расчет туннельной печи

4. Расчет туннельной печи.
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
Исходные данные. Расчет будем вести по
керамическому кирпичу размером 250x120x65 мм,
изготовленному по ГОСТ 530-2007, с пустотностью
25%.
Для приготовления шихты используется
легкоплавкая глина Калининского месторождения
Республики Татарстан.
Химический состав:
SiO2 – 55,21 %;
Al2O3 – 13,39 %;
Fe2O3– 5,4 %;
CaO – 8,93 %;
MgO – 2,69 %;
TiO2 – 0,80 %;
SO3 – 0,05%;
Na2O + K2O – 2,53 %;
Потери при прокаливании – 10,77 %.
Для отопления печи используется природный газ Саратовского месторождения
Химический состав:
CН4 – 37,0 %;
С2Н6 – 21,9 %;
С3Н8 – 4,5 %;
С4Н10 – 1,1 %;
С4Н8 – 0,5 %;
С02 – 0,2 %;
Nт – 34,1 %;
Плотность – 0,955 кг/м3;
Q нс = 30145 кДж/м3.
Производительность годовая, млн. шт.
25
Продолжительность цикла, проектная, ч
24
Размеры обжигательного канала, м:
длина
104
ширина
1,74
рабочая высота
1,74
3
Объем обжигательного канала, м
315
Размеры печной вагонетки, м:
длина
2,25
ширина
1,83
Вид топлива
Газ
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
20
4.1. Материальный баланс туннельной печи.
Годовой фонд времени работы печи:
Т ф  350  24  К исп  350  24  0,95  7980 ч
где Кисп - коэффициент использования оборудования. Для туннельных печей
принимается равным 0,94 - 0,98.
При садке автоматом-садчиком количество кирпича на вагонетке составляет
1352 шт, тогда масса изделий на вагонетке после обжига:
м
Gваг
 1352  2,5  3380 кг / ваг  3,38т / ваг
Число вагонеток в печи:
N
104
 46шт.
2,25
Количество вагонеток, выходящих из печи за час:
nx 
N


46
 1,533ваг / ч.
30
где τ – продолжительность обжига кирпича, определяемая расчетным
путем(табл.1),ч
Производительность
часовая:
м
Gчм  Gваг
 n x  3,38  1,533  5,182 т / ч
суточная:
Gсм  Gчм  24  5,182  24  124,368 т / сут.
годовая:
Gгм  Gxv  Т ф  5,182  7980  41352,36 т / год
При переходе на готовую продукцию это составит:
Gгм 41352,36

 16,5 млн.шт. / год.
2,5
2,5
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
Рг 
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
21
Производительность по сырцу с учетом влажности
часовая:
Gчм 
5,182
 5,513 т / ч
0,94
суточная
Gсм 
124,368
 132,306 т / сут.
0,94
годовая:
Gгм 
41352,36
 43991,87 т / год
0,94
Вместимость печи:
Е  Gчм    5,182  30  155,46 т
Ритм поступления вагонеток в печь:
1
1

 0,65ч. или 39 мин.
n x 1,533
f 
Количество вагонеток, выходящих из печи в сутки:
nс  n x  24  1,533  24  36,72ваг / сут
Плотность садки кирпича на вагонетке
g
E 155,46

 0,494
Vп
315
где Vn - объем печного канала, м3.
Полезная длина печи при заданной производительности:
Gчм  
5,182  30
L
l ваг 
2,25  103,5 м,
м
3,38
Gваг
где lваг - длина вагонетки, м;
Длина зон подогрева и обжига:
Lп 
 п  22,6
L 
104  78,7 м,

30
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
где τп - продолжительность нагрева и обжига изделий, ч. Принимаем из расчета
продолжительности обжига (табл.1);
L* - полезная длина печи, м. Принимаем из технических характеристик
назначенной к расчету печи.
Количество вагонеток в зонах подогрева и обжига:
nп 
Lп 78,7

 35шт.
lваг 2,25
Длина зоны охлаждения:
Lохл 
 охл  7,4
L 
104  25,8 м.

30
где τохл - продолжительность охлаждения изделий, ч (табл.1). Количество вагонеток
в зоне охлаждения:
nозл 
Lохл 25,8

 11шт.
lваг 2,25
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
22
4.2. Расчет прогрева футеровки вагонеток.
Футеровка состоит из двух слоев: шамотного δш = 0,136 м и изоляционного δиз =
0,204 м. Начальная температура футеровки (+40 °С). Для расчетов эта температура
может задаваться в пределах от (+40 °С) до (+50 °С). Принимаем ориентировочно:
среднюю температуру в печи 750 °С; среднюю температуру в под вагонеточном
канале 100 °С; температуру шамотного слоя tш = 550 °С; температуру
изоляционного слоя t из = 350 °С; среднюю плотность шамота ρш = 1780 кг/м3 ;
среднюю плотность изоляционного материала ρиз = 940 кг/м .
Определяем теплопроводность и теплоемкость шамотного и изоляционного
слоев футеровки:
λш =0,7+ 0,00064 ּtm = 0,7 + 0,00064ּ550 = 1,052 Вт/мּ°С;
λиз =0,28 + 0,00023ּtm = 0,28 + 0,00023ּ350 = 0,361 Вт/мּ°С;
Сш = 0,84 + 0,000264ּtm = 0,84 + 0,000264ּ550 = 0,985 кДж/кгК;
Сиз = 0,84 + 0,000264ּtm = 0,84 + 0,000264ּ350 = 0,932 кДж/кгК.
Коэффициент температуропроводности шамотного и изоляционного слоев:
aш 
3,6  ш
3,6  1,052

 0,00216 м 2 / ч,
 ш  С ш 1780  0,985
аиз 
3,6  из
3,6  0,361

 0,00148 м 2 / ч.
 из  С из 940  0,932
Разделим шамотный слой футеровки на две равные части:
X ш 
ш
2

0,136
 0,068 м,
2
тогда расчетный промежуток времени для футеровки будет равен:
 
X ш2
0,068 2

 1,07ч.
2а ш
2  0,00216
Разделим изоляционный слой футеровки на части:
X ш  X ш
аиз
0,00148
 0,068
 0,056 м,
аш
0,00216
тогда количество частей изоляционного слоя будет:
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
n
 из
X из

0,204
 3,64  4 слоя.
0,056
Для расчета нагрева футеровки вагонеток воспользуемся данными табл.1. Так
как кривая обжига в каждом временном интервале имеет различные скорости
подъема температуры, то расчет температур в слоях футеровки будем вести по
участкам согласно графику обжига. Вагонетки подаются в печь с начальной
температурой 40 °С, поэтому первый интервал температур для расчета назначим от
40 до 200 °С. Время нагрева составляет 6 ч. Полученные результаты следует
заносить в табл.2, в которой весь цикл обжига, равный 30 ч, разбит на расчетные
промежутки Δτ = 1,07 ч.
Интервал 40...200 °С
Скорость нагрева:

