Расчет печи кипящего слоя по производству керамзитового песка

Федеральное агентство по образованию РФ

 «Волгоградский государственный  архитектурно-строительный университет»

Себряковский филиал

 

Кафедра СМ и СТ

 

 

 

 

 

 

Курсовой  проект

по дисциплине:

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:                                                                                    Проверила:

студент гр. С-31д-11                                                                    Субботина О.Г.

Дегтярёв В. В.

 

 

 

 

 

 

                                          Михайловка 2013

Содержание.

1. Введение

2. Номенклатура, свойства и применение готовой продукции

3. Сырье и требования к нему

4. Способ производства, технико-экономическое обоснование схемы технологического процесса

5. Режим работы цеха

6. Расчет потребности цеха в сырьевых материалах

7. Расчет и подбор технологического и транспортного оборудования цеха

8. Складское хозяйство

9. Штатная ведомость цеха

10. Контроль технологических процессов и качества готовой продукции

11. Техника безопасности и охрана труда

12. Технико-экономические показатели

Список литературы

1. Введение.

При производстве строительных изделий, деталей и материалов почти  во всех случаях для перевода сырья  в новое качество – готовую  продукцию – применяют тепловую обработку. В большинстве случаев  тепловая обработка дает возможность  придать сырью новые, качественно  отличные свойства, необходимые в  строительстве. Такой процесс происходит за счет физических и физико-химических превращений в обрабатываемом материале, течение которых зависит от воздействия  тепла

Для теплового воздействия  материал помещают в установку, которую  в общем случае называют тепловой установкой. Различные физические и  физико-химические превращения в  материале требуют различного теплового  воздействия. Поэтому в каждой тепловой установке создают свой необходимый  для обработки продукции тепловой режим. Под тепловым режимом понимают совокупность условий теплового  и массообменного воздействия на материал, как-то: изменение температуры  среды, скорость течения газов или  жидкости, омывающих материал, концентрацию газов, их давление.

Тепловой режим установки  будет воздействовать на сырье и  за счет физических и физико-химических превращений в нем оно превратится в готовую продукцию.

Целью данного курсового  проекта является расчет печи кипящего слоя по производству керамзитового  песка.

Керамзитовый песок –  искусственный пористый материал, полученный путем вспучивания глинистых  пород при ускоренном обжиге или  дробления керамзитового гравия. Вспучивание глин при быстром  обжиге в определенных условиях является их важнейшим физико-химическим свойством.

В результате вспучивания  получается легкий поризованный материал с мелкоячеистой структурой, обладающий малым объемным весом при значительной прочности и высокими теплозащитными свойствами.

Керамзитовый заполнитель  наряду с тем, что имеет достаточную  прочность и атмосферостойкость, обладает хорошим сцеплением с вяжущим и не содержит вредных примесей для вяжущего и арматуры, а также приготовляется чаще из местного сырья.

Керамзитовый песок применяется  в качестве заполнителя при изготовлении теплоизоляционного и конструктивного (в том числе конструкционно-теплоизоляционного) легких бетонов, а также на теплоизоляционные  засыпки и на прочие цели.

2. Номенклатура, свойства и применение готовой продукции.

Зерновой, или гранулометрический, состав песка характеризуется содержанием в нем зерен различной крупности и определяется просеиванием средней пробы через сита. Набор стандартных сит для просеивания песка включает сита с отверстиями 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм.

Сита с отверстиями 10 и 5 мм служат для выявления засоренности песка зернами гравия или щебня. Зерен крупнее 10 мм допускается не более 0,5% (по массе), а крупнее 5 мм: в природном — не более 10%, в дробленом из отсевов — до 15, в обогащенных песках — до 5%.

Зерновой состав песка  определяется после просеивания  его сквозь сито с отверстиями 5 мм, т. е. после удаления крупных включений.

Пробу сухого песка массой 1000 г высыпают на сито с отверстиями 2,5 мм, под которым располагаются остальные сита (в порядке последовательного уменьшения размеров отверстий) и поддон. После просеивания песка через сита механическим или ручным встряхиванием определяют частные остатки на ситах, выражаемые в процентах к общей массе пробы, и полные остатки, которые получились бы на каждом сите, если бы всю пробу песка просеивали только сквозь него. Полные остатки находят суммированием частных остатков на данном сите и всех ситах с более крупными отверстиями.

