Туннельная сушилка для кирпичного завода мощностью 50 млн.шт/год.

Бирицевский.Тунельная сушилка.dwg

Пропарочная камера конструкции Гипростройиндустрии
график зависимости температур
КР 08.03.01.02.000 ПЗ
АлтГТУ им.И.И.Ползунова СТФ
Технология производства работ нулевого цикла по устройству монолитных железобетонных фундаментов
Схема движения крана
циклограмма совместной работы
схема укладки бетона бадьями
элементы деревянной опалубки
аксонометрическая схема деревянной опалубки
схема грузовысотных характеристик
График зависимости температуры от продолжительности теплового воздействия
Ямная камера для пролета про производству каркасных конструкций
график зависимости температуры от продолжительности теплового воздействия
Теплотехническая характеристика
Расход тепла на сушку
Температура теплового агента начальная конечная
Расход воздуха на сушку
Удельный расход воздуха на сушку
Колличество воздуха подаваемого в сушило
канал для подачи теплоносителя
канал для отвода теплоносителя
Минеральные плиты (жесткие) 50 мм
Керамо-блок " Керакам 38 СТ "
вагонетка СМК-110 А с сырцом
Тунельная сушилка для кирпичного завода
Керамический кирпич
Гидравлический затвор
Канал для выхода паровоздушой смеси
Канал для разводки пара по периметру
Канал для подачи пара
Стойка с кронштейнами
Вентиляционный канал

Бирицевский.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет имени
Строительно-технологический факультет
Кафедра строительных материалов
УДК 666.041.047 Курсовой проект
проф. В. Л. Свиридов
ТУНЕЛЬНАЯ СУШИЛКА ДЛЯ КИРПИЧНОГО ЗАВОДА МОЩНОСТЬЮ
МЛН.ШТГОД. СУШКА ДЫМОВЫМИ ГАЗАМИ ОТХОДЯЩИМИ ОТ ОБЖИГОВОЙ ПЕЧИ.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине:
«Теплотехника и теплотехническое оборудование в технологии строительных изделий»
студент гр. Спр-51В.А.Бирицевский
Руководитель и нормоконтролер
д. т. н. профессорВ. Л. Свиридов
Описание работы конструкции тунельной сушилки 5-9
Регулировка и автоматизация режима .. .10-12
Расчет горения топлива .. 13-15
Исходные данные . 16
Технологический расчет .. 16-18
1 Определение габаритов тунельной сушилки .. 18-19
Теплотехнический расчет . .19-22
Техника безопасности охрана труда и окружающей среды .. 23-24
Список литературы 26
Кирпич и керамические камни изготовленные пластическим прессованием содержат влагу которая должна быть удалена чтобы придать им механическую прочность и подготовить к обжигу.
Сушкой называется процесс удаления влаги из материалов путем ее испарения. Сушку кирпича производят только конвективным методом т. е. методом при котором влага испаряется вследствие теплового обмена между изделием и теплоносителем. В качестве теплоносителя используют нагретый воздух или дымовые газы получаемые от сжигания топлива. Эти теплоносители являются одновременно и влаго- поглотителями так как передают сырцу тепло и поглощают его влагу. Процесс сушки характеризуется следующими основными факторами: скоростью перемещения влаги внутри материала скоростью влагоотдачи с поверхности материала в окружающую среду и усадочными напряжениями обусловленными неравномерным распределением влажности внутри материала. Процесс испарения и удаления влаги с поверхности изделия называют внешней диффузией . Скорость внешней диффузии зависит от параметров теплоносителя—температуры и влажности а также от скорости его движения относительно высушиваемого изделия.
Способность теплоносителя поглощать то или иное количество влаги зависит от его относительной влажности т. е. количества содержащейся в нем влаги. Чем меньше относительная влажность теплоносителя тем большее количество влаги в виде водяного пара может он поглотить.