200  40
 26,67 град / ч.
6
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
23
Взам. инв. №
Подпись и дата
Инв.№ подл.
тогда за промежуток времени Δτ = 1,07ч поверхность (под) вагонетки нагреется:
tпод = 26,67ּ1,07 = 28,54 °С.
Для (1Δτ) и последующих промежутков времени температура пода вагонетки
будет:
tпод1Δτ= 40 + 28 54 = 68,54 °С , tпод2Δτ = 68,54 + 28,54 = 97,08 °С и т.д. до промежутка
времени (6Δτ), так как после 6 ч нагрева скорость подъема температуры возрастает.
Интервал 200...400 °С
Скорость нагрева 49,98 град/ч, тогда за время Δτ = 1,07 ч под вагонетки
нагреется:
tпод = 49,98ּ1,07 = 53,48 °С.
Произведем расчет нагрева поверхности футеровки для 6Δτ:
tпод6Δτ = 182,7 + [26,67ּ(6 - 5,36) + 49,98ּ(6,42 - 6)] = 220,76 °С .
Для (7Δτ) и остальных промежутков времени, исключая (10Δτ), температура
пода вагонетки будет:
tпод7Δτ =220,76+ 53,48 = 274,24 °С, tпод8Δτ =274,24 + 53,48 = 327,72 °С И т.д.
Интервал 400...800 оС
Скорость нагрева 99,96 град/ч, тогда за время Δτ =1,07 ч под вагонетки
нагреется:
tпод = 99,96ּ1,07 = 106,96 °С.
Для (10Δτ) нагрев поверхности вагонетки составит:
tпод10Δτ =138,2 + [49,98ּ(10 - 9563) + 99,96x(10,7 - 10)] = 469,66 °C
В промежутке времени от (11Δτ) до (13Δτ) скорость нагрева постоянная, тогда :
tпод11Δτ = 469,66 + 106,96 = 576,62 °С,
tпод12Δτ = 576,62 + 106,96 = 683,58 °C,
tпод13Δτ = 683,58 + 106,96 = 790,54 °C.
Интервал 800...1000 °С
Скорость нагрева 29,99 град/ч, тогда за время Δτ = 1,07 ч под вагонетки
нагреется :
tпод = 29,96ּ1,07 = 32,09 °С.
Для 14Δτ нагрев поверхности вагонетки составит:
tпод14Δτ = 790,54 + [99,96ּ(14 -13,91) + 29,96ּ(14,98 -14)] = 828,93 °С.
В промежутке времени от (15 Δτ) до (19 Δτ) скорость нагрева постоянная, тогда:
tпод15Δτ = 828,93 + 32,09 = 861,02 °С,
tпод16Δτ = 861,02 + 32,09 = 893,11 °С и т.д.
Во временном интервале от (20Δτ) до (21Δτ) изделия выдерживаются в течение
2 ч при максимальной температуре, а затем начинается их охлаждение. Вместе с
изделием будет остывать футеровка вагонеток. Произведем расчет температур при
охлаждении пода вагонетки для каждого промежутка времени.
tпод22Δτ = 1000 - (23,54 - 22,6)ּ66,97 = 934,23 °С,
tпод23Δτ = 934,23 - 67,97ּ1,07 = 859,36 °С,
tпод24Δτ = [859,36 - (25,46 - 24,61)ּ69,97 + (25,68 - 25,46)ּ99,96] = 777,9 °С,
tпод25Δτ = 777,9 - 99,96ּ1,07 = 670,94 °С,
tпод26Δτ = [670,94 - (27,46 - 26,75)ּ99,96 + (27,82 - 27,46)ּ149,93] = 546 °С,
tпод27Δτ = [546 - (28,79 - 27,82)ּ149,93 + (28,89 - 28,79)ּ248,23] = 375,75 °С,
tпод28Δτ = 375,75 - 248,23ּ1,07 = 110,14 °С.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
24
Следующим этапом в расчете нагрева футеровки является определение
температур в ее отдельных слоях. Температуры в отдельных слоях (1ΔХ), (2ΔХ) и
т.д. определяют для каждого промежутка времени Δτ как средние арифметические
значения из температур соседних слоев за предыдущий промежуток времени.
Например, для промежутка времени (1Δτ) температура слоя (1ΔХш) будет:
t1 ,1X ш 
t 0 ,0X ш  t 0 , 2 X ш
2

40  40
 40  С
2
Для промежутка времени (2Δτ) температура слоя (1ΔХш):
t 2  ,1X ш 
t1 ,0 X ш  t1 , 2 X ш
2

68,54  40
 54,27  С
2
для других слоев
t 3 ,1X ш 
97,08  40
65,82  67,34
 68,54  С t1 ,1X ш 
 66,58  С и т.д.
2
2
Температуру на поверхности соприкосновения слоев шамота и изоляции
(пограничный слой) для промежутка времени 3Δτ и слоя 2ΔХш определяют по
формуле
t 3 , 2 X ш 
Rиз  t 3 ,1X ш  Rш  t13 ,1X из
2

0,155  68,54  0,0646  40
 60,1 С
2
где t 3 ,1X ш и t 3 , 2 X - температуры слоев шамота и изоляции в третий промежуток
времени;
RИЗ, RШ - тепловые сопротивления слоев изоляции и шамота.
из
Rиз 
Rш 
Х из
из
Х ш
ш
0,056
 0,155;
0,361
0,068

 0,0646.
1,052

Определение температур для слоя 2ΔХш в остальные промежутки времени
осуществляется по тому же принципу.
С момента времени 7 Δτ начинает нагреваться наружная поверхность вагонетки
(слой 4 ΔХиз), так как в подвагонеточном канале температура достигает 100°С. Для
определения температуры нагрева наружной поверхности вагонетки в расчетные
промежутки времени применим формулу:
Подпись и дата
Взам. инв. №
t пов 
  а  Х
где а- коэффициент теплоотдачи от поверхности в окружающую среду. Для
расчетов можно принять приближенно 8 Вт/м2ּ°С;
tокр - температура окружающей среды;
λ - коэффициент теплопроводности изоляционного слоя;
ΔХ- толщина расчетного слоя изоляции,
tΔX - температура слоя на глубине ΔХ от поверхности в данный промежуток
времени, тогда
8  0,056  100  0,361  40
 73,22  С
0,361  8  0,056
8  0,056  100  0,361  56,61

 80,64  С.
0,361  8  0,056
t1нар
 
t 2нар

Инв.№ подл.
а  Х  t ок. р    t  Х
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
25
Определяем средние значения температур слоев футеровки в конце периода
подъема температуры (19 Δτ) и в конце выдержки изделий при максимальной
температуре (21 Δτ).
829,92  510,62  346,63  235,07
 480,56  С
4
884,1  570,51  397,39  270,66

 530,66  С.
4
t19  

t 21

Следующим этапом расчета является определение массы всех слоев футеровки.
Размеры вагонетки принимаем из табл.1 приложения. Площадь вагонетки
F = 2,25ּ1,83 = 4,21 м2.
Толщина слоя шамота δш = 0,136 м, толщина слоя изоляции δиз = 0,204 м.
Определяем объем и массу каждого слоя:
шамота
Gш=Fּδш ּρш= 4,21ּ 0,136ּ1780 = 1019,16 кг;
изоляции
Gиз =Fּδизּρиз = 4,21ּ0,204ּ940 = 807,31 кг,
тогда масса всей футеровки составит:
Gф = Gш + Gиз = 1019,16 + 807,31 = 1826,47 кг.
Далее, используя данные табл.2 .рассчитываем теплопроводность и
теплоемкость шамотного и изоляционного слоев футеровки:
при входе в печь:
 нан
ш = 0,7 + 0,00064ּ t ш = 0,7 + 0,00064ּ40=0,726Вт/мּ°С;
нан
из
= 0,28 + 0,00023ּtuз = 0,28 + 0,00023ּ 40 = 0,289 Вт/мּ°С;
нан
С ш  Сизнан = 0,84 + 0,000264ּt ш = 0,84 + 0,000264ּ40 = 0,851 кДж/кг °С.
В конце периода нагрева(19 Δτ):
 нач
ш = 0,7 + 0,00064ּt ш = 0,7 + 0,00064ּ829,92 = 1,231 Вт/мּ°С;
нач
из
= 0,25 + 0,00023ּtuз= 0,28 +0,00023ּ364,11=0,364Вт/мּ°С;
нач
С ш = 0,84+0,000264ּ829,92 = 1,059 кДж/кгּ°С;
С изнач = 0,84 + 0,000264ּ364,11 = 0,936 кДж/кгּ°С;
где tш - средняя температура нагрева слоя шамота, равная 829,92 °С;
tиз - средняя температура нагрева слоев изоляции:
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
t из 
510,62  346,63  235,07
 354,11 С
3
в конце выдержки изделий при максимальной температуре (21Δτ):
кш = 0,7 + 0,00064ּ884,1 = 7,266 Вт/мּ°С;
к
 из
= 0,28 + 0,00023ּ412,85 = 0,375 Вт/мּ°С;
к
С ш = 0,84 + 0,000264 ּ884,1 = 1,073 кДж/кгּ°С;
С изк = 0,84 + 0,000264ּ412,85 = 0,949 кДж/кгּ°С.
Таким образом, рассчитав все необходимые значения, находим расход тепла на
аккумуляцию футеровкой вагонеток
 



