/>/>СодержаниеВведение1. Обоснование необходимости реконструкции действующегопредприятия2. Аналитический обзор источников информации3. Технологическая часть3.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции3.1.1 Основные параметры и размеры3.1.2 Технические требования3.2 Выбор сырьевой базы и энергоносителей3.2.1 Характеристика сырья3.2.2 Характеристика топлива3.3 Обоснование состава композиции3.4 Технологическая схема проектируемого производства3.5 Теоретические основы технологических процессов цехаформования, сушки, обжига3.6 Контроль производства и качества продукции3.7 Технохимические расчеты3.7.1 Расчет химического состава шихты по шихтовому составу массы3.8 Материальные расчеты3.8.1 Материальный баланс цеха3.9 Режим работы цехов предприятия3.10 Производственная программа предприятия.3.11 Выбор и расчет оборудования цеха формования, сушки иобжига3.12 Выбор и расчет бункеров и складов.3.13 Теплоэнергетические расчеты3.13.1 Теплотехнический расчет печи3.13.1.1 Расчет горениятоплива3.13.1.2Теплотехнический расчет печи4. Автоматизация технологического процесса4.1 Описание схемы автоматизации туннельной печи5. Охрана труда5.1 Анализ степени опасности технологического процесса припроизводстве керамического кирпича5.2 Микроклиматические условия5.3 Выбор и расчет системы вентиляции5.4 Оценка взрывопожарной и пожарной опасности. Пожарнаяпрофилактика5.5 Освещение6. Охрана окружающей среды7. Строительная часть8. Экономическая оценка проектных решений
Введение
Строительнаякерамика – большая группа керамических изделий, применяющихся при строительствежилых и промышленных зданий и сооружений. Керамические стеновые изделия – одиниз наиболее древних искусственных материалов, их возраст около 5 тыс. лет. Ониотличаются своей долговечностью, высокими художественными характеристиками,кислотостойкостью и полным отсутствием токсичности. Применение глины дляизготовления посуды и других керамических изделий было известно уже в глубокойдревности, за несколько тысяч лет до нашей эры. Ассирийцы и египтяне уже былизнакомы с обжигом керамических изделий и приготовлением цветной глазури. Вдревней Греции и Риме керамическое производство также было весьма развито. Приархеологических раскопках на территории Европы и Азии были найдены керамическаяпосуда, вазы, различные украшения, относящиеся к IV—V векам.
Лучшимиобразцами древнерусского керамического производства могут служить украшениястаринных русских соборов (Владимирского, Новгородского и др.) X—XIII веков.
Началостроительства кирпичных зданий в Москве относится к началу XIV века (1326—1333гг.). В этот период было построено несколько кирпичных церквей, однако широкоераспространение кирпичные постройки получили лишь с середины XV века, когданачали осуществлять широкое строительство не только в Москве, но и в другихгородах — Коломне, Туле, Смоленске и других.
В1415 г. по приглашению Ивана III в Москву приехал знаменитый в то времяархитектор и инженер Аристотель Фьораванти, который внес значительный вклад втехнологию кирпичного производства. Он предложил изменить размеры кирпича, сделавего более узким и продолговатым; размер «аристотелева» кирпича был 6,5Х2,5Х1,5вершка, или 270Х110Х70 мм, что по объему составляет 1,05 современного кирпича.Под его руководством был построен первый кирпичный завод в Калитникове,оборудованный печами с постоянными сводами. К концу XVII в. выпуск продукции намосковских кирпичных заводах достиг 3 млн. штук в год. Производство кирпичаразвивалось также и в других городах: в первой половине XVII века мастера кирпичники былизарегистрированы в 15 городах.
Качествокирпича, изготовляемого на Руси в XV—XVII вв., было очень высоким. Об этомсвидетельствуют упоминания иностранцев, посещавших Россию. Так, например, ПетрАленский, посетивший Россию в XVI в., писал: «…кирпичи в этой странепревосходны, московиты весьма искусны в изготовлении их».