В результате испарения влаги с поверхности изделия влага из глубинных слоев перемещается на его поверхность. Этот процесс называют внутренней диффузией . Если в результате быстрого испарения влаги с поверхности сырца разница в количестве ее на поверхности и внутри будет превышать допускаемый предел то сырец будет растрескиваться. Этот предел называют критическим перепадом влагосодержания или критическим градиентом влажности.
Условия сушки кирпича должны быть такими при которых образующийся в ней перепад влажности не превышал бы критического значения. Скорость внутренней диффузии зависит от влагопроводности сырца и возникающего перепада влагосодержания или градиента влажности. Внутренняя диффузия протекаетмедленнеевнешней.
Наилучшие условия сушки создаются при одинаковой скорости внешней и внутреннейдиффузий.
Сушка может происходить только при условии подвода тепла необходимого для испарения влаги и при наличии разницы давлений паров воды на поверхности испарения и паров воды теплоносителя. Чем больше эта разницатембыстреескоростьиспарения.
Теплоноситель поглощает влагу из кирпича до тех пор пока парциальные давления его паров и паров на поверхности испарения не сравняются.
Насыщенность теплоносителя не должна превышать определенного предела. Добавление к насыщенному теплоносителю некоторого количества пара вызывает конденсацию его на поверхности изделия в виде капель воды. Чем выше температура воздуха тем большее количество паров воды он можетвпитатьдонасыщения.
В практике степень насыщения воздуха характеризуют его относительной влажностью т. е. отношением количества водяного пара содержащегося в 1 м3 воздуха к количеству пара которое насыщает воздух при данной температуре. Чем выше температура и ниже относительная влажность воздуха тем быстрее протекает процесс сушки изделия и тем меньшее количество воздуха необходимо для удаления влаги из изделия.
Скоростью сушки называется количество воды которое удаляется с единицы поверхности изделия в единицу времени. Скорость сушки можно регулировать температурой относительной влажностью и скоростью движения теплоносителя.
Описание работы конструкции тунельной сушилки.
Для сушки кирпича и керамических камней широко распространены противоточные туннельные сушилки с горизонтально -продольным направлением теплоносителя. Такие сушилки относятся к сушилкам непрерывного действия.
Конструкция противоточных туннельных сушилок
Каждый туннель противоточной представляет собой камеру 1 длиной 30—36 м высотой 14—17 м шириной 115— 140 м. В туннеле расположен узкоколейный рельсовый путь 2 для передвижения вагонеток с кирпичом-сырцом. На концах туннелей сделаны одно- или двухстворчатые двери 5. Двери делают также одностворчатыми наклонными механически открывающимися.
Туннельные противоточные сушилки просты по устройству и конструктивно различаются лишь схемами подвода и отвода теплоносителя которые бывают нижними или верхними; либо подвод нижний а отвод верхний или наоборот; сосредоточенный из одного отверстия или распределенный через ряд отверстий.
Теплоноситель подводят и отводят через отверстия расположенные в конце туннеля со стороны выгрузки кирпича-сырца а отбирают его — в противоположном конце туннеля со стороны загрузки вагонеток с кирпичом-сырцом.
На рис. 1 показана сушилка с сосредоточенным нижним подводом и отводом теплоносителя.
Горячий воздух поступает из подводящего приточного канала 3 при открытом положении заслонки 4 и отводится с противоположного конца при открытой заслонке 6 в вытяжной канал 7 ведущий к отсасывающему вентилятору. Поезд сушильных вагонеток периодически перемещается в туннеле в направлении противоположном направлению движения теплоносителя поэтому сушилка называется противоточной.
Туннели объединяют в блоки по 10—20 туннелей. В каждом блоке установлены приточный и вытяжной вентиляторы Вдоль фронта туннелей на их выгрузочных и загрузочных сторонах расположены приточные и вытяжные каналы. Их делают постоянного или переменного сечения.
Кроме основных каналов для подвода и отвода теплоносителя противоточные туннельные сушилки иногда имеют каналы для подачи в определенную зону туннеля или в смесительную камеру рециркулируемого отработанного теплоносителя.
