Производство минеральной ваты

Принятый режим работы в проекте по каждой технологической операции указан в таблице 1.

 

Таблица 1 – Режим работы завода

 

Наименование цеха, отделения, технологического передела	Кол-во рабочих дней в году с учетом Кисп	Кол-во рабочих дней в неделю	Кол-во рабочих смен в сутки	Продолжительность смены, час	Расчетный годовой фонд рабочего времени, час
1.Подготовка и дозирование  основного сырья	260	5	2	8	4160
2.Подготовка и дозирование  добавки	260	5	2	8	4160

Прододжение таблицы 1 – Режим работы завода

 

3.Получение шихты	260	5	2	8	4160
4.Плавление шихты и получение силикатного расплава в плавильных печах (вагранка)	260	5	2	8	4160
5. Переработка силикатного  расплава на минеральное волокно	260	5	2	8	4160
6. Камера волокоосождения	260	7	3	8	6240
7. СГП	260	5	1	8	2080

 

Расчет производительности цеха

Исходя из заданной годовой производительности цеха – 10тыс.т.м³ /год и принятого режима работы, производится расчет производительности для каждого  технологического передела в год, сутки, смену, час.

Расчет ведут в порядке, обратном технологическому потоку, т.е. "снизу вверх" начиная с отпуска готовой продукции.

Формула для расчета:  Np = No ( 1 + 0,01 П ),

где: Np – производительность рассчитываемого технологического передела;

        No –  производительность следующего (по  технологическому потоку) передела;

       П –  производственные потери, брак, размер  которых принимается в соответствии  с (приложением 1).

Результаты расчетов заносят в таблицу 2.

Расчеты в тыс. куб. :

1) склад готовой продукции :

- в год:  (по заданию);

- в сутки: 10/365=0,027;

- в смену: 0,027/2=0,0135;

- в час: 0,135/8=0,002;

2) транспортирование готовой  продукции:

- в год: N0= 10•(1+0,01•2)=10,2;

- в сутки: 10,04/365=0,03;

- в смену: 0,03/2=0,015;

- в час: 0,015/8=0,002;

3) ОТК:

- в год: N0= 10,2•(1+0,01•1)=10,302;

- в сутки: 10,302/310=0,033;

- в смену: 0,033/2=0,0165;

- в час: 0,0165/8=0,002;

4) ТВО:

- в год: N0= 10,302•(1+0,01•2)=10,5;

- в сутки: 10,5/310=0,033;

- в смену: 0,033/3=0,011;

- в час: 0,011/8=0,00141;

5) Формование:

- в год: N0= 10,5•(1+0,01•5)=11,025;

- в сутки: 11,025/310=0,035;

- в смену: 0,035/3=0,012;

- в час: 0,012/8=0,0015;

6) Помол и перемешивание:

- в год: N0= 11,025•(1+0,01•2)=11,25;

- в сутки: 11,25/260=0,043;

- в смену: 0,04,/3=0,013;

- в час: 0,013/8=0,0016;

7) Дозирование

- в год: 11,25•(1+0,01•3)=11,59;

- в сутки: 11,59/365=0,032;

- в смену: 0,032/3=0,011;

- в час: 0,011/8=0,001;

8) Транспортировка сырья

- в год: 11,59•(1+0,01•2)=11,82;

- в сутки: 11,82/365=0,033;

- в смену: 0,033/2=0,016;

- в час: 0,016/8=0,002;

9) Подготовка сырьевых  компонентов

- в год: 11,82•(1+0,01•3)=12,17;

- в сутки: 12,17/260=0,047;

- в смену: 0,047/2=0,024;

- в час: 0,024/8=0,03;

 

 

 

 

 

Таблица 2 - Расчет производительности завода

Наименование технологического передела, операции	Величина потерь, %	Производительность, тыс. м3
		в год	в сутки	в смену	в час
1	2	3	4	5	6
Склад готовой продукции	0	10	0,027	0,0135	0,002
Транспортирование готовой продукции	2	10,2	0,03	0,015	0,002
ОТК	1	10,305	0,033	0,0165	0,002
ТВО	2	10,5	0,033	0,011	0,00141
Формование	5	11,025	0,035	0,012	0,0015
Помол и перемешивание	2	11,25	0,043	0,013	0,0016
Дозирование	3	11,59	0,032	0,011	0,001
Транспортировка сырья	2	11,82	0,033	0,016	0,002
Подготовка сырьевых компонентов	3	12,17	0,047	0,024	0,003

 

 

Выбор и расчет основного технологического и транспортного оборудования.