акк
Qваг
 n x Gш С шк  t шк  С шнач  t шнач  Gиз Сизк  t изк  Cизнач  t изнач 
 1,5331019,161,073  884,1  0,851  40  807,310,949  412,85  0,851  40  1868036,5кДж.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
26
4.3. Тепловой баланс печи.
Тепловой баланс печи выражается уравнением, связывающим количество тепла,
выделенное во время работы печи, с количеством тепла, израсходованным на
технологические процессы и потерянным в окружающую среду. Расход топлива на
обжиг изделий определяют по совместному балансу зон подогрева и обжига.
Приход тепла
1. Тепло, выделяющееся при горении топлива:
Q1п  Qнс  Вr  30145 Br кДж .
2. Физическое тепло топлива
Q2п  С т  t т  Br  1,358  20  Br  27,16 Br кДж ,
где Ст - удельная теплоемкость топлива, кДж/м3ּ°С;
tт - температура топлива, поступающего на горение, °С.
Удельную теплоемкость топлива при заданной температуре определяют по
формуле
Ст = 4,2(0,323 + 0,000018ּ t т )= 4,2(0,323 + 0,000018ּ20) = 1,358 кДж/м3ּ°С
3. Тепло, вносимое в зону обжига нагретым воздухом, поступающим из
зоны охлаждения:
Q3п  Vв0  С в  t в   1  Br  8,868  1,344  600  1,1  Br  7866,271 кДж.
где Vв0 - теоретическое количество воздуха, расходуемого на горение топлива.
Принимаем из расчета горения топлива(табл. 3);
Св - удельная теплоемкость воздуха, равная 1,344 кДж/м3 °С;
t в - температура нагретого воздуха, вносимого в зону. Для расчетов можно принять
в пределах от 350 до 600 °С;
α1 - коэффициент избытка воздуха, равный 1,05 - 1,1.
4. Тепло, вносимое составом вагонеток и сырцом:



с
Q4п  n x Gваг
 Сс  t cнач  Gш  Сш  Gиз  Сиз t фнач 
Взам. инв. №
 1,5334072,289  1,121  40  1019,16  0,851  807,31  0,851  40  375239,271 кДж.
где Gш , GИЗ - масса отдельных слоев футеровки, кг;
Сс , Сиз , Сш - удельные теплоемкости сырца, шамота и изоляции при заданной
температуре, кДж/кгּ°С;
t cнач , t фнач - температуры сырца и футеровки вагонеток при входе в печь, °С. Для
расчетов температуру сырца при входе в печь принимают равной 30...40 °С,
футеровки вагонеток 40...50 °С;
Gвсаг - масса сырца на вагонетке, поступающего в печь, кг:
с
Gваг

м
Gваг
 100
3380  100

 4072,289 кг / ваг.
100  ППП  Wc  100  11  6
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Удельная теплоемкость сырца с учетом остаточной влажности:
Сс  0,924
100  Wc
W
100  6
6
 4,2 c  0,924
 4,2
 1,121кДж / кг  С ,
100
100
100
100
где Wc - влажность сырца, поступающего в печь на обжиг, равная 5 - 8%.
5. Тепло, вносимое избыточным воздухом, подсасываемым вне зоны горения
топлива:
Q5п  Vв0   2     С в  t в  Br  8,868  3  1  1,344  50  Br  1191,859 Br кДж ,
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
27
где α2- общий избыток воздуха перед дымососом, равный 3 - 5; tв - температура
подсасываемого воздуха, равная. 50…80 °С.
6. Тепло, вносимое паром, необходимым для создания восстановительной
среды:
Q5п  Vп0  С п  t п  Br  8,868  3  1  1,344  50  Br  1191,859 Br кДж ,
Общий приход тепла для зон подогрева и обжига:
n 5
п
Qобщ
  Qiп  30145 Br  27,16 Br  7866,271Br  375239,271  1191,859 Br 
i 1
 39230,29 Br  375239,271 кДж .
Расход тепла
1. Расход тепла на химические процессы, протекающие в глине в период обжига:
13,17
 абс A



Q1р  n x  Gваг

 q хим   1,533 3797,753 
 2090   1602510,676 кДж ,
100
100




qхим - теплота дегидратации глины, равная 2090 кДж/кг;
Gвабс
аг -масса абсолютно сухого сырца на вагонетке, кг,
G
абс
в аг
Gвмаг
3380


 3797,753 кг / ваг
100  ППП 100  11
100
100
2. На испарение остаточной влаги из сырца и перегрев водяных паров до
температуры отходящих из печи газов:


с
Q2p  n x  Gваг
 Wc 2499  4,19  t cнач  2t ог  100  1,533  4072  0,062499  4,19  40  2350  100 
 1060479,804 кДж
где Wc - содержание влаги в сырце, выраженное в долях;
2499 - скрытая теплота парообразования воды при 0 °С, кДж/кг;
tог - температура отходящих из печи газов. Для расчетов можно принимать в
пределах от 300 до 500 °С.
3. Расход тепла на нагрев сухой массы изделий до максимальной температуры
обжига:


абс
Q3p  n x  Gваг
 Сизд t обж  t снач  1,533  3797,753  1,11  980  40  5896651,036 кДж ,
где Сизд - средняя удельная теплоемкость изделий в пределах температур от t снач до
tобж .
С обж  С с 1,099  1,121

 1,11 кДж / кг  С ,
2
2

С с  1,121кДж / кг  С ,
Подпись и дата
Взам. инв. №
С изд 
С обж  0,84  0,000264  t обж  0,84  0,000264  980  1,099кДж / кг  С.
4. Потери тепла с отходящими из печи газами:
Q4p  Vг  С с  Br  10,029  1,383  350  Br  4854,537 Br кДж ,
где Vг - объем продуктов горения топлива. Принимаем из расчета горения
топлива(табл. 3);
Сг - удельная теплоемкость отходящих газов.
Сг = 4,2 ּ(0,323 + 0,000018ּtог) = 4,2(0,323 + 0,000018ּ350) = 1,383 кДж/м3ּ°С.
5.
Расход
тепла
на
аккумуляцию
футеровкой
вагонеток:
Инв.№ подл.
акк
Q5p  Qваг
 1868036,5кДж .
Расчет данной статьи расхода тепла произведен в п.3.2.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
28
6. Потери тепла в окружающую среду через ограждающие конструкции зоны
обжига
6.1. Потери тепла через стены.
Температура наружной поверхности стен в зоне обжига не должна быть более
70...80 °С.
Боковая стена в зоне обжига выложена из слоя теплоизоляционных
термостойких плит ШВП-350 по ВТУ 003-СТС-01 (Sш = 100 мм), слоя
керамовермикулитовых плит КВТ по ТУ 008-СТС-03 (Sк = 200 мм) и теплоизоляции
из базальтового волокна (Sб = 100 мм). Температуру внутренней поверхности стены
принимаем равной температуре газов, т.е. tст = 980 °C, а температуру окружающей
среды tв = 20 °C. В первом приближении принимаем средние температуры для
каждого слоя следующими:
tш = 0,8ּtст; tк = 0,5ּtш; tб = 0,5ּtк.
tш = 0,8ּ980 = 784 °C; tк = 0,5ּ784 = 392 °С; tк = 0,5ּ392 = 196 °С.
Находим коэффициенты теплопроводности слоев:
λш = 0,09 + 0,00022ּtm = 0,09 + 0,00022ּ784 = 0,262 Вт/мּ°С;
λк = 0,02 + 0,00018ּtк = 0,02 + 0,00018ּ392 = 0,091 Вт/мּ°С.
λк = 0,04 + 0,0003ּtк = 0,04 + 0,0003ּ196 = 0,099 Вт/мּ°С.
Тепловые сопротивления отдельных слоев:
Rш 
Sш
ш

