Спроектировать щелевую пропарочную камеру производительностью 40000 м3/год

 

1.5 Автоклавные установки

Автоклавы представляют собой герметически закрывающиеся сосуды, предназначенные  для ТВО изделий из теплоизоляционных и силикатных бетонов паром под давлением выше атмосферного. Автоклавы могут быть прямоугольные или цилиндрические, тупиковые (с одной крышкой) или проходные (с двумя крышками). Рабочее избыточное давление составляет от 0,8 до 2,5 МПа.

Автоклав работает следующим  образом: сначала путем подачи пара при атмосферном давлении поднимают  температуру до 100 °С, потом до максимальной температуры, при которой проводится изотермическая выдержка. При изотермической выдержке пар подается только на компенсацию потерь теплоты. По окончании выдержки начинается двухступенчатое охлаждение.

 Выбор типа и  размера автоклава зависит от  габаритов изделий, технологии  их изготовления и производительности  предприятий. Чаще всего применяют  автоклавы диаметром от 2 до 3,6 м. При большой мощности предприятий наиболее эффективны проходные автоклавы длиной до 40 м, обеспечивающие поточность производства. Длина автоклава должна быть кратна размерам изделий, потому что неиспользуемая длина снижает коэффициент заполнения объема и увеличивает удельный расход пара, который обычно составляет 300...400 кг/м3.

 

Рис.2 Автоклавы: а —тупиковый, б — проходной: 1 — крышка автоклава: 2 — механизм для подъема и опускания крышки. 3 — мгнометт 4 — предохранительный клапан, 5 — корпус автоклава, 6 — паровыпускная магистраль, 7 — паровпускная магистраль. 8 — конденсационная магистраль

 

1.6 Термоформы

Изготовление и эксплуатация тепловых установок требуют больших капитальных  вложений. При низком коэффициенте заполнения расходуется большое количество пара на периодический прогрев ограждений, свободного пространства, прокладок и др. В связи с этим целесообразнее тепловую обработку изделий проводить непосредственно в формах, полые борта и поддон которых выполняют роль тепловых отсеков, такие формы получили название термоформы.

По условиям работы они  бывают стационарными (имеют постоянное место) и передвижными (перемещаются в процессе изготовления изделий).

 Материалом для  изготовления термоформы служит металл и железобетон. Наиболее распространены металлические термоформы.

 По условиям тепловой  обработки изделий термоформы  подразделяются на состоящие  из поддона и бортоснастки, открытые, и герметизированные, имеющие  еще и крышку. Последние могут  состоять из поддона, к которому крепятся боковые стенки и крышка, или из двух крышек и боковых стенок, представляющих собой самостоятельную конструкцию.

 Масса одной термоформы - 4200 кг. Удельный расход пара составляет 200...300 кг/м3. Применяются они на  ДСК при производстве стеновых панелей.

Надо исключить массообмен с окружающей средой, для повышения  эффективности тепловой обработки  изделий в открытых термоформах. Для этого используют тяжелую  резиновую ленту, пленку или тяжелый  щит с пароизоляционной прокладкой.

 

 

 

1.7 Установки ускоренного твердения непрерывного действия

К установкам непрерывного действия относят горизонтальные щелевые  камеры, полигонарные пропарочные камеры щелевого типа, двухъярусные пропарочные  камеры, многоярусные камеры, вертикальные пропарочные камеры. Существуют установки, работающие при атмосферном давлении и выше атмосферного, обогреваемые паром и электроэнергией.

 

1.8 Горизонтальная щелевая камера

Существуют одноярусные и многоярусные горизонтальные щелевые камеры. Длина  одноярусной щелевой камеры составляет 60…127 м. Ширина 5…7 м. Высота 0,7…1,2 м.

Тележка с изделием, пройдя линию формования и зону предварительного выдерживания, поступает, на снижатель  с помощью лебедки вместе со снижателем опускается на нижний уровень (в вертикально-замкнутых  конвейерах используется гидравлические подъемник и снижатели, часто выходящие из строя). Толкатель-вагонетка заталкивается в камеру. При этом на одно изделие передвигается весь поезд, и последняя вагонетка выходит на подъемник. При входе в камеру и выходе из нее установлены механические герметизирующие шторы, препятствующие подсосу в камеру холодного воздуха и выбиванию паровоздушной смеси.

 

Рис. 3. Схема горизонтальной пропарочной камеры щелевого типа:

1 – вагонетка с  изделием; 2 – снижатель; 3 – механическая  штора; 4 – уровень рельсов; 5 – герметизирующая штора; 6 – подъемник.