За длительный период существования керамическойпромышленности в России техника производства почта не менялась. Дешевизнарабочих рук не вызывала необходимости применения механического оборудования.Так, процесс производства кирпича на протяжении долгого времени сводился кследующему: добыча глины вручную; замес глины ногами или в деревянныхглиномялках с конным приводом; формование в деревянных формах вручную или нагончарном столе (круге); сушка под навесом или на открытых площадках; обжиг впростейших напольных печах.
Ассортименткерамических строительных материалов ограничивался почти исключительнообыкновенным глиняным кирпичом и черепицей.
Впервые же годы после великой Октябрьской революции началась реконструкция кирпичнойпромышленности, принявшая наиболее широкий размах в годы первой пятилетки. Вэтот период организуется отечественное производство технологическогооборудования (глиномялок, формовочных машин и дробильно-помольных агрегатов).Советскими изобретателями
В. Е.Грум-Гржимайло, А. И. Артемкиным и другими были созданы конструкцииискусственных сушил. Модернизации подверглись кольцевые печи.
В тегоды были построены первые механизированные кирпичные заводы (при ст. Лобня подМосквой, в г. Подольске и др.), заводы, выпускавшие кирпич полусухогопрессования (в Таганроге, Сталинске и др.). К этому же времени относятся первыеопыты производства пустотелой керамики.
Большуюпомощь оказали промышленности созданный в 1918 г. Государственный керамическийинститут (ГИКИ) в Ленинграде и Всесоюзный институт строительных материалов вМоскве, а также его филиалы на периферии.
В30-х годах началась массовая реконструкция кирпичных заводов с переводом их накруглогодовое производство, путём широкого внедрения искусственных сушил имеханизации трудоемких процессов. Применение экскаваторов для добычи глины,механизированного транспорта, мотовозной тяги для доставки глины,полуавтоматической резки сырца вытесняло ручной труд, способствуя повышениюпроизводительности труда, улучшению качества продукции и росту ее выпуска.
Производствостроительной керамики является важной отраслью народного хозяйства. В последниедесятилетия созданы механизированные заводы с объемом производства в 50-100млн. штук в год, оснащены мощными глинообрабатывающими и формующими машинами,механизированными экономичными сушилками и печами. В настоящее времяпредусматривается преимущественное развитие производства изделий,обеспечивающих снижение металлоёмкости, стоимости и трудоёмкости строительства,веса зданий, сооружений и повышение их теплозащиты, развитие мощности попроизводству строительных материалов с использованием золы и шлаков тепловыхэлектростанций, металлургических и фосфорных шлаков, отходов горнодобывающихотраслей промышленности и углеобогатительных фабрик, техническое перевооружениепроизводства кирпича на базе новейшей техники.
Строительныйкерамический кирпич является самым распространённым местным стеновымматериалом, позволяющим экономить дефицитные металлы, цемент, а такжетранспортные средства. В общем балансе производства и применения стеновыхматериалов керамический кирпич занимает более 30%. Кирпич, накапливая солнечнуюэнергию, медленно и равномерно отдает тепло, что защищает от чрезмерногонагревания летом и сохраняет тепло зимой. Кирпичная стена «дышит», пропускаяиспарения сквозь свою толщу. В результате в помещениях поддерживается уровеньравновесной влажности
В данныймомент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточеновнимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемойпродукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятийпредусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированныхтехнологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования.Осваивается выпуск эффективной пустотелой продукции, которая должна постепеннозаменять традиционный полнотелый кирпич. Это позволит не только экономитьсырьё, но и уменьшать толщину и массу наружных стен без снижения ихтеплозащитных свойств, а также создавать облегчённые конструкции панелей дляиндустриализации строительства.
Расширение ассортиментаи, в частности, производство эффективных изделий с увеличением размеров иуменьшением средней плотности до 1250-1350 кг/м3 и менее за счётрациональной формы и увеличения количества пустот снизит расход материалов на1м2 наружных стен на 20-30%. На действующих заводах наряду сдальнейшей механизацией и автоматизацией производства кирпича будут всемерноулучшаться его качество и повышаться прочностные свойства, требующиеся длястроительства зданий повышенной этажности и специальных сооружений. Применениев строительстве кирпича высоких марок в несущих конструкциях позволяетуменьшить его расход на 15-30%.
Необходимо более широкоразвивать производство лицевого кирпича, позволяющего исключать оштукатуриваниезданий и улучшать их архитектурный вид.