S
S
0,1
0,2
0,1
 0,382; Rк  к 
 2,198; Rб  б 
 1,010.
0,262
к 0,091
б 0,099
Суммарное тепловое сопротивление стены:
Rа = Rш + Rк + Rб = 0,382 + 2,198 + 1,010= 3,59.
Ориентировочно принимаем температуру наружной поверхности стены t'ст = 70
°С и находим коэффициент теплопередачи:
1
К
Rст 

1
2
1
1
3,59 
12,81
 0,273 Вт / м 2  К ,
где α2 - коэффициент теплоотдачи от поверхности стены к воздуху.

ст
2
  2   изл  2,56  t
4
Подпись и дата
Взам. инв. №
 2,56  4 70  20 
 t '  273  4  t  273  4 
4,64
  в
 tв  '
  ст
 
t ст  t в  100   100  


4
4
4,64  70  273   20  273  
2






  12,81Вт / м К .
70  20  100   100  
Тепловой поток через стену при F = 1 м2 определяем по формуле:
qcт 
3,6t ст  t в 
Rcт  Rк  Rб 
1
2
3,6980  20

0,382  2,198  1,01 
Рассчитываем температуры
находим q' по формуле:
q' 
на
1
12,81
 942,186 кДж / м 2  К .
границе
слоев.
Для
этого
сначала
qст 942,186

 261,718 Вт / м 2 ,
3,6
3,6
тогда:
t ш  к  t ст  q '
Инв.№ подл.
'
ст
Sш
ш
t ' cт  t ш  к  q '
t ' cт  t ш  к  q '
Sк
к
Sк
 980  261,718 
0,1
 911,487  С ;
0,382
 711,87  580,91 
0,75
 65,32  С ;
0,674
 711,87  580,91 
0,75
 65,32  С.
0,674
к
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Лист
29
Проверяем средние температуры слоев
t шст 
1000  711,87
711,87  65,32
855,94  С ; t кст 
 388,6
2
2
Вносим поправку на тепловое сопротивление слоя из глиняного кирпича с
учетом изменившейся температуры
λк = 0,47+ 0,00051ּ388,6 = 0,668 Вт/мּ°С;
Rк 
0,75
 1,123,
0,668
тогда
тр
q ст

1000  20
1
0,496  1,123 
12,87
 577,49 Вт / м 2 или 2078,96кДж / м 2  ч.
Определяем новые значения температур пограничного слоя и наружной
поверхности стены с учетом поправки:
t штр к' = 1000 - 577,49ּ0,496 = 713,56 °С;
тр '
t cт
= 713,56 - 577,49ּ1,123 = 65,04 °С.
Температура наружной поверхности стены зоны обжига печи не превышает
допустимых значений.
6.2. Потери тепла через свод печи.
Свод печи выложен из слоя шамотного (Sш = 230 мм) и слоя изоляционного (Sиз
= 130 мм) кирпича. Сверху находится слой диатомитовой засыпки (Sд = 150 мм).
Температура внутренней поверхности свода tсв = 1000 °C, a температура
окружающей среды tв = 20 °C. Принимаем средние температуры для каждого слоя
следующими:
t ш  0,8  t св ; t из  0,5  t ш ; t д  0,5  t из ;
тогда
t ш  0,8  1000  800  С; t из  0,5  800  400  С; t д  0,5  400  200  С.
Коэффициенты теплопроводности слоев:
λш = 0,28 + 0,00023ּ800 = 0,464 Вт/мּ°С;
λиз = 0,21 + 0,00043ּ400 = 0,382 Вт/мּ°С;
λд = 0,1 + 0,00028ּ200 = 0,156 Вт/мּ°С.
Тепловые сопротивления слоев:
Подпись и дата
Взам. инв. №
Rш 
0,23
0,13
0,15
 0,496; Rиз 
 0,34; Rд 
 0,962.
0,464
0,382
0,156
Суммарное сопротивление свода:
Rсв = 0,496 + 0,34 + 0,962 =1,798.
Принимаем температуру наружной поверхности свода t’св = 70 °С и находим
коэффициент теплопередачи:
К
1
1,798 
1
12,81
 0,533Вт / м 2  К .
Коэффициент теплоотдачи свода:
 2св  ст2 12,81Вт / м 2  К .
Инв.№ подл.
Тепловой поток через свод при F = 1 м2:
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
30
q св 
3,61000  20 
1
0,496  0,34  0,962 
12,81
 1880,6кДж / м 2  ч.
Температуры на границе слоев, учитывая:
q' 
1880,6
 522,39 Вт / м 2 ,
3,6
равны:
t ш из  t св  q'Rш  1000  522,39  0,496  740,89  С ;
t изд  t ш из  q'Rиз  740,89  522,39  0,34  563,28  С ;
t ' св  t изд  q'Rд  563,28  522,39  0,962  60,74  С.
Проверяем средние температуры слоев
t шср 
1000  740,89
740,89  563,28
563,89  60,74
 870,45  С ; t изср 
 652,1 С; t дср 
 312,01 С.
2
2
2
Так как температуры слоев свода, принятые для расчета и полученные при
вычислениях, отличаются, то следует вновь произвести их расчет для более точного
определения теплового потока через свод печи.
Коэффициенты теплопроводности слоев:
ш  0,28  0,00023  870,45  0,48 Вт / м  С ;
из  0,21  0,00043  652,1  0,49 Вт / м  С ;
д  0,1  0,00028  312,01  0,187 Вт / м  С.
Тепловые сопротивления слоев:
Rш 
0,23
0,13
0,15
 0,479; Rиз 
 0,265; Rд 
 0,802.
0,48
0,49
0,187
Суммарное тепловое сопротивление свода:
Rсв  0,479  0,265  0,802  1,546.
Взам. инв. №
К
1
 0,616 Вт / м 2  К .
1
1,546 
12,81
3,61000  20 
q свтр 
 2172,4кДж / м 2  ч.
1
1,546 
12,81
2172,4
q' 
 603,45 Вт / м 2 .
3,6
t ' ш из  1000  603,45  0,479  710,95  С ;
t 'изд  710,95  603,45  0.265  551,04  С ;
Подпись и дата
t свтр '  551,04  603,45  0,802  67,07  С ;
t изср '
t дср '
Инв.№ подл.
1000  710,95
 855  С ;
2
710,95  551,04