По схеме показанной на рис. 86 туннельные камеры объединены в два блока1 тл 2каждый блок имеет вытяжной канал3вытяжной вентилятор4приточный канал6приточный вентилятор 7 смесительную камеру8.При рециркуляции одни блоки камер объединены каналом5через который в них поступает отработанный теплоноситель.
Схема рециркуляции может быть иная. На рис. 2 показана схема рециркуляции в противоточной сушилке с переменным режимом сушки по длине туннеля с разделением зон усадки и досушки.
В наиболее ответственную зону сушки где возможна усадка материала подводят сверху рециркулирующий теплоноситель с высокой влажностью. Образуя смесь с основным теплоносителем поступающим в эту зону он создает условия для безопасной допускаемой скорости сушки.
В зависимости от чувствительности к сушке изделий и критической их влажности т. е. конца усадки зону с рециркулирующий теплоносителем увеличивают на Уз—Уг длины туннеля. Относительная влажность теплоносителя в самом начале зоны усадки поддерживается на уровне 85—90% а в конце зоны усадки — 70—75% при температуре на выходе до 30—45°С.
В зоне досушки устанавливают режим создающий высокую интенсивность сушки за счет повышения температуры теплоносителя на выходевтуннельдо110—140°С.
При этом средние скорости агента сушки в живом сечении туннеля повышаются особенно в зоне усадки что требует увеличения мощности вентиляторов.
Туннельные сушилки загружают и выгружают путем заталкивания вагонеток со свежесформованным кирпичом-сырцом при передвижении всего поезда вагонеток и выталкивании вагонеток с высохшим кирпичом-сырцомспротивоположногоконцатуннеля.
Туннельные сушилки отличаются от камерных рядом преимуществ. Сушка в них идет при установившемся режиме без регулирования; создаются более благоприятные условия для сушки — свежесформованный кирпич-сырец попадает в среду влажного с небольшой температурой теплоносителя. По мере высыхания сырца и продвижения вагонеток к выгрузочному концу кирпич-сырец встречает теплоноситель с более высокой температурой и менее насыщенный влагой что снижает неравномерность сушки.Срокисушкивтуннельныхсушилкахменьше.
Однако это достигается лишь при условии правильного подбора температуры влажности скорости и количества теплоносителя а также наиболее рациональной укладки высушиваемых изделий на вагонетках.
В туннельных сушилках кирпич-сырец сушат за 12—50чпри температуре теплоносителя 50—80° С температуре отработанного теплоносителя 25—40° С и расходе теплоносителя на один туннель 3000—1000 л3ч.
В противоточных сушилках причинами неравномерной сушки изделий по поперечному сечению туннелей являются следующие: наличие в поперечном сечении туннелей не заполненных кирпичом-сырцом пространств — подвагонеточного пристеночного и подпотолочного; неодинаковая температура теплоносителя по высоте туннеля — обычно вверху более высокая температура а внизу — более низкая.
Между вагонетками получаются не заполненные кирпичом-сырцом пространства которые являются причиной неравномерной сушки по длине вагонеток.
На верхних полках (рамках) кирпич-сырец высыхает быстрее а на нижних медленнее. Кирпич-сырец расположенный в конце вагонетки (по направлению движения теплоносителя) высыхает хуже чем тот который находитсявначалевагонетки.
В середине поперечного сечения вагонетки кирпич-сырец высыхает медленнее и хуже чем кирпич-сырец расположенный по периметру.
Для выравнивания степени сушки на нижние полки часто устанавливают изделия с большими зазорами между ними чем на верхних полках. Иногда в средней части поперечного сечения вагонетки делают большие зазоры между кирпичом-сырцом.
Однако эти меры все же не устраняют основного недостатка прямоточных сушилок с горизонтальным движением теплоносителя — его расслоения. Для уменьшения расслаиваемости теплоносителя применяют сушку при больших объемах теплоносителя с пониженной температурой и более высокой влажностью.
Эксплуатациятуннельныхсушилок
Требования предъявляемые при эксплуатации к туннельным сушилкам во многом аналогичны требованиям по содержанию камерных сушилок.