 

Нагреватели устанавливаются в  зоне нагрева и в зоне изотермического  выдерживания; количество их зависит  от необходимой температура в зонах; длина зон обусловлена длительностью этапов тепловой обработки.

В качестве теплоносителя применяют: «острый» пар, т.е. непосредственное соприкосновение  пара с поверхностью бетона: «глухой» пар обогрев паровыми регистрами; электронагреватели. При обогреве «острым» паром его подают в двухсторонние  стоянки с шагом 2…6 м. А затем через перфорированные трубы или гребенки с установленными на них соплами выпускают в камеру. При этом образуется паровоздушная смесь, которая конденсируется на холодных изделиях. В таких камерах необходимо предусматривать уклоны для стока конденсата и устройства для ее сбора.

При тепловой обработке изделий  из легких бетонов (например, наружных стеновых панелей из керамзитобетона) применяют «глухой» пар, так как  осаждающийся конденсат повышает влажность  изделия. Расход пара при такой обработке бетона составляет 200…250 кг/м3бетона.

В настоящее время применяют  щелевые камеры с обогревом электроэнергией  с помощью ТЭНов. Трубчатые электронагреватели имеют температуру поверхности 400…800°С; питание ТЭНов производится от электросети  напряжением 380 В. Соединенные в блоки по несколько штук для гибкого регулирования температуры, ТЭНы устанавливают на полу камеры под вагонетками в зоне нагрева, начиная с 5… 10 м от загрузочного торца, а также в зоне изотермического выдерживания или под потолком. Общая мощность ТЭНов камеры около 1000 кВт.

Тепловую обработку  с использованием ТЭНов применяют  для изделий из легкого и конструктивно-теплоизоляционного бетона. Расход электроэнергии составляет 50..100 кВтч/м.

Температура среды в камере в  зоне установки блоков ТЭНов достигает 130… 190°С, но изделия прогревается медленно (2 5°С/ч). Изделия после обработки с помощью ТЭНов имею влажность 10. 11% по сравнению с 18..20% после пропаривания. Изготовленные в таких камерах ограждающие конструкции обладают значительно меньшей теплопроводностью и способствуют значительной экономии тепловой энергии в процессе эксплуатации зданий.

В щелевых камерах для улучшения  условий теплообмена монтируются  вентиляционные системы: ре-циркуляционная – в зоне нагрева и приточно-вытяжная в зоне охлаждения.

Воздушные завесы, перекрывающие торцы  камеры и отделяющие зону охлаждения от зоны изотермического выдерживания, способствуют экономии теплоты.

Щелевая камера для обработки изделий  из легкого бетона или из конструктивно-теплоизоляционного бетона может быть оборудована обогревом продуктами сгорания природного газа. В зависимости от длины, камера оснащена двумя или тремя тепловыми системами, основанными на применении теплогенераторов ТОК и ТОБ. Удаление отработанной газо-воздушной смеси производят с помощью вентиляционной системы.

При использовании теплогенераторов удельный расход газа на тепловую обработку 1 м3 железобетонных изделий составляет 10…20 м3 природного газа и 4… 10 кВтч.

 

1.9 Полигональные пропарочные камеры щелевого типа

Полигональные очертания камеры позволяют  использовать естественное расслоение паровоздушной смеси по высоте: пар, подаваемый в зону изотермического  выдерживания, постепенно заполняет  ее, так как, будучи легче воздуха  и паровоздушной смеси, скапливается в самом высоком месте. Таким образом, в зоне изотермического прогрева устанавливается наиболее высокая температура, равная 95…97°С, и относительная влажность 95…97%. Избыток пара опускается в зону нагрева, где конденсируется на выходящих холодных изделиях.  Зона охлаждения отделяется от зоны изотермического выдерживания воздушной завесой. Перепад высоты от зоны загрузки до верха зоны изотермического выдерживания составляет 1,3.. 1,5 м, длина камеры 75… 100 м. Улучшение условий теплообмена и повышение коэффициента теплоотдачи от паровоздушной смеси позволяют сократить длительность тепловой обработки и расход тепловой энергии на 10… 15%.

Рис. 4. Схема полигональной пропарочной камеры щелевого типа:

I, II, III-зоны нагрева,  изотермической выдержки, охлаждения; 1-снижатель; 2-вагонетка с изделием; 3-камера; 4 – воздушная завеса; 5 – подъемник

 

1.10 Многоярусные камеры

Если производительность одноярусной  щелевой камеры не обеспечивает ТО изделий, выпускаемых формующей установкой, то применяют многоярусные тоннельные камеры, позволяющие значительно экономить производственные площади. В зависимости от ритма конвейера, длины изделий и режима тепло-влажностной обработки камеры строят 2...6-ярусными длиной 70... 127,5 м. Ширина камеры зависит от размеров изделий (2,5...5,0 м), а высота — от количества ярусов (высота одного яруса 0,65...0,85 м). Ярусы разделены формами-вагонетками, движущимися по горизонтальному рельсовому пути. Изделия на ярусы подаются подъемниками и снимаются снижателями.

