в дробилках и мельницах, измельчающих материал ударным воздействием. При кубической форме обеспечивается наиболее быстрое и равномерное удаление гидратной воды из кристаллов гипса. После выхода из мельниц газопылевую смесь направляют в систему пылеочистительных устройств, в которых из газового потока осаждается гипсовый порошок. От эффективности работы пылеосадительных устройств в значительной мере зависят санитарные условия на заводе и на прилегающей к нему территории, а также производственные потери. Поэтому на современных гипсовых заводах устанавливают многоступенчатые системы очистки. На первой ступени улавливаются крупные частицы, на второй осаждаются тонкие фракции и, наконец, на последней ступени газы очищаются от мельчайших частиц. На первой ступени применяют циклоны и иногда пылеосади-тельные камеры, на второй — циклоны и батарейные циклоны и для окончательной очистки — электрофильтры. Циклоны — более эффективное пылеосадительное устройство. Они имеют верхнюю цилиндрическую и нижнюю коническую части. Запыленные газы подводятся по касательной в верхней части циклона через входной патрубок. В циклоне газовый поток приобретает вращательное движение. При этом взвешенные частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются на внутреннюю поверхность цилиндра и по ней соскальзывают в коническую часть — пылесборник. Коэффициент очистки газов циклонами при концентрации гипсовой пыли 600—700 г/м3 достигает 95% и понижается до 60% при концентрации 10 г/м3. Из всех типов пылеуловителей, применяемых в гипсовой промышленности, циклоны имеют самую простую конструкцию и наиболее надежны в работе. Температура очищаемых в них газов может достигать 400° С. Батарейные циклоны. В тех случаях, когда необходимо очищать большие объемы газа, содержащего тонкую пыль, вместо одного или двух циклонов большого диаметра устанавливают группы параллельно соединенных циклонов малого диаметра. НИИОГазом разработаны конструкции очистных устройств, состоящих из 2, 4, 6 и 8 циклонов диаметром от 200 до 1100 мм. Так как значение центробежной силы, создаваемой в циклоне, обратно пропорционально его радиусу, объединение циклонов меньшего диаметра в секции дает возможность, не уменьшая их производительности, довести степень очистки газов в батарейных циклонах до 80—98%. Обжиг гипса в варочных котлах. Осажденный в системе пылеочистки гипсовый порошок поступает в расходные бункера, из которых направляется в варочные котлы. В процессе обжига получают продукт, состоящий из полуводного гипса иногда с небольшим количеством примесей других модификаций водного и безводного сульфата кальция. Необходимо иметь в виду, что наличие в продукте двугидрата (даже 1—2%), а также обезвоженного полугидрата и растворимого ангидрита способствует значительному увеличению его водопотребности и, следовательно, снижению прочностных показателей. Варочный котел представляет собой вертикальный стальной барабан 1 с разборным сферическим днищем 10, состоящим из чугунных сегментов. Разборное днище лучше выдерживает напряжения, возникающие при местном перегреве, а при износе отдельные его части легко заменяются новыми элементам и для перемешивания гипса в процессе варки котел снабжен мешалкой, состоящей из вертикального вала 12, лопастей 11 и привода. Котел закрывают крышкой 5 с патрубком и пароотводной трубой, через которую удаляются пары воды, образующиеся при варке гипса. Устанавливают котел вертикально и обмуровывают кирпичной кладкой. Чтобы обеспечить равномерный прогрев гипса и увеличить поверхность нагрева, в варочных котлах большой емкости устанавливают жаровые трубы 7. В этом случае топочные газы обогревают сначала днище, затем боковые поверхности котла в кольцевых каналах, далее проходят через котел по жаровым трубам и, наконец, уходят в дымовую трубу 3. Часто газы из топок варочных котлов направляют в установки для совместной сушки и помола двуводного гипса, что способствует значительной экономии топлива. Загружают котел порошком двуводного гипса при помощи винтового конвейера 4, привод которого установлен на каркасе котла. Пары воды удаляются через трубу 2. Обжигают гипс в котле следующим образом. После прогрева котла включают мешалку и начинают постепенно загружать его гипсовым порошком. Продолжительностьпроцесса варки зависит от размеров котла, температуры и степени влажности и частичной дегидратации поступающего в него гипса. Обычно продолжительность варки колеблется от 1 до 3 ч, при этом в первые 20—30 мин гипс нагре^ вается от температуры 60—70° С, которую он имел при загрузке в варочный котел, до. начала интенсивной его дегидратации, т. е. до 130—150° С. Далее температура материала почти не меняется вследствие интенсивного выделения и испарения кристаллизационной (гидратной) воды. В это время наблюдается как бы «кипение» гипсового порошка. После окончания дегидратации гипса начинаетсядальнейший подъем температуры, и по мере прекращения парообразования гипс оседает.