 

          Наиболее широкое применение керамзитобетон находит в качестве стенового материала. В ряде районов страны стеновые панели из керамзитобетона стали основой массового индустриального строительства. Особенно эффективно применение для стеновых панелей хорошо вспученного легкого керамзитового гравия марок 300, 400, до 500 (по насыпной плотности).  
          Плотность конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона для однослойных стеновых панелей, как правило, составляет 900—1100 кг/м3, предел прочности при сжатии — 5—7,5 МПа. Такой бетон в конструкции выполняет одновременно несущую и теплоизоляционную функции. В двух- или трехслойных стеновых панелях требуемую несущую способность может обеспечить слой (или два слоя) конструкционного керамзитобетона, а теплозащитную — слой крупнопористого теплоизоляционного керамзитобетона плотностью 500—600 кг/м3.

          Теплоизоляционный крупнопористый керамзитобетон - самый легкий бетон, который можно получить на данном заполнителе. Его плотность при минимальном расходе цемента лишь немного больше насыпной плотности керамзитового гравия.  
         На керамзите марок 700, 800 получают конструкционные легкие бетоны с пределом прочности при сжатии 20, 30, 40 МПа, используемые для производства панелей перекрытий и покрытий, в мостостроении, где особенно важно снизить массу конструкций.

 

3. Сырьё и  требования к нему.

 

Сырьем для изготовления керамзита служат глинистые горные породы различного химико-минералогического  состава и генетического происхождения. Они встречаются в природе  в плотном, рыхлом и пастообразном  состоянии. Размягчаясь в условиях ускоренной термической обработки, эти породы вспучиваются за счёт давления изнутри газообразных продуктов, выделяющихся в обжигаемой глинистой массе, и  образуют стекловидной материал с ячеистой структурой.

Глиняные материалы образовались в результате выветривания изверженных  полевошпатовых горных пород. Процесс  выветривания горной породы заключается  в механическом разрушении и химическом разложении. Механическое разрушение происходит в результате воздействия  переменной температуры и воды. Химическое разложение происходит, например, при  воздействии на полевой шпат воды и углекислоты, в результате чего образуется минерал каолинит.

Глиной называют землистые  минеральные массы или обломочные горные породы, способные с водой  образовывать пластичное тесто, по высыхании  сохраняющее приданную ему форму, а после обжига приобретающее  твердость камня. Наиболее чистые глины  состоят преимущественно из каолинита  и называются каолинами. В состав глин входят различные оксиды (А1₂О_З, SiO₂, Fe₂O₃, CaO, Na₂O, MgO и К₂О), свободная и химически связанная вода и органические примеси.

Большое влияние на свойства глины оказывают примеси. Так, при  повышенном содержании SiO₂, не связанного с А1₂О_З, в глинистых минералах уменьшается связующая способность глин, повышается пористость обожженных изделий и снижается их прочность. Соединения железа, являясь сильными плавнями, понижают огнеупорность глины. Углекислый кальций уменьшает огнеупорность и интервал спекания, увеличивает усадку при обжиге и пористость, что уменьшает прочность и морозостойкость.

Глины характеризуются пластичностью, связностью и связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур.

В производстве обжиговых  материалов наряду с глинами используются диатомиты, трепелы, сланцы и др. Так  для получения пористых заполнителей – вспучивающиеся глины, перлит, вермикулит.

На многих керамических заводах  отсутствует сырье, пригодное в  естественном виде для изготовления соответствующих изделий. Такое  сырье требует введения добавок.

Глины, содержащие повышенное количество глинистых фракций, обладают более высокой связностью, и, наоборот, глины с небольшим содержанием  глинистых частиц имеют малую  связность. С увеличением содержания песчаных и пылевидных фракций понижается связующая способность глины. Это  свойство глины имеет большое  значение при формовании изделий. Связующая  способность глины характеризуется  возможностью связывать частицы  непластичных материалов (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании  достаточно прочное изделие заданной формы.

Основными критериями пригодности  глинистого сырья для производства керамзита являются:

• его способность вспучиваться при термической обработки в пределах
• 1050–1250 С и образовывать при этом материал, имеющий ячеистое строение с объёмным весом в куске в пределах 200–1350 кг/м³;
• содержание не более 30% песчаных и пылеватых частиц. А отдельные окислы в следующих пределах: SiO₂ – 50–55%

А1₂О₃ – 15–25%

CaO – доЗ%

MgO – до 4%

Fe₂O₃+FeO – 6,5–10%

Na₂O+K₂O – 3,5–5%

– отсутствие частиц карбонатов кальция и магния крупнее 0,2 мм и гипса;

– содержать тонкодисперсных органических примесей в пределах 1–2%, однако в некоторых случаях недостаток их может быть восполнен соответствующими добавками (нефтяные продукты и отходы).