При эксплуатации туннельных сушилок также необходимо следить за тем чтобы стены перекрытия рельсовые пути двери были · исправны.
Загружать и выгружать вагонетки из туннелей следует возможно быстрее соблюдая установленный график периодичности загрузки и выгрузки.
Во избежание поломки дверей на выгрузочной стороне необходимо до загрузки открыть дверь с противоположного конца или выкатить из туннеля вагонетку с высушенным кирпичом-сырцом. Чтобы устранить порчу дверей надлежит открывать их полностью и закреплять в этом положении.
В каждом блоке туннелей обслуживаемых одним вентилятором на загрузочной стороне следует открывать одновременно не более одного туннеля.
В течение каждой смены 2—3 раза необходимо проверять температуру и скорость теплоносителя в центральном подводящем канале температуру и скорость теплоносителя поступающего в те или иные туннели разрежение в туннелях и давление после нагнетающего вентилятора а также влажность сырцапослееговыгрузкиизсушилок.
Следует систематически проверять качество выгружаемого сырца из сушилки с тем чтобы можно было своевременно устранять причины вызывающие брак.
Регулировка и автоматизация режима.
При сушке изделий стремятся создать оптимальный режим т. е. режим при котором получают качественные изделия без трещин в минимальные сроки и при возможно меньших затратах тепла и электроэнергии.
Оптимальный режим сушки обычно устанавливают экспериментальным путем и из нескольких режимов выбирают наиболее эффективный. Этот путь дорогой трудоемкий и длительный а главное не всегда дает лучшие результаты.
Поэтому применяют расчетно-экспериментальные методы. Одним из них является метод установления критического градиента влажности . По его величине можно устанавливать оптимальный режим сушки.
Если критический градиент влажности для определенной керамической массы составляет величину более 3 то кирпич следует сушить в начальный период при температуре теплоносителя 60-70° С и относительной влажности 55-60%; срок сушки - 12 ч.
При величине критического градиента влажности сырца менее 18 начальная температура теплоносителя должна быть примерно 32°С относительная влажность 82-85% а срок сушки 60-72 ч.
Автоматизация работы сушилок и процесса сушки .
Задачей автоматического регулирования работы сушильных установок является поддержание оптимальных условий сушки обеспечивающих получение изделий высокого качества с минимальными затратами труда топлива и электроэнергии. Процесс сушки материала зависит от многих факторов: размеров структуры пористости и начальной влажности материала температуры влажности теплоносителя на входе и выходе из сушила скорости перемещения теплоносителя и других что при учете всех этих факторов вызывает необходимость применения необоснованно сложной системы регулирования. Поэтому автоматическое регулирование процесса сушки сводят к поддерживанию заданного режима сушки подбираемого экспериментально путем контроля и регулирования параметров теплоносителя его температуры и влажности. Реже при регулировании в систему включают весь комплекс устройств определяющих работу сушилок— подтопков вентиляционного и силового оборудования и т. п.
На рисунке приведена схема комплексного автоматического контроля и регулирования работы туннельной сушилки. Схемой предусматривается регулирование температуры теплоносителя в подводящем канале количество теплоносителя температура и давление по длине туннеля а также дистанционное включение и выключение вентиляторов и дымососов сушилки.
Схема автоматического регулирования температуры теплоносителя в
УП - универсальный переключатель; КП- кнопочный пункт; ПМ-магнитный пускатель; KB - конечный выключатель; ИМ- исполнительный механизм; Д - электродвигатель исполнительного механизма; БК- блокирующий контакт магнитного пускателя; КМП- катушка магнитного пускателя; ПВ -пакетный выключатель; ПП - пробочный предохранитель; ИР — изодромный регулятор; М — электронный мост; Ман — манометр (кольцевые весы); Р — расходомер; I — селеновый выпрямитель; II — манометр; III— логометр; IV — переключатель; V — электрический мост; VI— расходомер: VII — изодоомный регулятор; VIII — термометры сопротивления установленные в тоннелях сушил; IX — то же в подводящем канале сушил; X — освещение щита
Кроме автоматического регулирования и контроля режима сушки сушильные установки оборудуются системами автоматизации загрузки: подъема и опускания штор открывания и закрывания ворот (дверей) туннелей проталкивания вагонеток и т. д. 3. Расчет горения топлива
Для расчета избыточного воздуха составим уравнение:
Влагосодержание дымовых газов:
Найдем невязку баланса:
Дымовые газы: 11231 кг
Найдем начальное влагосодержание :
Аналогично составляем уравнение и находим :
Исходные данные приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1.Исходные данные
Производительность по готовым изделиямв год
Начальная влажность изделий %
Конечная влажность изделий %
Продолжительность сушки час
Потери при прокаливании шихты %
Начальная температура изделий0С
Конечная температура изделий 0С
Сушка производится горячим воздухом отбираемым от туннельных печей.
