Выбор типа и размера автоклава

Введение

В 1880г. было установлено, что при автоклавной обработке известково-песчаных смесей – твердение в паровой среде при давлении пара 8 ат и более (при температуре выше 170⁰С) могут быть получены очень прочные, водостойкие и долговечные изделия. В настоящее время силикатная промышленность – одна из наиболее развитых отраслей промышленности строительных материалов.

Сущность превращения известково-песчаной смеси из легко размокающего и малопрочного материала в прочных и водостойкий камень заключается в следующем. При естественных условиях песок в известково-песчаных смесях инертен и не способен химически взаимодействовать с известью. В результате этого приобретение прочности известково-песчаных растворов в естественных условиях достигается только за счет твердения извести. Однако в среде насыщенного пара (100% влажность) при температуре 170⁰С и выше кремнезем песка приобретает химическую активность и начинает взаимодействовать с известью, образуя гидросиликаты кальция – прочное и водостойкое вещество.

В данном проекте мы производим из такой смеси силикатный кирпич. Силикатный кирпич по своей форме, размерам и основному назначению е отличается от глиняного кирпича. Материалами для изготовления силикатного кирпича являются воздушная известь и кварцевый песок. Известь применяют в виде молодой негашеной, частично загашенной или гашеной гидратной. Известь должна характеризоваться быстрым гашением и не должна содержать более 5% MgO.

Пережог замедляет скорость гашения извести и даже вызывает появление в изделиях трещин, вспучиваний и других дефектов, поэтому для производства автоклавных силикатных изделий известь не должна содержать пережога. Кварцевый песок в производстве силикатных изделий применяют немолотым или в виде смеси немолотого и тонкомолотого, а также грубомолотого с содержанием кремнезема не менее 70%. Равномерно распределенные глинистые примеси допускаются в количестве не более 10%.

Состав известково-песчаных смеси для изготовления силикатного кирпича следующий: 92-95% чистого кварцевого песка, 5-8% воздушной извести и примерно 7% воды.

Производство силикатного кирпича ведется двумя способами: барабанным и силосным, отличающимися приготовлением известково-песчаных смеси.

В настоящем проекте используется силосный способ.

При силосном способе предварительно перемешенная и увлажненная масса направляется для гашения в силосы. Гашение в силосах происходит за 7-12 часов, т.е. в 10-15 раз продолжительнее, чем в барабанах, это является существенным технико-экономическим недостатком силосного способа. Хорошо загашенная в барабане или в силосе известково-песчаная масса направляется затем в лопастную мешалку или на бегуны для дополнительного увлажнения и перемешивания, после чего поступает в пресс.

Прессование кирпича производят на механических прессах. Отформованный сырец укладывают на вагонетку, которую направляют в автоклав для твердения.

Автоклав представляет собой стальной цилиндр диаметром 2м и более, длинной 20м с торцов герметически закрывающийся крышками. С повышением температуры ускоряется реакция между известью и песком и при температуре 170⁰С она протекает в течение 8-10 часов. Быстрое твердение происходит не только при высокой температуре, но и высокой влажности, для этого в автоклав пускают пар под давлением до 8ат и это давление выдерживают 6-8 часов. Давление пара поднимают и снижают в течении 1,5 часа. Цикл запаривания продолжается 10-14 часов.

Под действием высокой температуры и влажности происходит химическая реакция между известью и кремнеземом песка. Образующиеся в результате реакции гидросиликаты срастаются с зернами песка в прочный камень. Однако твердение силикатного кирпича на этом не останавливается. Прочность силикатного кирпича продолжает повышаться после запаривания. Часть извести, не вступившая в химическое взаимодействие с кремнеземом песка, реагирует с углекислотой воздуха, образуя прочный углекислый кальций по реакции.

Силикатный кирпич формуют размером 250*120*65 мм. По механической прочности различают марки кирпича: 75, 100 и 150. Водопоглащение силикатного кирпича составляет 8-16%; коэффициент теплопроводности – 0,70-0,75 ккал/м ч град, объемный вес – 1800-1900 кг/м, т.е. несколько выше, чем глиняного кирпича;

морозостойкость – Мрз 15.

                Применяют силикатный кирпич там же, где и глиняный кирпич, но с некоторыми ограничениями. Нельзя применять силикатный кирпич для кладки фундаментов и цоколей.

               По технико-экономическим показателям силикатный кирпич превосходит кирпич глиняный. На его производство требуется в 2 раза меньше топлива, в 3 раза меньше электроэнергии, в 2,5 раза меньше трудоемкость производства; в конечном итоге себестоимость силикатного кирпича оказывается на 25-35% ниже, чем глиняного кирпича.