 631 С ;
2
551,04  67,07

 309,06  С.
2
t шср ' 
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
31
Рассчитываем длину зоны обжига:
Lобж  m  d  18  1,5  27 м,
где m - количество горелок, установленных на одной стороне печи, шт;
d - шаг установки горелок. Для расчета можно принимать равным 1,25 1,5м.
Высота наружной стены, отдающей тепло:
H обж  hпк  hсв  1,74  0,51  2,25 м,
где hпк - высота печного канала, м;
Hсв - высота свода , равная S ш  S из  S д , м.
Площадь боковых стен, отдающих тепло:
Fст  2Lобж  H обж   227  2,25  121,5 м 2 .
Ширина наружной поверхности свода печи
Bсв  2Bст  bпк  2  0,98  1,74  3,7 м,
где Вст - толщина стены, равная Sm + Sк, м,
Впк - ширина печного канала, м.
Площадь наружной поверхности свода печи
Fсв  Lобж  Bст  27  3,7  99,9 м 2 .
Потери тепла в зоне обжига:
через боковые стены
тр
Q6p.1  Fст  qст
 121,5  2078,96  252593,64кДж ;
через свод
Q6p.2  Fсв  qсвтр  99,9  2162,4  217022,76кДж.
Общие потери тепла через боковые стены и свод в зоне обжига
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
Q6p  Q6p.1  Q6p.2  252593,64  217022,76  469616,4кДж.
7. Потери тепла в окружающую среду через ограждающие конструкции в зоне
подогрева.
Определение потерь тепла для данной зоны выполняется аналогично методике,
рассмотренной в п.6.
7.1. Потери тепла через стены
Боковая стена в зоне подогрева выложена из слоя шамотного (Sш = 230 мм) и
слоя глиняного (SК = 500 мм) кирпича. Температуру внутренней поверхности стены
принимаем равной температуре газов, т.е. tст = 600 °C, a температуру окружающей
среды tв = 20 °С. Задаем средние температуры для каждого слоя :
t ш  0,8  t ст ; t к  0,5  t ш , тогда t ш  0,8  600  480  С; t к  0,5  480  240  С.
Коэффициенты теплопроводности слоев:
λш = 0,28 + 0,00023ּ480 = 0,39 Bm/мּ°С,
λк = 0,47 + 0,00051ּ240 = 0,593 Вт/мּ°С.
Тепловые сопротивления слоев:
Rш 
0,23
0,5
 0,59, Rк 
 0,845.
0,39
0,592
Суммарное тепловое сопротивление стены:
Rст = 0,59 + 0,845 = 1,435.
Ориентировочно принимаем температуру наружной поверхности стены t’ст = 50
°С и находим коэффициент теплопередачи:
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
32
К

ст
2
1
1
1,435 
11,43
 0,658 Вт / м 2 К ,
4
4
4,64  50  273   20  273  
2
 2,56  50  20 
 
   11,43Вт / м  К .

50  20  100   100  
4
Тепловой поток через стенку при F=1 м2:
q ст 
3,6600  20 
 1371,88 Вт / м 2  ч
1
1,435 
11,43
Температуры на границе слоев:
q' 
1371,88
 381,08 Вт / м 2 .
3,6
t ш  к  600  381,08  0,59  375,16  С , t ст  375,16  381,08  0,845  53,15  С.
Средние температуры слоев:
t шср 
600  375,16
375,16  53,15
 487,58  С , t кср 
 214,16  С.
2
2
Поправка на тепловое сопротивление слоя из глиняного кирпича с учетом
изменившейся температуры:
к  0,47  0,00051  214,16  0,579 Вт / м  С ,
0,5
 0,864, Rст  0,59  0,864  1,454.
0,579
600  20

 378,6 Вт / м 2 или 1362,92кДж / м 2  ч.
1
1,454 
11,43
Rк 
тр
q ст
Температуры пограничного слоя и наружной поверхности стены с учетом
поправки:
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
тр '
t шср' к  600  378,6  0,59  376,63 С , t ст
 378,6  0,845  49,52  С.
Температура наружной поверхности стены зоны подогрева печи не превышает
допустимого значения.
7.2. Потери тепла через свод
Свод печи выложен из слоя шамотного (Sш = 230 мм) и слоя изоляционого ( S ИЗ =
65 мм) кирпича. Сверху находится слой диатомовой засыпки (S д = 100 мм).
Температура внутренней поверхности свода (tв = 600 °С), а температура
окружающей среды tв = 20 °C. Задаем средние температуры для каждого слоя:
t ш  0,8  t ст , t из  0,5  t ш , t д  0,5  t из , тогда t ш  480  С , t из  240  С , t д  120  С.
Коэффициенты теплопроводности слоев:
λш = 0,28 + 0,00023ּ480 = 0,395 Вт/мּ°С,
λиз = 0,21 + 0,00043ּ240 = 0,313 Вт/ мּ°С
λд = 0,1 + 0,00028ּ120 = 0,134 Вт/ мּ°С.
Тепловые сопротивления слоев:
Rш 
0,23
0,065
0,1
 0,59, Rиз 
 0,208, Rд 
 0,746.
0,39
0,313
0,134
Суммарное сопротивление свода:
Rсв = 0,59 + 0,208 + 0,746 = 1,554.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
33
Принимаем температуру наружной поверхности свода t'св = 50 °С и находим
коэффициент теплопередачи:
К
1
1
1,554 
1,43
 0,609 Вт / м 2  К .
Коэффициент теплоотдачи свода:
 2св   2ст  11,43Вт / м 2  К .
Тепловой поток через свод при F = 1 м2:
q св 
3,6600  20 
 1272,39кДж / м 2  ч.
1
1,554 
11,43
Температуры на границе слоев:
q' 
1272,39
 353,44 Вт / м 2
3,6
t ш-из = 600 - 353,44ּ0,59 = 391,47 °С,
tиз-д = 391,47 - 353,44ּ0,208 = 317,95 °С,
t’св = 317,95 - 353,44ּ0,746 = 54,28 °С.
Средние температуры слоев:
t шср 
600  391,47
391,47  317,95
317,95  54,28
 495,74  С , t изср 
 354,71 С , t дср 
 186,12  С.
2
2
2
Определение теплового потока через свод печи с учетом поправок температуры
слоев.
Коэффициенты теплопроводности слоев:
Λш = 0,28 + 0,00023ּ495,74 = 0,394 Вт/мּ°С,
λиз = 0,21 + 0,00043ּ354,71 = 0,363 Вт/.мּ°С,
λд = 0,1 + 0,00028ּ186,12 = 0,152 Вт/мּ°С.
Тепловые сопротивления слоев:
Rш 
0,23
0,065
0,1
 0,584, Rиз 
 0,179, Rд 
 0,658.
0,394
0,363
0,152
Суммарное тепловое сопротивление свода:
Rсв = 0,584 + 0,179 = 1,421.
Коэффициент теплопередачи:
1
К
Подпись и дата
Взам. инв. №
1,421 
1
11,43
 0,663Вт / м 2  К .
Тепловой поток через свод при F = 1 м2:
q свтр 
3,6600  20
1384,62кДж / м 2  ч.
1
1,421 
11,43
Температуры на границе слоев:
q' 
1384,62
 384,62 Вт / м 2 ,
3,6
t ш из  600  384,62  0,584  388,84  С ,
Инв.№ подл.
t изд  388,84  384,62  0.179  320  С ,
t ' св  313,35  393,75  0,658  66,92  С.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
34
Средние температуры слоев:
t шср ' 
600  388,84
388,84  320
320  66,92
 494,42  С , t изср ' 
 354,42  С , t дср ' 
 193,46  С.
2
2
2
Определяем длину зоны подогрева:
Lнаг  Lt  Lобж  78,7  27  51,7 м.
Высота наружной стены, отдающая тепло:
H наг  hпк  hсв  1,74  0,395  2,135 м.
Площадь боковых стен, отдающих тепло:
Fст  2Lнаг  H наг 251,7  2,135  220,76 м 2 .
Ширина наружной поверхности свода:
Всв  2Вст  bпк  2  0,73  1,74  3,2 м.
Площадь наружной поверхности свода, отдающая тепло:
Fсв  Lнаг  Bсв  51,7  3,2  165,44 м 2 .
Потери тепла в зоне подогрева через боковые стены:
тр
Q7р.1  Fсв  qст
 220,76  1362,92  300878,22кДж ,
через свод:
Q7р.2  Fсв  qсвтр  165,44  1384,62  229071,53кДж.
Общие потери тепла через боковые стены и свод в зоне подогрева:
Q7р  Q7р.1  Q7р.2  300878,22  229071,53  529949,75кДж.
8. Потери тепла с выходящим составом вагонеток и кирпичом:



