Завод по производству теплоизоляционных материалов

Министерство образования и науки Российской Федерации

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра химии и инженерной экологии в строительстве

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине

«Проектирование предприятий по производству строительных

Материалов и изделий (экологическое сопровождение)»

 

 

Тема работы: «Завод по производству теплоизоляционных материалов»

 

 

 

280202.65 «Инженерная  защита окружающей среды»

 

 

 

 

Выполнила ст. гр. 9ИЗ501  Милютина А.А.

Принял доцент ХИЭС Спирина О.В.

 

 

 

 

 

 

 

Казань 2013 

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………...3

2. Характеристика предприятия…………………………………………….4

2.1. Краткая характеристика  изделий, принятых к производству........4

2.2. Характеристика исходного  сырья………………………………….5

3. Технологическая часть……………………………………………………7

3.1. Вагранка…………………………………………………………….7

3.2. Переработка  минерального расплава в волокна………………….9

3.3. Осаждение  минерального волокна и формирование  минерального ковра……………………………………………………10

3.4. Способы введения  связующего…………………………………..13

3.5. Тепловая обработка  изделий……………………………………..14

4. Экологическая экспертиза………………………………………………18

4.1. Характеристика выбросов в атмосферу…………………………..18

4.2. Характеристика водопотребления и водоотведения…………….19

4.3. Охрана почв от загрязнений………………………………………19

4.4. Воздействие на растительный и животный мир…………………20

5. Охрана труда и техника безопасности….………………………………21

5.1. Возможные аварийные  ситуации и методы по обеспечению  повышения безопасной работы  оборудования………………………………….21

6. Заключение……………………………………………………………….23

7. Список используемой литературы……………………………………...25

 

 

 

1. Введение.

Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия составляют основную масть продукции отрасли. На их долю приходится более 80% общего объема выпуска теплоизоляционных материалов. Это объясняется распространенностью сырья, возможностью широкого регулирования строительно-эксплуатационных свойств неорганических материалов, применимостью их разновидностей практически в любых условиях эксплуатации. Искусственное минеральное волокно широко применяют для производства теплоизоляционных и акустических изделий. Общий объем материалов и изделий на основе искусственных минеральных волокон составляет более 60% от выпуска теплоизоляционных и акустических материалов всех видов. В зависимости от сырья и способа производства искусственное минеральное волокно можно подразделить на следующие разновидности:

• волокно минеральное с температурой применения до 600 °С (рядовое);
• волокно стеклянное (стекловолокно) с температурой применения до 400 °С;
• высокотемпературостойкое и огнеупорное волокно с температурой применения соответственно до 1000 °С и выше.

Минеральная вата является широко распространенным теплоизоляционным материалом, получаемым путем специальной переработки силикатного расплава. На ее основе изготавливают всевозможные изделия, используемые в теплоизоляционных и акустических конструкциях.           Кроме того, вату применяют в производстве кровельных материалов (минераловатный и минерало-асбестовый шифер) .

Целью  курсового проекта является закрепление теоретических знаний, полученных студентами при изучении дисциплины «Проектирование предприятий по производству строительных материалов (экологическое сопровождение)», а также развитие способностей к самостоятельной, творческой работе. В задачи курсового проекта входит разработка и проектирование предприятия по производству одного из видов строительных материалов в соответствии с индивидуальным заданием.

 

2. Характеристика предприятия.

1. Краткая характеристика изделий, принятых к производству.

Минеральная вата представляет собой рыхлый материал, состоящий из тонких волокон стекловидной структуры. Цвет минеральной ваты белый, светло-серый, зеленоватый, коричневый, темно-бурый. Высокие теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены
наличием большого количества воздушных  пор: пористость достигает 95—96%,. Объем и размер пор зависят от степени уплотнения и диаметра волокон. Диаметр волокон ваты колеблется от 1 до 10 мкм. С увеличением
диаметра волокна увеличивается теплопроводность, поэтому стандартов ограничен диаметр волокна — не более 8 мкм. Длина волокна колеблется от 2—3 мм до 20—
30 см. Средний диаметр волокон и их длина зависят как
от химического состава расплава, так и от ряда технологических факторов. Чем длиннее волокно, тем более
упругими и, прочными получаются изделия. Помимо волокон вата содержит частицы расплава, не
вытянувшиеся в волокно. Эти включения получили название «корольки». Форма этих частиц в основном сферическая. Корольки повышают теплопроводность минеральной ваты, являясь «мостиками» передачи тепла.  Объемная масса минеральной ваты зависит от среднего диаметра волокна, содержания корольков и степени уплотнения. Стандартом предусмотрено определение
объемной массы при удельной нагрузке 0,002 МПа, что
соответствует нагрузке, которую испытывает вата в процессе эксплуатации.  При одинаковой удельной нагрузке
объемная масса возрастает с увеличением диаметра и
содержания корольков. Стандартом предусмотрен выпуск ваты марок 75, 100, 125. Содержание корольков размером свыше 0,25 мм ограничивается стандартом: для
марок 75—12%; 100—20%, 125—25%.Водопоглощение минеральной ваты при погружении
в воду очень велико — до 600%. Гигроскопичность колеблется от 0,2 до 2%. Грибоустойчивость  минеральной ваты зависит от условий эксплуатации. Минеральная вата
не является благоприятной средой для развития грибов.
Однако под действием органических кислот, выделяемых
грибами, минеральная вата может разрушаться. Повысить грибоустойчивость можно путем повышения кислотности волокон. Температура спекания ваты 700—800°С, соответственно температура применения 600—700°С. Расстекловывание ваты может происходить уже при 500°С. Кислая
вата меньше подвержена расстекловыванию. Минеральная вата обладает огнезадерживающими свойствами
благодаря негорючести и малой теплопроводности. Теплопроводность зависит от диаметра волокна, объемной
массы и содержания неволокнистых включений в вате.
Увеличение диаметра волокна влечёт за собой повышение теплопроводности. При увеличении диаметра волокна
с 3 до 12 мкм теплопроводность растет на 10%. Теплопроводность минеральной ваты не должна превышать: при температуре