 

 

 

1. Общая часть;

1.1 Техническая характеристика изделия;

Наименование	Марка бетона	Объем бетона , м3	Масса изделия , кг	Геометрические размеры, мм
				А	В	Н
Кирпич силикатный	75	0,00195	0,0037	250	120	65

Таблица №1

 

Эскиз изделия:

 

 

Состав бетона:

Вид вяжущего	Расход материалов на куб.м			Средняя плотность, , кг/куб.м	Влажность, %
	И, кг	П, кг	В, л		Начальная W1	Конечная W2
Известь	220	1500	180	1900	9,47	6

Таблица №2

Примечание: В/И – водовяжущее отношение

В/И=180/220=0,81                                              (1)

Режим работы цеха

Таблица №3

Наименование операции	Количество смеси в сутки	Продолжи тельность смены	Рабочих суток в году	Ки	Годовой фонд рабочего времени
					сутки	часы
Формование	2	8	253	0,949	240	3840
Термообработка	3	8	253	0,949	240	5760

Примечание: К_и=0,92-0,95 – коэффициент использования оборудования

Производительность цеха

Таблица №4

Наименование изделий	Единицы измерения	Производительность
		В час, Пч	В смену, Псм	В сутки, Псут	В год, Пг
Кирпич силикатный	Штуки	6510	52083	104167	25000000
	Куб.м	12,69	101,56	203,12	48750

Примечание:

1. Производительность в час: П_ч=25000000/3840=6510 шт                 (2)     

2. Производительность в смену: П_см=6510*8=52083 шт                      (3)

3. Производительность в сутки: П_сут=52083*2=104167 шт                  (4)

 

 

 

Режим термообработки

Таблица №5

Наименование операции	Обозначение	Продолжительность, в часах	Температура,	Давление, бар
Загрузка-выгрузка	Z1	25	1	0,9
Подъем давления	Z2		2
Изотермическая выдержка	Z3	175	4
Спуск давления	Z4		2
Охлаждение	Z5	40	2

 

 

График термообработки

 

 

Технологическая часть

Теплотехническая часть

Потери тепла с конденсатом

, кДж                             (26)

где:  - энтальпия пара при заданном давлении (2787), кДж/кг;

 - энтальпия конденсата (814), кДж/кг

 кДж

Тепловой баланс автоклава

Период

Расход

Статьи кДж % Статьи кДж %

1.Тепло пара

Qn=Dy*On*(2680-417)

23665841

100

1. Тепло на нагрев изделий q1` 9832418 41,55 2. Тепло на испарение влаги q2` 4157363 17,57 3. Тепло на нагрев вагонеток q4` 1026000 4,34 4. Тепло на нагрев автоклава q5` 789888 3,34 5. Потери в окружающую среду q6`+q6`` 587136 2,48 6. Потери с паров в свободном объеме автоклава q7` 509560 2,15 7. Потери с конденсатом q8`+q8`` 6763174,68 28,57 Всего: 23665841 100 Всего: 23665540 100

                                                 

Невязка баланса:

Введение

В 1880г. было установлено, что при автоклавной обработке известково-песчаных смесей – твердение в паровой среде при давлении пара 8 ат и более (при температуре выше 170⁰С) могут быть получены очень прочные, водостойкие и долговечные изделия. В настоящее время силикатная промышленность – одна из наиболее развитых отраслей промышленности строительных материалов.

Сущность превращения известково-песчаной смеси из легко размокающего и малопрочного материала в прочных и водостойкий камень заключается в следующем. При естественных условиях песок в известково-песчаных смесях инертен и не способен химически взаимодействовать с известью. В результате этого приобретение прочности известково-песчаных растворов в естественных условиях достигается только за счет твердения извести. Однако в среде насыщенного пара (100% влажность) при температуре 170⁰С и выше кремнезем песка приобретает химическую активность и начинает взаимодействовать с известью, образуя гидросиликаты кальция – прочное и водостойкое вещество.

В данном проекте мы производим из такой смеси силикатный кирпич. Силикатный кирпич по своей форме, размерам и основному назначению е отличается от глиняного кирпича. Материалами для изготовления силикатного кирпича являются воздушная известь и кварцевый песок. Известь применяют в виде молодой негашеной, частично загашенной или гашеной гидратной. Известь должна характеризоваться быстрым гашением и не должна содержать более 5% MgO.

Пережог замедляет скорость гашения извести и даже вызывает появление в изделиях трещин, вспучиваний и других дефектов, поэтому для производства автоклавных силикатных изделий известь не должна содержать пережога. Кварцевый песок в производстве силикатных изделий применяют немолотым или в виде смеси немолотого и тонкомолотого, а также грубомолотого с содержанием кремнезема не менее 70%. Равномерно распределенные глинистые примеси допускаются в количестве не более 10%.

Состав известково-песчаных смеси для изготовления силикатного кирпича следующий: 92-95% чистого кварцевого песка, 5-8% воздушной извести и примерно 7% воды.

Производство силикатного кирпича ведется двумя способами: барабанным и силосным, отличающимися приготовлением известково-песчаных смеси.

В настоящем проекте используется силосный способ.