м
к
Q8р  n x Gваг
 С к  t вых
 Gш  Сш  Gиз  Сиз t 21 
 1,5336888  1,101  1000  1019,16  0,98  807,31  0,98  530,66  13081913,57кДж ,
где t вкых - температура кирпича на выходе из зоны обжига, равная t обж ,°С;
t 21 - средняя температура футеровки вагонеток выходящих из зоны обжига, °С;
Ск, Сш, Сиз - удельные теплоемкости кирпича, шамота, изоляции при заданных
температурах, кДж/кгּ°С.
к
Ск  0,827  0,000264  t вых
 0,837  0,000264  1000  1,101кДж / кг  С;
Сш  Сиз  0,84  0.000264  t 21  0,84  0,000264  530,76  0,98кДж / кг  С.
Общий расход тепла:
8
р
Qобщ
  Qip  3035705,907  2135543,81  12536005,16  5176,915 Br  1868036,5  469616,4 
i 1
Взам. инв. №
 529949,75  13081913,57  33656770,39  5176,915 Br кДж .
9. Неучтенные потери тепла (выбивание газов в подвагонеточный канал,
газопроницаемость кладки и др.) принимаем равными 20% от общего
расхода тепла:
Q9р  0,233656770  5176,915Br   6731354,077  1035,383Br кДж.
Составляем уравнение теплового баланса и определяем часовой расход топлива:
Инв.№ подл.
Подпись и дата
п
р
Qобщ
 Qобщ
 Q9р ,
41136,749 Br  658976,973  33656770,39  5176,915Br  6731354,077  1035,383Br , Q
34924,451Br  39729147,49.
Откуда: Br = 1137,574 м3/ч.
Удельный расход условного топлива
В усл
Br  Qнс
1137,574  31220