Технологический расчет
Годовая программа работы предприятия:
Количество рабочих дней в году: 350
Количество часов в смене: 8
Годовая программа работы предприятия приведена в таблице 2.2.1.
Таблица 2.2.1. Годовая программа работы предприятия
Материальный баланс производства приведен в таблице 2.2.2.
Таблица 2.2.2.Материальный баланс производства
Часовая производительность по готовой продукции находится по формуле:
где Пг – годовая производительность указывается в задании кг
ФГ – годовой фонд рабочего времени час.
Часовой расход абсолютно сухого материала:
где Wк – конечная влажность материала %.
Часовой расход влажного материала:
где Wн – начальная влажность материала %.
Количество влаги которое необходимо испарить в сушильной камере за час:
1 Определение габаритов тунельной сушилки
Принимаем вагонетку консольную СМК 110А.
Технические характеристики: емкость вагонетки- кирпичей – 336шт.
Габаритные размеры мм : Длина LB — 1300 мм;
Высота НB — 1520 мм;
Масса Gваг — 250кг .
Грузоподъемность – 1680 кг.
Тогда количество вагонеток находящихся в сушиле определим по формуле:
Принимаем количество вагонеток в туннеле 35тогда количество туннелей будет равно:
Где n – общее число вагонеток
nT – количество вагонеток в одном туннеле
Определим длину туннеля по формуле:
Находим ширину туннеля по формуле:
Высоту туннеля при рельсовом транспорте вагонеток принимаем Н=162 м. Стены сушила выполнены из керамического кирпича толщина кирпичной кладки составляет 038 м. Сверху сушило покрыто железо-бетонными плитами толщиной 035 м. поверх покрытые профлистом толщиной 0001 м.
Общая ширина сушила состоящего из 16 туннелей равна:
Теплотехнический расчет
Потери тепла в окружающую среду через стены потолок определяем по формуле:
Где tср1 – средняя температура газов равна 30 ° С
tокр – температура окружающей среды равна 10 ° С
– площадь поверхности стен м2
– площадь поверхности потолка м2
– коэффициент теплоотдачи который определяется по формуле:
Теплоотдающая поверхность стенок равна:
Потери тепла через стены равны:
Находим поверхность потолка выполненного из железобетонных плит:
Коэффициент теплопроводности железобетонных плит Втм2·оС
Коэффициент теплоотдачи:
Потери тепла через потолок:
Суммарные потери тепла в окружающую среду определим по формуле:
Потери теплосодержания воздуха в сушиле находим по формуле:
Влагосодержание dн и dк1 определяем по I—d-диаграмме.
где dk – конечное влагосодержание воздуха выходящего из сушила гкг сух. воз.
dн - начальное влагосодержание воздуха поступающего в сушило гкг сух. воз.
Масштаб на диаграмме 10 кДж=12мм => 1 кДж=12 мм
dk=332 гкг сух. воз.
dн=1452 гкг сух. воз.