Расчет ведется по формуле:

, шт.

где М - количество машин, подлежащих установке, шт.;

Пт - требуемая часовая производительность на данном технологическом переделе, кг/ч;

Пп - паспортная производительность машины, кг/ч;

Кисп - коэффициент использования оборудования.

В качестве основного оборудования принимаем камеру волокноосаждения. Количество установок:

шт.

Так же количество камер термообработки:

 

шт.

Результаты подбора оборудования представлены в таблице 3.

 

 

Таблица 3 – Ведомость оборудования

 

Наименование и марка оборудования	Краткая характеристика оборудования	Количество единиц оборудования
1. Камера волокноосаждения СМ-5237А	Производительность - 500 кг/ч ; Способ введения связующего – распыление; Скорость движения сетчатого конвейера – 0,3 – 3,5м/мин; Мощность – 4,0 кВт. Габаритные размеры: Длина – 10000 мм, Ширина – 2050 мм, Высота – 3500мм.	1
2. Вагранка СМ-5232М	Ср. производительность – 1,6-2,1т/ч Габаритные размеры: Внутренний диаметр шахты в зоне фурм - 1250мм; Расстояние от пола до осей фурм первого ряда – 600 мм; Площадь зоны плавления – 1,226м2	1
3.Камера термообработки СМТ-229А	Производительность - 500 кг/ч; Потребляемая мощность – 7,4 кВт. Габаритные размеры: Длина – 19700 мм, Ширина – 4500 мм, Высота – 3060 мм.	1
4. Четырехвалковая центрифуга Ц-7	Производительность по расплаву - 700-2000 кг/ч  ; Диаметр первого и второго валка – 200 мм; Диаметр третьего и четвертого валка - 250;  Производительность – до 2000кг/ч; Установленная мощность - 43кВт. Габаритные размеры: Длина – 3380 мм, Ширина – 1930 мм, Высота – 2210 мм.	1

 

 

 

Продолжение таблицы 3 – Ведомость оборудования

 

5.Камера полимеризации	Производительность – 1000-1200 кг/час; Толщина ковра – 30-100мм; Скорость транспортеров – 0,6-3,5м/мин; Мощность – 5,5кВт. Габаритные размеры: Длина – 2800 мм, Ширина – 4250 мм, Высота – 1900 мм.	1
6.Камера охлаждения с ножами продольной резки	Ширина поступающего ковра – 2100 мм; Мощность электродвигателя – 11 кВт; Скорость рольганга – 0,6-3,5м/мин. Габаритные размеры: Длина – 2690 мм, Ширина – 1050 мм, Высота – 1955 мм.	2
7.Станок поперечной резки	Скорость продольной подачи – 0,6-6м/мин; Скорость передвижной каретки с ножами - 1м/с; Ход ножа - 2600 мм; Время реза – 2,8с. Габаритные размеры: Длина – 2800 мм, Ширина – 1050 мм, Высота – 1900 мм.	2
8. Ленточный конвеер	Скорость – 15 м/мин; Габаритные размеры: Длина – 3750 мм, Ширина – 3080 мм, Высота – 2500 мм.	2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Расчет состава шихты для производства минеральной ваты

 

Исходными данными для расчета шихты служат химические составы сырьевых материалов и заданный модуль кислотности минеральной ваты, который обусловливается назначением минеральной ваты, условиями ее службы в конструкции и способом переработки расплава в минеральное волокно.

Состав шихты рассчитывают двумя методами:

-  методом составления и решения системы алгебраических уравнений;

-  методом последовательного приближения.

 

Метод составления и решения алгебраических уравнений

Обычно шихта для производства минеральной ваты состоит из двух видов сырья. Поэтому при расчете шихты составляют и решают систему двух уравнений с двумя неизвестными X и У, выражающими количество составных частей шихты.