 0,115 м 3 / кг или 11,5%.
м
29300  10559
29300  Gч
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
35
Для составления сводной таблицы баланса тепла зон подогрева и обжига печи
необходимо произвести расчет тех уравнений, в которых расход топлива выражен
через неизвестную величину Вr
Q1п  Qнс  Br  31220  1137,574  35515060,28кДж ;
Q2п  27,16  Br  27,16  1137,574  30896,51кДж ;
Q3п  8588,321  Br  8588,321  1137,754  9771396,571кДж ;
Q5п  1301,261  Br  1301,261  1137,754  1480514,908кДж .
В статье Q4p следует учесть затраты тепла на неучтенные потери, которые
составляют 20% к начальному расходу.
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
Q4р  1,2  5176,915  Br  1,2  5176,915  1137,754  7068066,899кДж.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
36
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
5. Охрана труда и окружающей среды.
Организация
и выполнение работ
в
строительном
производстве,
промышленности строительных материалов и строительной индустрии должны
осуществляться при соблюдении законодательства Российской Федерации об охране
труда, а также иных нормативных правовых актов, установленных Перечнем видов
нормативных правовых актов, утвержденным постановлением Правительства
Российской Федерации от 23 мая 2000 г. № 399 «О нормативных правовых актах,
содержащих государственные нормативные требования охраны труда»:
- строительные нормы и правила, своды правил по проектированию и
строительству;
- межотраслевые и отраслевые правила и типовые инструкции по охране труда,
утвержденные в установленном порядке федеральными органами исполнительной
власти;
- государственные стандарты системы стандартов безопасности труда,
утвержденные Госстандартом России или Госстроем России;
- правила безопасности, правила устройства и безопасной эксплуатации,
инструкции по безопасности;
- государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы,
гигиенические нормативы, санитарные правила и нормы, утвержденные Минздравом
России.
Правила по технике безопасности содержат требования, направленные на защиту
работающих от воздействия предметов и средств труда. В них регламентируются
условия, обеспечивающие безопасную эксплуатацию машин, оборудования,
инструментов.
На заводах опасность для обслуживающего персонала может возникнуть при
нарушении нормального хода технологических процессов и неправильном ведении
работ.
На предприятиях обычно разрабатываются инструкции по технике безопасности,
учитывающие действующие правила и нормы, а также особенности
технологического процесса и условия производства.
Тепловые установки в промышленности строительных материалов выделяют
теплоту, влагу, дымовые газы. Поэтому условия труда при их эксплуатации строго
регламентированы соответствующими нормативными документами, которые
разрабатываются и контролируются органами государственного надзора и
общественными организациями. Согласно этим нормативам в местах установки тепловых агрегатов необходимо иметь: паспорт установленной формы с протоколами и
актами испытаний, осмотров и ремонтов на каждую установку; рабочие чертежи оборудования
и
схемы
размещения
контрольно-измерительных
приборов;
исполнительные схемы всех трубопроводов с нумерацией арматуры и
электрооборудования; инструкции по их эксплуатации и ремонту. Инструкции
должны содержать краткое описание тепловых установок, порядок их пуска и
остановки, условия безопасной работы и меры предотвращения аварий. В них также
должны быть указания о порядке допуска к ремонту установок, мерах безопасного
обслуживания и противопожарных мероприятий.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
37
Взам. инв. №
Подпись и дата
Инв.№ подл.
Обслуживающий персонал тепловых установок допускается к работе только после
обучения, а также после обязательного документального оформления проверки
знаний всех работающих. Также при поступлении на работу обслуживающий
персонал должен пройти первичный инструктаж по технике безопасности. При какихлибо изменениях в технологии производства или замене оборудования должен быть
проведен вторичный инструктаж. Все это должно быть документально оформлено.
Загрузка и выгрузка печей должны быть сблокированы между собой и работой
толкателя. Запрещается, выгружать из тепловых установок продукцию с температурой выше 50 °С.
Необходимо следить за состоянием кладки и футеровки, садки изделий и их
разгрузки, регулировкой процесса горения и удаления газов. В водяные рубашки
вагранок подают только очищенную воду, в противном случае образуются накипи на
стенках трубопроводов и водяной рубашки, что может привести к закупорке отвода и
взрыву установки.
Ввиду особой опасности при применении газа, жидкого и пылеугольного топлива,
а также во избежание взрыва перед пуском установок необходимо тщательно продуть
системы трубопроводов негорючими газами или паром и убедиться в их
герметичности. С целью исключения распространения огня все подводящие топливо
трубопроводы должны иметь отключающие шиберы и автоматические
огнезадерживающие задвижки, срабатывающие от термореле или термоэлементов.
Эксплуатация печей связана с высокими температурами, в связи с чем
предъявляются высокие требования к защите обслуживающего персонала и
окружающей среды.
Поверхность печи должна покрываться жаростойкими теплоизоляционными
материалами. Поверхность печи должна иметь температуру не выше 50 °С. В местах,
где не удается этого достичь должны быть установлены оградительные устройства.
Оградительные устройства предназначены для исключения появления человека в
опасной зоне. Оградительные устройства применяются для ограждения движущихся
частей машин и оборудования, для защиты от высоких температур. В оградительных
устройствах
предусматриваются
блокировки
и
сигнальные
устройства,
предупреждающие об их неисправности или отсутствии. Как правило, снятие
оградительного устройства должно привести к отключению и остановке механизма
или машины в целом. К оградительным устройствам предъявляется ряд требований:
они должны быть удобными в эксплуатации и ремонте, не препятствовать
перемещению рабочего, не создавать дополнительных опасностей.
Конструкцию и материал ограждения выбирают, исходя из технологических и
эксплуатационных требований, условий обслуживания данной машины.
Конструктивно ограждения выполняются в виде кожухов, решеток, экранов.
Звуковая и световая сигнализация должна предупреждать о пуске любого
оборудования, а также о неисправностях или аварийных ситуациях. Безопасность
эксплуатации машины и технологического оборудования решается на стадии
проектирования. При проектировании производиться выбор привода, силовых
передач, рабочих органов таким образом, чтобы полностью исключить возможность
контакта рабочего с элементами привода, а в рабочей зоне предусмотреть блокировки
и автоматику, исключающие движение рабочих органов в момент нахождения
рабочего или его рук в опасной зоне например, при нахождении рук между
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
38
Взам. инв. №
Подпись и дата
Инв.№ подл.
подвижной и неподвижными частями).
Звуковая и световая сигнализация должна предупреждать о пуске любого
оборудования, а также о неисправностях или аварийных ситуациях. Безопасность
эксплуатации машины и технологического оборудования решается на стадии
проектирования. При проектировании производиться выбор привода, силовых
передач, рабочих органов таким образом, чтобы полностью исключить возможность
контакта рабочего с элементами привода, а в рабочей зоне предусмотреть блокировки
и автоматику, исключающие движение рабочих органов в момент нахождения
рабочего или его рук в опасной зоне (например, при нахождении рук между
подвижной и неподвижными частями).
В цехах и на рабочих местах должны быть вывешены таблицы сигналов и
инструкции о порядке пуска и остановки оборудования.
Сигнальные элементы (звонки, сирены, лампы) должны быть защищены от
механических повреждений и расположены так, чтобы обеспечивались надежная
слышимость и видимость сигнала в зоне обслуживающего персонала.
Полная остановка вентиляционных устройств должна сопровождаться
аварийной сигнализацией. Газы, отходящие от печей, перед выбросом в атмосферу
обязательно должны проходить очистку, степень которой должна быть согласована
с санитарной инспекцией.
Обжиговый цех должен быть укомплектованы первичными средствами
пожаротушения и средствами контроля и оперативного оповещения об угрожающей
ситуации. Противопожарное оборудование должно содержаться в исправном,
работоспособном состоянии. Проходы к противопожарному оборудованию должны
быть всегда свободны и обозначены соответствующими знаками.
Обжиг кирпича связан с повышенным содержанием тепла и влаги в помещении,
где проводится обжиг. В связи с этим весь обслуживающий персонал должен быть
обеспечен спецодеждой. Верхняя одежда должна быть из плотного негорючего
материала. Рабочий должен иметь головной убор, предохраняющий от теплового
удара. Также должны быть в наличии плотные рукавицы.
Для защиты от поражения электрическим током при эксплуатации машин
должны применяться следующие меры безопасности:
токоведущие части производственного оборудования, являющиеся источниками
опасности, должны быть надежно изолированы, ограждены или расположены в
недоступных для людей местах;
токоведущие части электрооборудования должны быть размещены внутри
корпусов (шкафов, блоков) с запирающимися дверями или закрыты защитными
кожухами при расположении в доступных для людей местах;
металлические части производственного оборудования, которые вследствие
повреждения изоляции могут оказаться под напряжением опасной величины,
должны быть заземлены (занулены).
В схеме электрических цепей производственного оборудования должно быть
предусмотрено устройство, централизованно отключающее от питающей сети все
электрические цепи.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
39
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
6. Технологическая схема производства керамического кирпича.
Кирпич изготовляют методом пластического формования.
Глину, добытую из карьера, различными видами транспорта доставляют на
завод, где складируют в глинозапасники, с учетом тридцатидневного запаса. Из
глинозапасника глина поступает в технологический процесс.
Предварительная подготовка сырья.
Поступающие в производство глину и добавки подвергают обработке для
разрушения природной текстуры глины, тщательного смешивания ее с добавками и
получения формовочной массы, однородной по составу и влажности.
На первом этапе подготовки глины ее предварительно рыхлят. Для этого
используют вальцы грубого помола. Назначением вальцев грубого помола является
нарушение геологической структуры глины, т.е. проминка и помол глины, а также