Улучшениекачества продукции вызывает необходимость повышения культуры производства,более строгого соблюдения технологических параметров по всем переделам, улучшенияобработки, рациональной шихтовки путём ввода различных добавок, в том числеотходов других отраслей промышленности.
.
1.Обоснование необходимости реконструкции действующего предприятия
Завод по производству глиняного кирпича строиться в городе Тюмень. Онявляется центром Тюменской области, в состав которой входят Ханты-Мансийский иЯмало-Ненецкий автономные округа. Расположена область в центре Западной Сибири.В ней проживают 493 тысячи человек, развита промышленность, построеныавтомобильные и железнодорожные пути. Также в Тюменской области есть нефтяные игазовые месторождения, нефте- и газоперерабатывающие заводы. Также областьграничит с другими крупными областями (Екатеринбургской, Челябинской, ОмскойНовосибирской).
Посостоянию на 1 января 1986 года на балансе числится 70 месторождений глин. Изних разрабатываются 12 месторождений кирпичных, 6 — кирпично-керамзитовых.Наиболее крупные из них Кыштырлинское, Воронинское, Метелевское (г. Тюмень),Большой Остров (г. Ишим), Локосовское (г. Сургут), Урайское (г. Урай), Широтное(г. Надым). Тюмень находится в 25 километрах от Кыштырлинского месторождения
Все это обуславливаетхорошие перспективы для строительства и развития завода, обеспечиваетвыпускаемой продукции предприятия широкий региональный рынок, поскольку естьподъездные пути, ресурсы рабочей силы, потребность в строительстве и, главное,хорошая сырьевая база.
2.Аналитический обзор источников информации
Припроизводстве керамического кирпича используется метод полусухого прессования иметод пластического формования, каждый из которых имеет свои достоинства инедостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью несвыше 23-25% применяют пластический способ переработки глин; для слишкомплотных глин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьернойвлажностью (менее 14-16%) — полусухой способ переработки.
Метод полусухогопрессования предусматривает предварительное высушивание сырья, последующееизмельчение его в порошок, прессование сырца в пресс-формах при удельныхдавлениях, в десятки раз превышающих давление прессование на ленточных прессах.Преимущества технологии полусухого прессования заключается в том, чтоспрессованный кирпич-сырец укладывается непосредственно на печные вагонетки ина них высушивается в туннельных сушилках, или же, минуя предварительнуюдосушку, непосредственно поступает на обжиг. Комплексная механизацияпроизводства осуществляется проще, чем при методе пластического формования. Однакотехнология полусухого прессования требует более совершенной системы аспирациина трактах приготовления и транспортирование порошка, использования болеевысокопроизводительных прессов.
Технологическая схемапроизводства изделий с пластическим способом подготовки массы, несмотря на своюсложность и длительность, наиболее распространена в промышленности стеновойкерамики. Метод формования из пластических масс исторически сложился на основепластических свойств глин и широко используется в керамической технологии.Способ пластического формования позволяет выпускать изделия в широкомассортименте, более крупных размеров, сложной формы и большей пустотности. Вотдельных случаях предел прочности при изгибе и морозостойкость таких изделийвыше, чем у изделий, полученных способом полусухого прессования из того жесырья.
При переработке глин всыром виде схема подготовки сырья несколько проще и экономичней, посколькунужно меньше перерабатывающего оборудования, следовательно, меньшеэнергоемкость. Все оборудование более надежно и просто в обслуживании.Температура обжига изделий примерно на 500С ниже, чем у изделийполусухого прессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и вкакой-то мере компенсируют высокие затраты на сушку.
Недостатком способа пластическогоформования является большая длительность технологического цикла за счетпроцесса сушки сырца, продолжающегося от 1 до 3 суток. Низкая прочностьформованного сырца, особенно пустотелого, большая усадка материала при сушке иналичие отдельного процесса сушки затрудняет возможность механизации трудоемкихопераций при садке сырца на сушку, перекладке высушенного сырца для обжига исовмещения в одном агрегате процессов сушки и обжига.
Чтобы получить изделиятребуемого качества необходимо из глины удалить каменистые включения, разрушитьее природную структуру, получить пластичную массу, однородную по вещественномусоставу, влажности и структуре, а также придать массе надлежащие формовочныесвойства. Глиняный брус формуют в горизонтальных ленточных шнековых прессахчасто с вакуумированием массы. Вакуумирование массы способствует повышению ееплотности, пластичности, улучшает формовочные и конечные свойства кирпича.
В проекте будемиспользовать схему производства изделий пластическим методом, посколькуиспользуемая глина достаточно высокой влажности, среднепластичная.
Производство керамикидолжно быть обеспечено непрерывной подачей однородного глинистого материала,лишенного каменистых включений имеющего разрушенную природную «структуру» длялучшего смачивания, сохраняющего достаточно постоянную влажность независимо отвремени года и равномерно перемешенного с добавками. На керамических заводахсырьевые материалы подвергают грубому, среднему и мелкому дроблению грубому итонкому помолу. Обычно тонким помолом завершается механическое измельчениематериалов, что обеспечивает более интенсивное их спекание, содействуетснижению температуры обжига. Измельчение глинистых материалов проводятпоследовательно на вальцах грубого и тонкого измельчения. Каменистые включенияне могут быть полностью выделены из глины общепринятыми механическими приемами– дезинтеграторными ребристыми вальцами. Опыт показывает, что при пользованииэтими машинами в глине может остаться около половины (а иногда и более) камней.В дальнейшем эти камни будут в значительном своем количестве перемолотыгладкими вальцами или бегунами, что, однако, вызывает быстрый износ бандажей ичастые ремонты. Бегуны мокрого помола используют при наличии в глинахтрудноразмокаемых включений и для обработки плотных глин и глин, содержащихизвестковые включения. Предварительное (грубое) дробление непластичных твердыхматериалов в керамической технологии производят в щековых или конусныхдробилках, работающих по принципу раздавливающего и разламывающего действия.Степень измельчения в щековой дробилке 3-10, а в конусной – 6-15. Среднее имелкое дробление, грубый помол непластичных материалов выполняется с помощьюбегунов, молотковых дробилок, валковых мельниц. Молотковая дробилкаобеспечивает высокую степень измельчения (10-15), однако влажность дробимогоматериала не должна быть более 15%.
Подача и дозировка сырьяна большинстве кирпичных заводов происходит при помощи ящичных питателей.
В настоящее время намногих керамических и кирпичных заводах широко применяется увлажнение глиныпаром. Этот способ состоит в том, что в массу подается острый пар, который присоприкосновении с холодной глиной конденсируется на ее поверхности. Врезультате пароувлажнения обрабатываемая масса нагревается до 45-60оС.Пароувлажнение имеет существенные преимущества, так как улучшается способностьмассы к формованию, что обуславливает уменьшение брака при формовке и повышениепроизводительности ленточных прессов на 10-12%, снижение расхода электроэнергиина 15-20%. В результате пароувлажнения улучшаются сушильные свойства массы, чтопозволяет сократить продолжительность сушки сырца на 40-50%. Иногда производятдополнительную обработку керамической массы, которая осуществляется в вальцахтонкого помола, дырчатых вальцах или в глинорастирателе.