То выполняется с помощью регистров. Каждая группа регистров подключена к своему конденсатопроводу через подпорную шайбу. Многоярусные тоннельные камеры характеризуются неравномерностью температуры и относительной влажности по высоте, вызванной расслоением паровоздушной смеси. Для обеспечения одинаковых условий ТВО и равной прочности изделий целесообразно разделение ярусов перекрытиями и создание индивидуальных систем теплоснабжения для каждого яруса. Более интенсивному теплообмену между нагретыми и холодными изделиями способствует установка циркуляционных вентиляторов. Избыток пара, поднимаясь вверх, двигается к открытому торцу и, встречая на пути входящие холодные изделия, конденсируется с выделением теплоты парообразования. Конденсат, двигаясь по уклону из зоны изотермического выдерживания через зону нагрева-охлаждения, также отдает свою теплоту нагревающимся изделиям.

 

1.11 Вертикальные пропарочные камеры

 

Вертикальные пропарочные камеры проф. ЛА. Семенова (рис. 5) позволяют  рационально расходовать теплоту  и производственные площади. Эти камеры внизу у двух противоположных стен имеют проемы для загрузки и выгрузки форм-вагонеток. Размеры загрузочного проема на 5... 10 см превышают габариты форм-вагонеток, высота проема обычно не превышает 1 м.

Приямок оборудован механизмами для подъема форм по вертикали, перемещения по горизонтали и опускания. Механизмы транспортирования состоят из гидроподъемника, гидроснижателя и передаточной тележки. Конструкция гидроподъемника и гидроснижателя одинакова и состоит из стола, двух направляющих колонн, гидропривода, плунжерного гидроцилиндра и отсекателя. Передаточная тележка 3 перемещает формы из подъемной части в опускную. Она представляет собой раму в виде портала с четырьмя жесткими консолями для опускания форм. Тележка перемещается канатом лебедки, установленной вне камеры.

Стены камеры из сборного или монолитного  железобетона снаружи покрыты теплоизоляционным  слоем из минеральной ваты и оштукатурены асбозуритом. Общая толщина стен приблизительно равна 220 мм. Перекрытие изготовлено из разъемных металлических щитов, заполненных теплоизоляционным материалом. Камеры располагают под мостовыми кранами цеха.

В камерах вертикального типа используется естественное расслоение пара и воздуха  по высоте. В верхней зоне камеры создается среда чистого насыщенного пара с температурой 100 °С. Ниже камера заполнена паровоздушной смесью, температура которой у пола 20...30 °С и по мере подъема изделий повышается до 100 °С.

Подогреваются и охлаждаются изделия  по принципу противотока: нагретые до 100 °С, опускаясь, охлаждаются, встречая холодную среду, а свежеотформованные при подъеме встречают все более горячую и влажную среду. Таким образом, нижняя часть камер для движущихся вверх свежеотформованных изделий служит зоной подогрева, а для изделий опускающихся - зоной охлаждения.

Пар под давлением 0,18...0,2 МПа подается в камеру через перфорированное кольцо 8, расположенное под потолком. Для резкого отделения зон изотермической выдержки и подогрева - охлаждения на их границе установлено трубчатое кольцо 7 с холодной проточной водой, на которой конденсируется избыточный пар.

Основное достоинство вертикальных камер - их устойчивый тепловой режим, что упрощает эксплуатацию, позволяет точно планировать сроки тепловой обработки и обеспечивает возможность поточности технологической линии. Эти камеры особенно экономичны при расширении мощности существующих заводов, так как они занимают площадь в 2-3 раза меньшую, чем ямные ив 10-12 раз меньшую, чем туннельные такой же пропускной способности.

Недостатки вертикальных камер - возможность выхода из строя механизмов в среде насыщенного пара и низкий коэффициент использования объема.

Удельный расход пара 100... 150 кг/м3бетона.

Рис. 5. Вертикальная пропарочная  камера проф. ЛА. Семенова: 1 -

ограждение камеры; 2 - формы с изделиями; 3 - передаточная тележка; 4 – стол - снижатель; 5 - стол-подъемник; 6 - вход в камеру; 7 - трубчатое кольцо; 8 - кольцевой паропрогрев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ПОДБОР СОСТАВА БЕТОННОЙ СМЕСИ