3. Способ производства, техрико-экономическое обоснование выбранной технологической схемой производства

Производство  керамзитового песка по обычной  технологии во вращающейся печи неэффективно. Некоторая примесь песчаной фракции  получается при производстве керамзитового  гравия за счет разрушения частиц в  процессе термообработки, однако он сравнительно тяжелый, так как мелкие частицы глинистого сырья практически не вспучиваются (резервы газообразования исчерпываются раньше, чем глина переходит в пиропластическое состояние). Кроме того, в зоне высоких температур мелкие гранулы разогреваются сильнее крупных, при этом возможно их оплавление и налипание

на зерна гравия.

На многих предприятиях керамзитовый песок получают дроблением керамзитового гравия, преимущественно в валковых дробилках. Себестоимость дробленого керамзитового песка высока не только в связи с дополнительными затратами на дробление, но главным образом потому, что выход песка всегда меньше объема дробимого гравия. Коэффициент выхода песка составляет 0,4 ...0,7, т. е. в среднем из 1 м3 гравия получают только около 0,5 м3 дробленого керамзитового песка. При этом почти вдвое возрастает его насыпная плотность.

В настоящее время  при получении керамзитового  песка лучшей считают технологию его обжига в кипящем слое.  В вертикальную печь загружают глиняную крошку крупностью до 3 или 5 мм, получаемую дроблением подсушенной глины или специально приготовленных по пластическому способу и затем высушенных гранул. Печь имеет две зоны: обжига и подогрева, разделенные между собой сплошной перегородкой. Через решетчатый (пористый) под печи снизу под давлением подают воздух и газообразное топливо. При определенной скорости подачи газов слой глиняной крошки разрыхляется, приходит в псевдоожиженное состояние, а при ее увеличении как бы кипит. Газообразное топливо сгорает непосредственно в кипящем слое. Благодаря интенсификации теплообмена в кипящем слое происходит быстрый и равномерный нагрев материала. Частицы глины обжигаются и вспучиваются примерно за 1,5 мин. Перед подачей в зону обжига глиняная крошка подогревается в кипящем слое зоны термоподготовки примерно до 300°С, а готовый песок после обжига охлаждается в кипящем слое холодильного устройства. Часть мелких фракций песка с отходящими газами из зоны обжига поступает в футерованный циклон и осаждается, а очищенные газы направляются в зону предварительного нагрева печи.

Насыпная плотность  получаемого керамзитового песка  — 500... 700 кг/м3. К зерновому составу  керамзитового песка предъявляются  требования, аналогичные требованиям  к природному песку, но крупных фракций в нем должно быть больше.

 

Производство керамзитового песка  в печах кипящего слоя целесообразно организовывать при заводах и цехах керамзитового гравия, используя в качестве сырья гранулы-полуфабрикаты от сушильного барабана.

Технологическая схема производства керамзитового песка цеха мощностью 50 тыс. м³ в год представлена в графической части задания.

 Цех  предусмотрен для размещения  на территории завода керамзитового  гравия. Режим работы — круглогодовой,  в три смены.

Технологический процесс производства складывается следующим образом. Подсушенные гранулы из подготовительно-формовочного отделения завода подают в бункер запаса сырья (примерно на 2 ч) для их последующего измельчения и подсушки в молотковой мельнице. Глиняная крошка размером менее 5 мм (влажность 8... 12%) отделяется в осадительном циклоне от теплоносителя и направляется в расходный бункер двухзонной печи кипящего слоя. Температура в зоне термоподготовки 200...400°С, в зоне обжига — 1000... 1100°С. Из зоны обжига большая часть керамзитового песка (примерно 70%) поступает в холодильник кипящего слоя, температура в котором находится в пределах 120... 180°С. Другая часть, состоящая из пылевидных и мелких частиц (около 30%). выносится в футерованный циклон. Керамзитовый песок из холодильника и циклона поступает в систему пневмотранспорта и далее на склад готовой продукции.