Различают сушильныеустройства для естественной и искусственной сушки сырца. В первом случае сырецвысушивается атмосферным воздухом за счет солнечного тепла в летнее время, вовтором – за счет тепла, получаемого от сгорания топлива. Преимущество искусственнойсушки перед естественной в том, что она дает возможность заводам работатькруглый год, а не только в течение летнего сезона. При этом не толькоулучшается использование технологического оборудования, но на заводе создаютсяпостоянные кадры квалифицированных рабочих. Кроме того, искусственная сушказначительно менее трудоемка, чем естественная. Задача организованного процессасушки состоит в подводе энергии (тепловой или электрической) к высушиваемомуизделию с наименьшими потерями и в наименьшие сроки, допустимые для целостностиизделия. Большинство современных кирпичных заводов оборудовано устройствами дляискусственной сушки кирпича-сырца, которые по режиму работы подразделяются насушилки периодического (камерные) и непрерывного (туннельные) действия. Сушилкинепрерывного действия (туннельные)являются наиболее современным сушильнымагрегатом в кирпичной промышленности. В туннельной сушилке кирпич-сырец,находящийся в вагонетках, в течение цикла сушки перемещается через весь туннельот одного его конца к другому. Срок сушки кирпича-сырца, изготовленного изпароувлажненной массы, сокращается примерно на 30%. Расход тепла на сушкукирпича-сырца в туннельных сушилках ниже, чем в камерных. Существеннымпреимуществом туннельных сушилок перед камерными является то, что туннельныемогут быть оснащены аппаратурой, обеспечивающей автоматическое регулированиепроцесса сушки. Продолжительность процесса сушки и качество высушенногокирпича-сырца в значительной степени зависят от плотности и системы садки сырцана сушильных вагонетках. Необходимо обеспечить равномерность омываниятеплоносителем сырца и получение надлежащей температуры и относительнойвлажности теплоносителя в различных частях сушилки. Недостаток туннельныхсушилок в том, что в них наблюдается расслоение теплоносителя и болееинтенсивная сушка сырца на верхних полках. Устранение расслоения и равномернаясушка сырца по высоте туннеля достигаются перемешиванием теплоносителя втуннеле путем устройства воздушных завес за счет дополнительной подачи воздухасверху в отдельных местах туннеля струйками с большой скоростью.
Завершающей стадиейтехнологии всех изделий строительной керамики является их обжиг. При обжигеизделия окончательно формируется структура материала, т.е. происходит спеканиекерамики, в результате чего сырец из конгломерата слабосвязанных частицпревращается в достаточно твердое тело.
Строительные материалы иизделия обжигают в промышленных печах. Промышленной печью называют установкутехнологического назначения, в которой посредством теплового воздействия приотносительно высоких температурах изменяется агрегатное состояниеобрабатываемого материала, его химический состав либо его кристаллическаяструктура.
Многорядовые (по высоте)туннельные печи, применительно к обжигу стеновой керамики, обладают крупнымнедостатком – большим перепадом температур по высоте, достигающим в зонеподогрева 420 0С, который на участке максимальных температуруменьшается до 20-40 0С. борьба с этим перепадом осуществляетсяглавным образом путем рециркуляционных потоков газов («завес»), нагнетаемыхвентиляторами как в зоне подогрева, так и в зоне охлаждения на несколькихпозициях по длине печного канала. Борьба эта не всегда успешна.
Второй недостаток –трудности настройки аэродинамического режима
Лучшие условияэксплуатации туннельных печей достигается при наличии давления или разряжения взоне обжига порядка 0,1-0,3мм вод.ст. и не выше 1 мм вод.ст. во избежаниевыбивания горячих газов и «горения» и быстрого износа вагонеток.
Совершенствованиеконструкций туннельных печей с целью увеличения обжигаемой физической массыизделий (увеличение теплоемкости), совершенствование горелок для развития длиныфакела, а также полноты сжигания жидкого топлива, улучшение теплоизоляции пода– все это приводит к определенным успехам, но не исключает необходимостиразработки и совершенствования конструкций печей для однорядного скоростногообжига.
В конструктивномотношении современные туннельные печи обладают некоторыми особенностями.Конструкция свода плоская, что упрощает постройку печи, позволяет расширитьпечной канал и обеспечить работу автомата – укладчика. Толщина кладки стентуннельных печей снижена до 0,5м., благодаря применению огнеупорных блоков30-40% пористости, наружная поверхность стен покрыта дюралюминием с хорошей отражательнойспособностью. Поверх свода помещена теплоизоляция в виде вспученноговермикулита. Кладку пода (на вагонетках) осуществляют из крупных огнеупорныхфасонных блоков, изготовленных из пористого (30-40%) корундомуллитовогокордиеритового или дистенового огнеупора, обеспечивающего огнеупорность,теплоизоляцию и постоянство объема.
Наблюдается тенденцияувеличения ширины туннельной печи, что возможно при переходе на болеесовершенный способ сжигания топлива с получение длинного факела горения и равномернымразвитием температурного поля.
Обжиг кирпича производятв печах периодического и непрерывного действия. В кирпичной промышленности изпечей периодического действия применяют преимущественно камерные печи. Из печейнепрерывного действия применяют главным образом кольцевые и туннельные.