Нагревание материала с подъемом температуры до 170— 200° С может привести к обезвоживанию полуводного гипса до растворимого ангидрита и к ухудшению его качества. Выдержка гипса во время варки в течение 3—4 ч при 140— 150° С способствует уменьшению водопотребности продукта и повышению его прочности. Водопотребность гипса, получаемого в гипсоварочных котлах, как показали опыты В. А. Ипатьевой, значительно снижается при варке его с добавкой поваренной соли. Последняя в виде насыщенного водного раствора пульверизируется непосредственно в котел. При добавке соли в количестве 0,1—0,15% массы гипса нормальная густота снижается до 45—50%, а прочность продукта увеличивается с 10— 12 до 15 МПа и более. Полученный полуводный гипс из котла через люк 9 о шибером 8 выпускают в бункер выдерживания гипса, называемый иногда камерой томления. Здесь в процессе охлаждения качество гипса улучшается. Некоторое количество двуводного гипса, оставшегося в полугидрате, постепенно за счет физического тепла, содержащегося в выгружаемом материале, переходит в полуводный, а обезвоженный полугидрат и растворимый ангидрит гидратируются и также превращаются в полугидрат. Из бункера выдерживания после охлаждения гипс подают на склад готовой продукции. Длительное вылеживание полугидрата на складе также влияет на его строительные свойства, в частности при этом уменьшается водопотребность. В настоящее время гипсоварочные котлы выпускают емкостью 3 и 15 м3; предполагается выпуск котлов емкостью 25 м3. Недостаток варочных котлов — периодичность работы, затрудняющая автоматизацию производственных процессов. За рубежом для непрерывного обжига гипса применяют тепловые установки в виде винтовых конвейеров с подачей теплоносителя в полые винты шнека. Нагревание гипсового порошка в установке осуществляется с помощью электронагревателей, размещенных на наружной поверхности винтового конвейера и внутри вала. В первой секции электронагревателя поддерживается температура греющей поверхности около 300° С и обеспечивается быстрый прогрев поступающего в установку гипсового порошка до температуры дегидратации (115—125° С); в следующих секциях температура греющей поверхности 220° С, материала — около 150° С, что почти исключает образование обезвоженных модификаций сернокислого кальция. Пар, образующийся при дегидратации гипса, отводят из установки через трубки с вентилями, что позволяет регулировать количество отводимого пара на каждом участке и создавать условия для преимущественного образования а-модификации полугидрата и сушки готового продукта. Применение установок непрерывного действия, как и котлов больших размеров периодического действия, позволяет значительно сократить количество обслуживающего персонала, уменьшить объем здания на единицу продукции и повысить качество гипса. Поэтому при строительстве новых заводов предусматривается установка только этих котлов. Для улучшения качества готовой продукции на отдельных заводах после обжига в варочных котлах гипс подвергают вторичному помолу в шаровых мельницах. При этом обнажающиеся при помоле необезвоженные ядра частиц гипса под влиянием тепла, выделяющегося от трения и ударов шаров, дегидратируются, а обезвоженный полугидрат и растворимый ангидрит гидратируются выделяющимися водяными парами и переходят в полуводный гипс. Кроме того, полагают, что частицы при вторичном помоле приобретают таблитчатую форму, обеспечивающую повышение пластичности теста и раствора из такого материала. Гипс в варочных котлах непосредственно не соприкасается с топочными газами. Кроме того, в процессе варки он интенсивно перемешивается и равномерно нагревается, что обеспечивает получение однородного продукта высокого качества. Расход условного топлива при изготовлении строительного гипса в варочных котлах составляет 40—45 кг, электроэнергии — 20 — 25 кВт-ч на 1 т. Данный способ получил наибольшее распространение в промышленности. Капиталовложения в этом случае составляют 20—25 руб. на 1 т вяжущего.
|