Одно из уравнений имеет вид:

Х·У=1, а другое уравнение представляет собой выражение модуля кислотности:

 

где Si02, Al2O3, CaO и МgO – содержание соответствующих оксидов в первом (основном) компоненте шихты, %;

SiO2, Al2O3, СaО" и МgО" – содержание тех же оксидов во втором компоненте шихты, %;

Мk – величина заданного модуля кислотности.

Решая уравнения относительного X или У, получают содержание сырьевых материалов в шихте в долях единицы, а затем выражают состав шихты в процентах по массе. Расхождение величины модуля кислотности заданного и подученного в результате расчета не должно превышать 5 %.

 

Метод последовательного приближения

Этот метод состоит в том, что, задаваясь содержанием какого-либо одного оксида в получаемой минеральной вате и зная содержание этого оксида в составе сырьевых материалов, в порядке определенной очередности находят количество отдельных частей шихты. Таким составляющим обычно является один из оксидов, определяющий величину модуля кислотности, чаще всего SiO2. Из двух видов сырьевых материалов, составляющих шихту, один считают основным, а другой - дополнительным корректирующим, количество которого выражают через X. Далее задаются оптимальным содержанием SiO2 в расплаве (а). Зная процентное содержание SiO2 в основном (б) и дополнительном сырье (в), составляют уравнение:

 

а = в +X (b-б)

откуда определяют

X = (a-б) / (в-б)

Вычислив количество дополнительного сырья (в долях единицы), находят путем вычитания его из единицы количество основного сырья (1–Х). Затем определяют процентное содержание отдельных химических оксидов в составе шихты, как показано на следующем примере. Пусть содержание SiO2 в основном и дополнительном видах сырья будет n и m (%), тогда содержание можно выразить равенством, %: в составе шихты

SiO2=n(1-X)+mX

Так же находят содержание и других оксидов, определяющих модуль кислотности, т.е. Al2O3, CaO, MgO.

Подставляя найденные значения в этих четырех оксидов в формулу для определения модуля кислотности, находят его величину. Если модуль кислотности оказался в заданных пределах, то расчет состава шихты на этом заканчивают, пересчитывая только содержание обоих видов сырья с долей единицы в проценты по массе, и вносят поправку на влажность материалов.

Если же полученный модуль кислотности выходит за пределы заданных значений, то задаются другой величиной содержания SiO2 в составе шихты и повторяют расчет. При излишне высоком значении Мk для расчета принимают меньшее содержание SiO2, а при недостаточной величине Мk берут меньшее содержание СаО в составе шихты.

Расчет шихты

Требуется определить расход сырьевых материалов для получения 10 тыс м3/год минеральной ваты при следующих исходных данных для расчета:

заданный модуль кислотности расплава Mk=1,45;

основное сырье – доменный шлак;

дополнительное сырье –бой стекла;

влажность доменого шлака – 8 %;

 

Таблица 4 – Химический состав сырья

Сырье	содержание оксидов, массовая доля
	SiO2	Al2O3	CaO	MgO
Доменный шлак	29,6	15,9	34,9	9,2
Бой стекла	76,4	8,4	2,1	1,1

 

Метод составления и решения уравнений

Обозначая через X содержание в шихте доменного шлака, а через У – гранита, составляем два уравнения:

X +У= 1;

 

Систему уравнений решаем методом исключения одного неизвестного:

X = 1–У.

            Подставляя значение X, выраженное  через У , во второе уравнение, имеем одно уравнение с другим  неизвестным:

Решая это уравнение относительно У, получаем его значение. В данном случае У=0.178, тогда X=1–0.178=0,822. Округляя полученные величины до сотых долей получаем X=0,0.82, а У=0,178, т.е. шихта состоит из 17,8 % боя и 82% шлака (по массе). После этого уточняем величину модуля кислотности, которым будет характеризоваться расплав, полученный из шихты рассчитанного состава. Для этого умножаем количество оксидов исходных компонентов шихты на значение X и У, определяя таким образом количества соответствующих оксидов, вносимых в расплав шлаком и гранитом. По результатам расчета составляем табл. 5 содержания оксидов в расплаве. Подставляя значения SiO2, Al2O3, СаО и МgО, содержащихся по расчету в шихте, в формулу для определения модуля кислотности, уточняем значение его величины: Следовательно, рассчитанный состав шихты удовлетворяет условию получения расплава с Mк=1,45.