Периодические печииспользуют для обжига кирпича на заводах малой мощности. Загрузка и разгрузкаэтих печей производится при сравнительно высоких температурах, чтообуславливает тяжелые условия труда обслуживающего персонала. Камерные печи илигорны отличаются значительной трудоемкостью обслуживания, большойнеравномерностью температур по высоте печи.
Дляобжига кирпича широко применяют кольцевые печи, которые, несмотря на то, чтоони изобретены в 1858г., широко используются и в настоящее время. Ониотличаются высокой тепловой экономичностью, возможностью использованиянизкосортных видов топлива, перехода с одного вида топлива на другое безкаких-либо значительных переделок, высокой удельной и общей производительностью.
Весьма существеннымнедостатком кольцевых печей является то, что в рабочей зоне садки и выгрузки(выставки) кирпича очень высокая температура: например, в рабочей зоне выгрузкитемпература в летние месяцы достигает 800С и более. При этом садка ивыгрузка кирпича производится вручную. На новых и реконструируемых кирпичныхзаводах строительство кольцевых печей не производится.
Туннельные печи имеютзначительные преимущества перед печами периодического действия и кольцевымипечами. Садка кирпича-сырца на вагонетки туннельных печей и выгрузка обоженногокирпича с этих вагонеток производится вне печи, в нормальных температурныхусловиях, что значительно облегчает труд обслуживающего персонала и даетвозможность механизировать трудоемкие процессы садки и выгрузки кирпича. Втуннельных печах можно осуществить полную автоматизацию управления режимомобжига. К достоинствам туннельных печей относится и то, что у них температурныйперепад в различных участках обжига незначителен.
3.Технологическая часть 3.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции
Кирпичглиняный пластического прессования — наиболее распространённый стеновойкерамический материал. Обычно заводы вместе с кирпичом выпускают эффективные ибольшеразмерные камни, кирпич и камни лицевые; к этой же группе материаловотносится и кирпич полусухого прессования. Кирпич и камни по ГОСТ 530-95изготовляют из глинистых и кремнезёмистых пород (трепела, диатомита), лёссов ипромышленных отходов угледобычи, углеобогащения, а также зол, шламов сминеральными и органическими добавками или без них. Кирпич можно изготовлятьполнотелым или пустотелым, а камни — только пустотелыми. 3.1.1 Основные параметры и размеры
Кирпич икамни в зависимости от размеров подразделяются на виды, указанные в таблице3.1.1.
Таблица3.1.1.Вид изделий Длина Ширина Толщина Кирпич 250 120 65 Кирпич утолщённый 250 120 88 Кирпич модульных размеров 288 138 63 Камень 250 120 138 Камень модульных размеров 288 138 138 Камень укрупнённый 250 250 138 Камни с горизонтальным расположением пустот 250 250 120
Потеплотехническим свойствам и плотности (объёмной массе) кирпич и камни ввысушенном до постоянной массы состоянии подразделяются на три группы:
– эффективные, улучшающиетеплотехнические свойства стен и позволяющие уменьшить их толщину по сравнениюс толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича. К этой группе относяткирпич плотностью не более1400 кг/м3 и камни плотностью не более1450 кг/м3;
– условно эффективные, улучшающиетеплотехнические свойства ограждающих конструкций. К этой группе относят кирпичплотностью свыше 1400 кг/м3 и камни плотностью свыше1450 и до 1600кг/м3;
– обыкновенный кирпич плотностью свыше1600 кг/м3.
Масса кирпичаи камней должна удовлетворять требованиям ГОСТ 22951-78.
По прочностикирпич и камни подразделяют на марки 300,250, 200, 175, 150, 125, 100, 75.
Поморозостойкости кирпич и камни подразделяются на марки Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35 иМрз 50. 3.1.2 Технические требования
Кирпич икамни должны удовлетворять требованиям настоящего стандарта и изготовляться потехнологическим регламентам, утверждённым в установленном порядке.
Пределпрочности при сжатии и изгибе кирпича и предел прочности при сжатии камней поплощади брутто (без вычета площади пустот) должны быть не менее значений,указанных в таблице 3.1.2.