выделение каменистых включений. С этой целью один из валков делается зубчатым
или рифленым (удар, раздавливание и разрывание глины). Дезинтеграторный зазор
между валками - 8 - 10 мм.
Глина подается на ребристый валок, под действием удара ребра комок глины
деформируется, поглощается энергия удара, и глина отбрасывается на тихоходный
валок. Камень же, ударяясь о тихоходный валок, отскакивает от него и попадает в
лоток.
Обработанная, очищенная от камней и при необходимости доувлажненная
глина направляется в бегуны мокрого помола СМ-365. Они раздавливают и
одновременно растирают глину. Бегуны действуют на материал весом своих катков,
поэтому раздавливание у бегунов больше, чем на вальцах.
Далее полученная масса поступает в шихтозапасник, где она вылеживается
течении некоторого времени. Установлено, что прочность изделий из масс,
подвергавшихся вылеживанию, повышается на 20 - 30 %.
После вылеживания глина поступает в ящичный подаватель, который
предназначен для дозировки глины с добавками, равномерной подачи смеси на
переработку и частичного измельчения крупных комьев глины.
Ящичный питатель представляет собой металлический ящик, разделенный
вертикальными перегородками (заслонками) на несколько отсеков для составных
частей массы. Дном ящика является металлическая бесконечная пластинчатая
лента, укрепленная на двух рамковых цепях и приводимая в движение через
редуктор электродвигателя. Эта лента, двигаясь в сторону открытой части питателя,
транспортирует материал к валу с билами, где крупные комья разбиваются.
Ящичным питателем глина дозируется в глиномешалку, где увлажняется и
перемещивается до однородной по составу и влажности массы. Качество
переработки глины в глиномешалках (смесителях) зависит:
• от количества лопастей: чем их больше, тем лучше прорабатывается глина;
• от степени наклона лопастей. С увеличением угла наклона лопастей масса
движется по глиномешалке скорее, но перерабатывается хуже; поэтому лучше
уменьшить угол наклона лопастей, но одновременно увеличить количество
оборотов вала;
• от длины глиномешалки. При всех равных условиях (наклон и количество
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
40
Взам. инв. №
Подпись и дата
Инв.№ подл.
лопастей, скорость вращения вала) качество переработки массы в длинной
глиномешалке будет выше.
После глиномешалки перемешанная и увлажненная до формовочной влажности
для окончательной тщательной обработки поступает в вальцы тонкого помола.
Вальцы тонкого помола служат для перетирания глинистых частиц и
разрушения микроагрегатов или уменьшения их прочности. Они представляют
собой два гладких валка, вращающихся навстречу друг другу с разными
окружными скоростями. Зазор между валками составляет 2 - 3 мм, скорость
вращения одного валка равна 8 - 10 м/сек, скорость другого валка на 15 - 20 %
больше.
Формование кирпича.
Для формования кирпича пластическим способом применяются вакуумные
ленточные прессы. Назначением ленточного пресса является уплотнение рыхлой
массы глинистого сырья с одновременным приданием ей правильной формы.
Прочность кирпича прежде всего зависит от качества перемешивания массы и
степени уплотнения шихты. Степень уплотнения, производимая прессом, прежде
всего зависит от влажности глиномассы: чем больше влажность глиномассы, тем
она подвижнее и легче выходит из пресса, оказывает меньшее сопротивление и,
следовательно, создает меньшее давление в головке пресса. И наоборот, более сухая
масса менее подвижна и требуется большее усилие для того, чтобы протолкнуть ее
сквозь головку и сквозь мундштук. Массы малоподвижные, т.е. плотные еще более
уплотняются, а массы значительной влажности, наоборот, слабо уплотняются.
Изделия, изготовленные на вакуум-прессе, обладают более высокими
качествами. Воздух, находящийся в массе, распределяется в ней в виде мельчайших
пузырьков, поэтому в разрезе массы отсутствуют видимые поры.
Ленточный вакуумный пресс состоит из приемной коробки, снабженной
питательным валиком, цилиндром пресса, внутри которого расположен шнековый
вал, вакуум-камеры, головки и мундштука. Цилиндр пресса может иметь
цилиндрическую форму, коническую и комбинированную. Для того, чтобы масса в
цилиндре не проворачивалась, вдоль цилиндра укрепляют стальные планки или в
цилиндре устанавливаются контрножи (штыри) перпендикулярно движению массы.
Продвижение массы осуществляется при помощи шнекового вала. В новых конструкциях прессов на конце шнека закрепляется выпорная лопасть. После уплотнения
в цилиндре пресса масса следует в вакуум-камеру. На входе в вакуум-камеру глина
проходит через кольцевое отверстие и разрезается ножами на мелкие куски. В
герметически закупоренной вакуум-камере размельченная глина подвергается
дезаэрации путем вакуумирования. Вакуум-камера подключена к вакуум-насосу.
Прессовая головка служит для уплотнения массы и изменения формы потока из
круглой в прямоугольную.
Сушка.
Сушат керамические кирпич в искусственных камерных или туннельных
сушилках отходящими газами печей или теплоносителем, получаемым в подтопке.
Туннельная сушилка представляет собой камеру длиной 30 - 36 м, высотой 1,4 - 1,7
м, шириной 1,15 - 1,4 м; в туннеле расположен узкоколейный рельсовый путь для
передвижения вагонеток с кирпичом-сырцом. На концах туннелей имеются двери.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
41
Взам. инв. №
Подпись и дата
Инв.№ подл.
Туннельные сушилки объединяют в один - два блока по 10 - 20 туннелей. В
каждом блоке установлены приточные и вытяжные вентиляторы. Вдоль туннелей,
на их выгрузочных и загрузочных сторонах расположены приточные и вытяжные
каналы.
Туннельная сушилка полностью загружается вагонетками с сырцом.
Продвижение вагонеток осуществляется через определенный промежуток времени
45 - 60 мин, когда в туннель заталкивается вагонетка со свежим сырцом и одновременно с противоположного конца туннеля выталкивается вагонетка с высушенным
сырцом.
Вагонетки туннельных сушил просты по конструкции. На двух скатах
установлена металлическая рама с укрепленными на ней четырьмя вертикальными
металлическими стойками. На полках этих стоек помещаются рамки с сырцом.
Длина вагонетки составляет от 1300 до 1900 мм, а вместе с рамой - 2000 мм.
Туннельные сушила, по сравнению с камерными, имеют ряд преимуществ.
Сушка в них идет при установившемся режиме, без всякой регулировки; создаются
благоприятные условия для сушки - свежесформованный, весьма чувствительный к
воздействию тепла сырец попадает в среду влажного воздуха с невысокой
температурой. По мере высыхания сырца и продвижения вагонеток температура
воздуха повышается, а влажность снижается. Значительно сокращается срок сушки
Обжиг.
Обжигают изделия в туннельных печах, отапливаемых природным газом. Для
равномерного обжига сырец укладывают на печную вагонетку в виде двух
одинаковых пакетов с разрывом между, ними в 300 мм. При проталкивании в печь
вагонетки устанавливают так, чтобы против газовых горелок приходились
промежутки между вагонетками и между пакетами на вагонетке. Укладывают
сырец в пакеты «прямой елкой» на «плашок» с разрывами 50 - 60 мм и
чередованием рядов по высоте в шахматном порядке. Сырец устанавливают на
«плашок» лицевыми сторонами друг к другу, а лицевой - тычковой стороной по
ходу огня.
Основными преимуществами работы на туннельных печах являются улучшение
условий труда рабочих и экономия топлива. Невысокий расход топлива объясняется
тем, что в туннельной печи зоны неподвижны и, будучи однажды нагреты,
сохраняют свою температуру и не требуют попеременного нагревания и
охлаждения, как это имеет место в кольцевых печах. Серьезным преимуществом
туннельной печи является возможность автоматизации управления тепловым
процессом. Путем оптимизации процесса можно сократить рок обжига и повысить
съемы кирпича.
Туннельная печь подразделяется на три зоны: зона подогрева, обжига и
охлаждения. В первой зоне сырец нагревается до 400 - 500 °С для устранения
остаточной влажности и кристаллизационной влаги. Скорость нагрева не велика,
чтобы не происходило растрескивание сырца. В зоне обжига температура
повышается до 1000 - 1150 °С, происходит спекание глинистых минералов. В
следующей зоне кирпич остывает до температуры выхода (40 - 60 °С).
Продолжительность обжига 35 - 40 часов. Выгруженные из печи изделия
упаковываются и поступают на склад готовой продукций.
Вагонетки туннельной печи. Обжиг кирпича-сырца в туннельной печи ведется
на печных вагонетках. Печные вагонетки работают в очень тяжелых условиях: при
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
42
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
переменном воздействии высоких температур и значительных механических
напряжениях. Поэтому металлические части вагонетки (колеса и рама),
находящиеся в подвагонеточном канале печи, отделяются от обжигательного канала
с помощью металлических фартуков, перемещающихся по всей длине печи в
песочном затворе туннельной печи. Чем плотнее этот затвор, тем выше производительность печи, качество продукции и тем ниже расход топлива на обжиг.
Печная вагонетка состоит из стальной рамы, поставленной на колеса, которая
футеруется теплоизоляционным и огнеупорным кирпичом. Длины вагонеток
различны: 3000 мм; 2250 мм; ширина соответственно 2140; 1870 мм. Общая высота
от головки рельсов - 720 мм.
Обожженный и охлажденный кирпич упаковывается и поступает на склад
готовой продукции и далее потребителю.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
43
7. Список использованных источников.
Инв.№ подл.
Подпись и дата
Взам. инв. №
1. Салахов А.М., Ремизникова В.И., Спирина О.В., Мочалов А.Ю.,
Производство строительной керамики. Казань, 2003. - 292с.
2. Мороз И.И., Технология строительной керамики. Киев, «Вища школа»,1980. 382с.
3. Канаев В.К., Новая технология строительной керамики. Москва, Стройиздат,
1990. - 262с.
4. Справочник по производству строительной керамики. Том 2. Москва.
Госстройиздат, 1961. - 640с.
5. Будников П.П., Бережной А.С., Булавин И.А., Каллига Г.П., Куколев Г.В.,
Полубояринов Д.Н. Технология керамики и огнеупоров. Москва.
Госстройиздат, 1962. - 707с.
6. Строительные машины. Справочник. Том 2. Москва, Стройиздат.
7. Тихи О. Обжиг керамики. – М.: Стройиздат, 1988. – 344 с.
8. Роговой М. И. Теплотехническое оборудование керамических заводов. - М.:
Стройиздат, 1983. – 367 с.
9. Кокшарев В. Н., Кучеренко А. А. Тепловые установки. - К.: Вища школа,
1990. – 335 с.
10.СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие
требования.
11. Обжиг кирпича в туннельной печи. Методические указания. Составила:
Морозова Н. Н. – Казань, 2006. – 37 с.
Лист
КГАСУ СТФ 15.015 КП-5
Изм. К. уч. Лист № док. Подпись
Дата
44