25 ± 5°С . . . .0,045 Вт/(м °С)

125 ± 5°С . . . . 0,064 Вт/(м °С)

300 ± 5°С . . . . 0,105 Вт/(м °С)

С увлажнением этот показатель резко возрастает,
поэтому вату нужно предохранять от увлажнения.

 

 

Таблица 1.

Теплопроводность и средний диаметр волокна (мкм) минеральной ваты, Вт/(м °С)

Температура, °С	Марка
	75	100	125	150
25±5 100 300	0,042 0,058 0,095	0,044 0,058 0,102	0,046 0,062 0,104	0,049 0,063 0,109
Средний диаметр, не более	6	8	8	8

 

 

2.2. Характеристика сырья.

Шихта для получения расплавов состоит из:

1. Шлаки доменные. В их составе главнейшими являются окислы: SiO2   Al2O3   Fe2O3   FeO   MnO   CaO   MgO
2. Шлаки ваграночные. Выход ваграночных шлаков обычно колеблется от 5 до 11 % к массе чугуна.
3. Шлаки никелевого, медно-никелевого, цинкового, свинцового и оловянного производства в большинстве, как показали исследования, также пригодны для производства минеральной ваты.
4. Шлаки мартеновские. Являются основными. Содержание в них SiO2 + Al2O3   не превышает 40%.
5. Сланцевый кокс. Применяют для изготовления минеральной ваты в смеси с кирпичным боем или ваграночным шлаком. Его содержится в шихте 71-75%, а остальные 25-29 % представлены кислыми добавками.
6. Горные породы. Являются хорошими сырьевыми материалами и их широко используют в производстве минеральной ваты. Из шихты, содержащей в своем составе горные породы без примесей карбонатов кальция и магния, возможно получение расплавов с наименьшей затратой теплоты при высокой производительности вагранок.
7. Отходы керамического и силикатного производства. В ряде случаев также входят в состав шихты.

Шихта является привозной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Технологическая часть.

Минеральную вату получают в результате двух неразрывно следуемых один за другим технологических процессов: получения силикатных расплавов и переработки этих расплавов на вату. Очень часто во время второго процесса распыляют связующее вещество (битум, синтетические полимеры и т.д.).

Получаемый расплав должен иметь необходимые физические свойства - вязкость и поверхностное натяжение, удовлетворяющие технологическим особенностям процесса плавления шихты, а также выбранному процессу переработки ее на вату.

 

По конвейерной технологии с применением синтетического связующего изготавливают основной объем минераловатных изделий. Технологический процесс предусматривает:

1. Получение синтетического расплава с помощью теплового агрегата (вагранки).

2. Переработка расплава в волокно центробежным способом (4-хвалковая центрифуга).

3. Осаждение минераловатных волокон (камера волокноосаждения).
4. Формирование минераловатного ковра.
5. Нанесение синтетического связующего.
6. Формование минераловатного массива.
7. Термообработка минераловатного ковра.
8. Продольная и поперечная резка на плиты.
9. Упаковка и складирование готовой продукции.

 

 

3.1. Вагранка.

Основной тип плавильного агрегата (для отечественных предприятий) при производстве минеральной ваты - вагранка - шахтная печь диаметром 1000, 1250 или 1400 мм (табл. 4.1). Широкое распространение вагранок объясняется высоким коэффициентом использования теплоты от сжигаемого топлива, большой производительностью при небольших габаритах, несложностью конструкции, незначительными капитальными затратами и простотой обслуживания.

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 стенке 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.

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.

В отличие от вагранок 5232М новые вагранки СМТ-203 комплектуют оборудованием по дожигу СО, пылеулавливающей установкой и испарительной системой охлаждения. Нижняя часть вагранки (главная секция) представляет собой конструкцию, состоящую из двух стальных обечаек, имеющих форму усеченных конусов. В нижней и верхней частях обечайки соединены вваренными кольцами. Обечайки и кольца образуют ватержакет, в который через два патрубка в нижней части секции подается охлаждающая вода.

Во избежание деформаций ватержакета, вызванных разностью температурных удлинений внутренней и наружной обечаек, в последнюю вварены два линзовых компенсатора.

В нижнюю часть вагранки вварены 20 фурм, наклоненных под углом 15° к горизонту. Каждая фурма снабжена дроссельным клапаном для изменения интенсивности дутья и перераспределения воздуха между ними. Кроме того, фурмы имеют смотровые глазки и небольшие люки для чистки. Дутье к фурмам поступает через фурменный пояс- коллектор. представляющий собой кольцевой короб, прикрепленный к главной секции.

В нижней части вагранки установлены узел выпуска расплава, люк розжига и механизмы закрывания днища. Узел выпуска расплава состоит из летки и воздухоохлаждаемого предохранительного щитка, который служит для защиты персонала от брызг расплава, а также заслонкой, частично перекрывающей отверстие летки.

 

3.2. Переработка минерального расплава в волокно.

Полученный в плавильном агрегате минеральный расплав перерабатывают в волокно следующими способами: