книги из ГПНТБ / Никифорова, Н. М. Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов учеб. пособие для техникумов

Часовой расход нормального пара

К установке принимаем котел типа ВВД давлением 13 бар для сухого насы­ щенного пара. Паропроизводнтелыюсть котельной по пару данного давления с энтальпией t„=2787 кдоіс/кг п подогревом питательной воды до 50° С с энтальпией ,-„.„=4,18-50 = 209 кдж/кг составит

Принимаем 2 котла общей паропронзводителыюстыо 20 т/ч. Таким образом, котельная имеет запас мощности 17%.

Расчет топки ведут на одни котел при сжигании в нем угля с Q„>’ = = 28549 кдж/кг. В соответствии с составом и свойствами угля и производительно­ стью котла к. п. д. установки ориентировочно принимаем равным 0,85.

Определяем расход топлива за час и секунду:

или

Всек = — - = 0,297 кг!сек.

сек 3600

Учитывая значительный расход топлива, проектируем полумехаинческую топ­ ку с пневматическим забрасывателем ПМЗ-ЦКТИ Бийского котельного завода.

- Видимую тепловую мощность решетки Q/R и топочной камеры Q/V прини­ маем по технической характеристике:

V

По каталогу выбираем топку площадью 8,78 м2, шириной решетки 2440 мм и длиной 3600 мм; высота топочной камеры: Н = V/R=29,2/8,78=3,3 м.

Размеры топки вписываются в габариты котла.

Показатели работы топки, взятые из ее технической характеристики: давле­

40

Рассчитываем процесс горения топлива при а=1,5 и 1,8. Результаты расчета приведены в табл. 42. Далее составляем баланс тепла котла за 1 ч работы.

Часовой приход тепла. 1. От сгорания топлива

дх = B 4QP = Дч28 549 к д э ф .

2. С воздухом, поступающим на горение, и с прнсосами его через неплотности

q2 = ДцѴпозСпоз^поз = ß 413,36-20-1,3 = 3475,, кдж,ч.

Часовой расход тепла. А. Полезный.

1. На парообразование

q\ = D (г„ — 10 000 (2787 — 209) = 2578 -104 кдж\ч.

Б.Потери тепла.

2.С отработанными газами

< 7 2 — В ц Ѵ газ^газ^газ = Вч • 13,65-1,35■160 = 29405,, к д э ф .

3. С химическим недожогом

<7 з = | 5 ,,QjJ<7 3 0 , 0 1 = б,,28549-1 -0,01 = б ч285 к д э ф .

4. С механическим недожогом

<74 = 5„QP?40,01 = б,,28 549-7-0,01 = 5„1998><Ь/с/ч.

5. Потерн тепла (кдж/ч) поверхностью обмуровки котла во внешнюю среду

<7g = СССуМ(^£Т ■ t в) 53, 6.

Котел в обмуровке имеет следующие размеры: ширину 5,08 м, высоту 6,60 м, длину 6,41 м. Поверхность, через которую теряется тепло,

5 = 5 ,08-6,6-2 + 6 ,41-6,6-2 + 5 ,08-6,41 = 184,1 лР.

Обмуровка котла состоит из одного шамотного кирпича толщиной 230 мм и красного толщиной 250 мм. Коэффициент теплопроводности красного кирпича при средней температуре газов 600° С Л,,р = 0,47+ 0,0005^=0,47+0,0005-600=0,5 ег/ліх X-°С, шамотного кирпича Я,ш =0,69+0,00 064^= 0,69+0,00 064-600=0,73 вт/м-°С. Термическое сопротивление стенки обмуровки

стенки равна 77—80° С. Суммарный коэффициент теплоотдачи для керамической стенки по табл. 32 составляет 12,67 вт/м2 -°С. Температура поверхности выше нор­ мы. Рекомендуется ее изоляция. Расчет сделан для нанхудших условий:

<7 5 = 12,67-(80— 16) 184,1-3,6 = 53,6-ІО4 к д э ф .

Уравнение баланса тепла

Ч\ + Я2 = ч'і + ?2 + 7з + я\ + ?5=

28 5495„ + 3475,, = 2578-104 + 29405,, + 2855,, + 19985,, + 53,6- ІО4.

Отсюда б ч = 1111 кг/ч.

41

Значение полученного расхода топлива близко к ориентировочно определен­ ному, поэтому размеры топки не пересчитывают. Уточняем термический к. п. д. котла:

vjT = 2578-І04/321Ы 0‘! = 0,8.

УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ СИЛИКАТОБЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

§ 1. Установки непрерывного действия

Установки непрерывного действия для теплообработки железо­ бетонных изделий применяют в конвейерном способе производства. К ним относят щелевые, туннельные многоярусные, вертикальные пропарочные камеры, одноярусные и двухъярусные пропарочные камеры прокатных станов, пакетировщики. Теплообработка изде­ лий в пропарочных камерах производится в среде пара путем пере­ дачи тепла поверхности изделий конвекцией. Этот способ прогрева называют конвективным.

При изготовлении изделий на прокатном стане или в термофор­ мах, уложенных в пакет, прогрев их происходит при соприкоснове­ нии с нагретой стенкой термокамеры или формы. Такой способ про­ грева, происходящий за счет теплопроводности, называют кон­ тактным.

42

Новые способы теплообработки заключаются в облучении изде­ лий инфракрасными лучами через прозрачную полиэтиленовую пленку, покрывающую поверхность изделий во избежание испаре­ ния из него влаги, а также в прогреве изделий электрическим

током.

На заводах с конвейерной технологией производства применяют два типа тележечного конвейера-—широкий с колеей 4548 мм и уз­ кий— 2248 мм и соответственно два типа камер. Формы-вагонетки широкого конвейера имеют размеры 7470X4700X527 мм, узкого — 7470X2400X570 мм.

Камеры теплообработки горизонтального типа имеют длину 73— 127 м, ширину 2550—5000 мм. Ширина камеры принимается с уче­ том ширины формы-вагонетки и расстояния от оси рельсов до сте­ нок камеры 0,3—0,4 м. Число ярусов — 3—6. На большинстве заво­ дов число ярусов не превышает 4. Слишком высокие камеры уста­ навливать не рекомендуется из-за расслоения воздушных потоков, вызывающих большие перепады температур по высоте.

Высота камеры складывается из высоты всех форм-вагонеток, рельсов, суммы зазоров между верхом формы и низом консоли, тол­ щин всех консолей и расстояния от поверхности верхней формы до перекрытия.

Вертикальные камеры шахтного типа непрерывного действия Л. А. Семенова занимают меньше площади, чем горизонтальные. Размеры их зависят от размера изделий, форм-вагонеток и количе­ ства их по высоте подъемника. Количество ярусов с изделиями — 13—16 в каждой шахте. Одно изделие размещается вверху для пе­ ревода с подъемной шахты в снижающую. Поперечные размеры камеры устанавливают по размерам формы-вагонетки. Длина ка­ меры складывается из длины подъемника и снижателя, на котором устанавливают формы-вагонетки; расстояние их от стен камеры по 0,4 м с каждой стороны и между формами-вагонетками в подъем­ ной и снижающей шахте камеры — 0,2 м.

Ширину камеры определяют суммой ширины формы и двух рас­ стояний ее от стен по 0,2—0,4 м. Высота камеры складывается из суммы высот всех ярусов форм-вагонеток, расстояний между пово­ ротно-подъемными штангами 0,5—0,6 м, высоты толкателя, высоты машинного отделения в 1,8 м и расстояния от верха формы до по­ толка ~0,3 м. Стены камеры состоят из слоя железобетона толщи1 ной 0,3 м и изоляции толщиной 0,2 м.

.Вибропрокатный модернизированный стан Б ПС-6 имеет секцию термической обработки длиной 60 м. На стане изготавливают сплошные плоские изделия шириной до 3,4 м, толщиной из тяже­ лого бетона 20—200 мм, из керамзитобетона — до 350 мм и длиной до 12 м. Коэффициент использования стана 0,85, скорость движе­ ния формующей ленты 30 м/ч. На участке термической обработки изделия покрыты сверху прорезиненной лентой, с боков — бортос­ насткой и снизу — формующей лентой, под которой расположена термокамера, заполненная паром. Пар из магистрального паропро­

43

вода поступает к регулятору давления, где его давление снижается до 1—2 бар, и затем через паропровод подается в термокамеру стана. Температура пара при входе в камеру 100—110° С.

Щелевая камера применяется в двухъярусном стане, представ­ ляющем собой замкнутый конвейер тележечного типа. Подогрев изделий в щелевой камере осуществляется на втором ярусе стана,. прогрев и охлаждение — на нижнем ярусе, расположенном ниже уровня пола помещения. Перевод вагонеток со второго яруса на первый производится снижателем. Формы-вагонетки стана имеют размер 6 ,8 X 3 ,7 6 X 0 ,3 6 м. Щелевая камера длиной 122,4 м, шири­ ной 3,94 м и высотой верхнего яруса 0,8 м и нижнего 0,785 м от го­ ловки рельсов до перекрытия вмещает двадцать семь форм-вагоне- ток. Обогрев осуществляется паром, подаваемым в регистры второ­ го яруса при давлении 4 бар и в перфорированные трубы нижнего яруса с давлением 1 бар. Весь цикл теплообработки идет 6 ч, из ко­

спомощью теплоэлектронагревателей — ТЭНов.

§2. Установки периодического действия

Кустановкам тепловлажностной обработки силикатных и желе­ зобетонных изделий периодического действия относят ямные про­ парочные камеры, применяемые в агрегатно-поточной технологии, кассетные установки — в стендовой технологии, автоклавы для теплообработки под давлением. В агрегатной технологии для мелких

изделий могут применяться туннельные пропарочные камеры пе­ риодического действия с установкой изделий штабелями на ваго­ нетки-платформы. Последние являются малоперспективными и рас­ пространены сравнительно лгало.

Ямные камеры применяют большей частью для теплообработ­ ки крупногабаритных изделий, пропариваемых в формах или на поддонах со снятой бортоснасткой и с опорой их на автоматически выдвигаемые из пазух стен кронштейны.

Размеры камеры в плане устанавливают в зависимости от раз­ мера изделия с условием, чтобы на полу размещалось не более двух крупногабаритных изделий с расстоянием друг от друга и от стен 0,35—0,4 м с учетом размера формы. Высота камеры опреде­ ляется числом уложенных по ее высоте изделий в формах или на поддонах. Высота камер более 2—3 м не рекомендуется, так как это вызывает неравномерное распределение температур по высоте, а также требует устройства дренажа при близости грунтовых вод. Стены камеры выступают над уровнем пола на 0,5—0,7 м. Расстоя­ ние между изделиями по вертикали применяют равным 0,3 м с уче­ том прокладок и кронштейнов. Расстояние от плоскости верхнего изделия до крыши — не более 0,05 м, нижней плоскости формы от пола — не менее 0,15 м.

44

Степень полезного использования объема камеры оказывает большое влияние на производительность завода, поэтому при опре­ делении емкости камеры по укладке в ней изделий следует обра­ щать внимание на величину коэффициента заполнения объема ка­ меры формами ß и коэффициента загрузки а:

где Ѵб — объем изделий, ж3; Ѵк— объем камеры, ж3; Уф — объем всех загруженных в камеру форм, ж3.

Величина коэффициента заполнения камеры формами зависит от формы и размера изделий. Он более высок для камер, предназ­ наченных на выпуск специализированных изделий. Расчетная ве­ личина его для фундаментных блоков составляет 0,82, прогонов — 0,78, лестничный маршей — 0,82, пустотных настилов — 0,86. Факти­ ческие показатели заводов значительно ниже.

Толщина стенок камеры колеблется от 200 до 450 мм. Пол ка­ меры должен иметь уклон 0,005—0,01 для стока конденсата. Крыш­ ки камер во избежание падения капель конденсата на изделие ре­ комендуется выполнять двухскатными.

Ввиду периодичности работы камеры стенки ее находятся в не­ стационарном тепловом потоке — поглощают тепло в процессе теп­ лообработки изделий и отдают его при загрузке и выгрузке изде­ лий из камеры. Теплопоглощение стенок камеры в зависимости от

Кассетные установки имеют широкое распространение, так как в них можно изготавливать почти весь ассортимент изделий для сборного крупнопанельного домостроения. Способ прогрева — кон­ тактный односторонний или двусторонний.

Существует несколько типов кассет, обогреваемых паром, пода­ ваемым в паровые рубашки, образованные разделительными стен­ ками из стали толщиной 10 и 24 мм. Техническая характеристика их приводится в табл. 13.

45

Кассетные установки НИАТа и завода «Электросталь» имеют двусторонний прогрев каждого изделия; в кассете Карачаровского завода осуществляется двусторонний прогрев сразу четырех изде­ лий, в кассетах Гппростройиндустрии — двух изделий.

Автоклавы применяют для теплообработки тяжелых, легких бе­ тонов и известково-песчаных изделий под давлением в среде насы­ щенного пара. Обладая целым рядом преимуществ перед теплооб-

46

работкой изделий без повышенного давления, они являются наибо­ лее перспективными и используются для таких изделий, как изве­

стково-песчаные и силикатные бетоны.

Применение автоклавной обработки для крупногабаритных из­ делий долгое время ограничивалось отсутствием для них автокла­ вов надлежащих размеров, так как диаметр их не превышал 2,6 м.

Экономическая эффективность применения силикатобетонных конструкций в индустриальном строительстве обеспечивает им большую перспективу. Это значительно расширяет круг примене­ ния автоклавной обработки и типизацию автоклавов. Ниже приво­ дится техническая характеристика автоклавов, выпускаемых отече­ ственными заводами (табл.14).

§3. Общие положения проектирования

Взадании на проектирование тепловлажнсстной установки ука­ зываются производительность предприятия в тыс. м3 плотного бе­ тона и тип проектируемого аппарата. Ассортимент изделий может быть указан в задании на проектирование или проектант выбирает сам, а также по совету консультанта.

Приступая к проектированию, проектант подбирает зсе необхо­ димые для этого данные:

по материалу: полную характеристику изделия—-его размеры, вес, расход бетона, арматуры, влажность, теплоемкость, темпера­ туру, объемный вес;

по режиму теплообработки: продолжительность ее по отдельным

или формам — их размеры, вес, теплоемкость, температуру; ориен­ тировочно температуру окружающей среды, поверхности аппарата; среднюю температуру массы ограждения (стен, перекрытий) для установок периодического действия.

Краткая технологическая часть проекта состоит в установлении фонда рабочего времени предприятия в ч, расчете его часовой про­ изводительности в м3 плотного бетона, шт. и кг. Затем устанавли­ вают габариты аппарата по размерам изделия и форм для него или форм-вагонеток. Если имеется типовое оборудование, выбира­ ют его типоразмер. Определяют потребное для данной производи­ тельности количество аппаратов, пли количество конвейерных ли­ ний, обслуживаемых одной установкой, или количество однотипных агрегатов с несколькими установками для предприятия с поточиоагрегатной технологией.

Емкость проектируемого аппарата определяют по наиболее ра­ циональному размещению в нем изделий в формах, на вагонетках, или на лейте стана при достижении максимальногокоэффициента загрузки.

Теплотехнический расчет обычно ведут на один отдельно стоя­ щий аппарат или на блок нескольких аппаратов.

47

Фонд рабочего времени для предприятия с непрерывным про­ цессом производства принимают исходя из трехсменной работы и числа календарных дней в году, за вычетом времени, отводимого на плановый ремонт, принятый из табл. 15.

прерывным характером работы. Этот режим с точки зрения произ­ водительности труда является более прогрессивным из-за непол­ ноценности третьей смены и ряда других преимуществ пятидневной недели.

Характеристика транспортного оборудования отдельных устано­ вок и форм. При проектировании установок для тепловлажностной обработки изделий на заводах с поточно-агрегатной технологией производства удельную потребность в формах определяют в соот­ ветствии со СНиП 199—61. Вес форм в кг на 1 м3 формуемого из­ делия составляет: для панелей и плит перекрытий, колонн, прого­ нов— 1100; панелей наружных стен — 800; лестничных маршей и площадок — 2000; блоков стен, подвалов и фундаментов — 500; реб­

изделий в пакетах применяют специальные термоформы, состоящие из бортовой оснастки и полого поддона, в пространство которого подается пар. Пакет состоит из 6—7 термоформ. Вес одной термо­ формы для железобетонных плит перекрытия размером 5,8X2, 6Х ХОД м составляет приблизительно 4,5 г.

Для расчета веса формы ориентировочно можно также пользо­ ваться следующим соотношением веса формы к объему изделия в плотном теле (т/м3): для панелей внутренних стен— 1,2; для мно­ гопустотных панелей перекрытий— 1,5; для ребристых плит и ле­ стничных маршей — 2; для крупных ребристых плит — 4; для тяже­ лых балок — 3; для ферм — 5.

Техническая характеристика переносных форм для некоторых изделий дана в табл. 16.

48

Т а б л и ц а 16

Техническая характеристика переносных форм

§ 4. Режимы теплообработки и расход пара

При изготовлении изделий на прокатном стане БПС-6 теплооб­ работка их происходит контактным способом путем прогрева при соприкосновении с нагретыми ограждающими поверхностями. Пар из паропровода поступает в камеру тепловой обработки с давлени­ ем 1—2 бар. При этом продолжительность теплообработки изделий из тяжелого бетона составляет 2 ч, из легкого бетона—-4 ч. Темпе­ ратура паровой среды в'-зоне теплообработки 98—105° С, темпера­ тура бетона после 30—40 мин тепловой обработки 95—98° С. На­ чальная температура изделий 15° С. Средняя скорость формующей ленты 30 м/ч. Длина секции теплообработкн 60 м.

Контактный метод прогрева изделий осуществляется также в кассетных установках. Продолжительность теплообработки зависит

49