При силосном способе предварительно перемешенная и увлажненная масса направляется для гашения в силосы. Гашение в силосах происходит за 7-12 часов, т.е. в 10-15 раз продолжительнее, чем в барабанах, это является существенным технико-экономическим недостатком силосного способа. Хорошо загашенная в барабане или в силосе известково-песчаная масса направляется затем в лопастную мешалку или на бегуны для дополнительного увлажнения и перемешивания, после чего поступает в пресс.

Прессование кирпича производят на механических прессах. Отформованный сырец укладывают на вагонетку, которую направляют в автоклав для твердения.

Автоклав представляет собой стальной цилиндр диаметром 2м и более, длинной 20м с торцов герметически закрывающийся крышками. С повышением температуры ускоряется реакция между известью и песком и при температуре 170⁰С она протекает в течение 8-10 часов. Быстрое твердение происходит не только при высокой температуре, но и высокой влажности, для этого в автоклав пускают пар под давлением до 8ат и это давление выдерживают 6-8 часов. Давление пара поднимают и снижают в течении 1,5 часа. Цикл запаривания продолжается 10-14 часов.

Под действием высокой температуры и влажности происходит химическая реакция между известью и кремнеземом песка. Образующиеся в результате реакции гидросиликаты срастаются с зернами песка в прочный камень. Однако твердение силикатного кирпича на этом не останавливается. Прочность силикатного кирпича продолжает повышаться после запаривания. Часть извести, не вступившая в химическое взаимодействие с кремнеземом песка, реагирует с углекислотой воздуха, образуя прочный углекислый кальций по реакции.

Силикатный кирпич формуют размером 250*120*65 мм. По механической прочности различают марки кирпича: 75, 100 и 150. Водопоглащение силикатного кирпича составляет 8-16%; коэффициент теплопроводности – 0,70-0,75 ккал/м ч град, объемный вес – 1800-1900 кг/м, т.е. несколько выше, чем глиняного кирпича;

морозостойкость – Мрз 15.

                Применяют силикатный кирпич там же, где и глиняный кирпич, но с некоторыми ограничениями. Нельзя применять силикатный кирпич для кладки фундаментов и цоколей.

               По технико-экономическим показателям силикатный кирпич превосходит кирпич глиняный. На его производство требуется в 2 раза меньше топлива, в 3 раза меньше электроэнергии, в 2,5 раза меньше трудоемкость производства; в конечном итоге себестоимость силикатного кирпича оказывается на 25-35% ниже, чем глиняного кирпича.

 

 

 

1. Общая часть;

1.1 Техническая характеристика изделия;

Наименование	Марка бетона	Объем бетона , м3	Масса изделия , кг	Геометрические размеры, мм
				А	В	Н
Кирпич силикатный	75	0,00195	0,0037	250	120	65

Таблица №1

 

Эскиз изделия:

 

 

Состав бетона:

Вид вяжущего	Расход материалов на куб.м			Средняя плотность, , кг/куб.м	Влажность, %
	И, кг	П, кг	В, л		Начальная W1	Конечная W2
Известь	220	1500	180	1900	9,47	6

Таблица №2

Примечание: В/И – водовяжущее отношение

В/И=180/220=0,81                                              (1)

Режим работы цеха

Таблица №3

Наименование операции	Количество смеси в сутки	Продолжи тельность смены	Рабочих суток в году	Ки	Годовой фонд рабочего времени
					сутки	часы
Формование	2	8	253	0,949	240	3840
Термообработка	3	8	253	0,949	240	5760

Примечание: К_и=0,92-0,95 – коэффициент использования оборудования

Производительность цеха

Таблица №4

Наименование изделий	Единицы измерения	Производительность
		В час, Пч	В смену, Псм	В сутки, Псут	В год, Пг
Кирпич силикатный	Штуки	6510	52083	104167	25000000
	Куб.м	12,69	101,56	203,12	48750

Примечание:

1. Производительность в час: П_ч=25000000/3840=6510 шт                 (2)     

2. Производительность в смену: П_см=6510*8=52083 шт                      (3)

3. Производительность в сутки: П_сут=52083*2=104167 шт                  (4)

 

 

 

Режим термообработки

Таблица №5

Наименование операции	Обозначение	Продолжительность, в часах	Температура,	Давление, бар
Загрузка-выгрузка	Z1	25	1	0,9
Подъем давления	Z2		2
Изотермическая выдержка	Z3	175	4
Спуск давления	Z4		2
Охлаждение	Z5	40	2

 

 

График термообработки

 

 

Технологическая часть

Выбор типа и размера автоклава

· Тип автоклава – тупиковый;

· Внутренний диаметр – 2000 мм;

· Длина корпуса – 19245 мм;

· Рабочее давление – 9бар или 0,9 МПа;

· Рабочая температура – 174,5 ;

· Ширина колеи вагонетки – 750 мм

Габаритные размеры:

o Длина – 20825 мм;

o Ширина – 2078 мм;

o Высота – 4000 мм;

o Масса – 20,57 т