Действительный расход воздуха на сушку равен:
Расход тепла на сушку находим по формуле:
Удельный расход тепла на сушку равен:
Техника безопасности охрана труда и окружающей среды
Все туннельные сушилки где в качестве теплоносителя применяют дымовые газы должны работать под разряжением показатели разрежения в камерах следует ежесменно записывать в специальный журнал. При работе искусственных сушилок на отходящих газах необходимо систематически отбирать пробы воздуха в камерах туннелях и помещениях сушилок для определения в нем концентрации угарного и других газов. В случае превышения допускаемой концентрации газов предусмотренной санитарными нормами должны быть немедленно приняты меры к ликвидации загазованности. В помещениях где кирпич сушат топочными газами должна быть установлена общеобменная вентиляция и устроены фрамуги в оконных проемах для естественного воздухообмена. Загружать и разгружать камеры при открытых шиберах подводящих каналов запрещается. Перекрытия подводящих и отводящих каналов и люки должны быть герметичными. Шиберы должны иметь герметичный гидравлический или другой затвор. Двери камер следует плотно закрывать зазоры между створками дверей между дверью и колодкой а также отверстия необходимо уплотнять резиновыми или войлочными прокладками Двери камерных сушилок надо прижимать деревянными брусками установленными горизонтально или вертикально в створе дверей а бруски прижимать зажимом или клином. Спуск людей в приточные и вытяжные каналы и в камеры смешивания газов с холодным воздухом разрешается только при полной остановке работы подтопков и температуре в них не выше 60° С с обязательным применением изолирующих или шланговых противогазов. Спуск людей в каналы разрешается только по специально устроенным переносным лестницам или скобам укрепленным в стенах Спускающийся рабочий обязан надеть предохранительный пояс прикрепленный к веревке свободный конец которой должен находиться в натянутом положении в руках рабочего наблюдающего снаружи у люка канала. Теплоноситель можно подавать в туннели сушилки только после того как плотно закрыты люки и двери. Рельсы путей в помещениях сушильных отделении следует укладывать на прочном основании. Стыки рельсов должны обеспечивать продвижение вагонеток без сотрясений и толчков. Уклон рельсового пути не допускается. Туннели сушилок не реже одного раза в квартал следует подвергать техническому осмотру. В неисправных туннелях работа запрещается. Доступ рабочих в туннель разрешается только при полном закрытии шиберов подводящих каналов и температуре в туннеле не превышающей 60° С. Подача вагонеток к туннелям и проталкивание их в туннелях должны быть механизированы и осуществляться механическими толкателями. Пользоваться ломами или иными ручными приспособлениями для проталкивания груженых вагонеток воспрещается. Каждый туннель с обеих сторон должен быть оборудован сигнальными лампами. Перед заталкиванием вагонетки в туннель должен быть подан сигнал об открытии двери с противоположного (выгрузочного) конца туннеля для выхода очередной вагонетки с сухим кирпичом-сырцом. Со стороны выгрузки должен последовать ответный сигнал о выполнении.
Все вентиляционное хозяйство сушильных цехов должно иметь надежное ограждение и сигнализацию о пуске. Электроприводы кроме ограждения должныбытьнадежнозаземлены.
Ремонтные работы непосредственно в сушильных установках можно проводить только в специальных костюмах и в кислородной маске. При ремонте сушил работающих на горячем воздухе вместо кислородной маски допускается специальная охлаждающая маска ношение которой обязательно при работе в туннелях камерах каналах т. е. там где температура превышает40°С. Отходящие от сушильных установок газы должны проходить обязательную очистку от пыли и возможных уносов перед выбросом их в атмосферу. Сушильные цехи должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией в них обязательно должна быть вывешена инструкция по безопасной эксплуатации установок.
Список использованной литературы
Перегудов В. В. Роговой М. И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей: Учебник для вузов. – М.: Стройиздат 1983. – 416 с. ил.
Роговой М. И. Кондакова М. Н. Сагановский М. Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов. – М.: Стройиздат 1975. – 320 с.
Свиридов В.Л. Теплотехника и теплотехническое оборудование технологии строительных изделий: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Теплотехника и теплотехническое оборудование» и теплотехнической части бакалаврской работы для студентов направления подготовки «Строительство» профиля «Производство и применение строительных материалов изделий и конструкций» Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ 2015. - 64 с.
Теплотехника - 3-е изд. перераб. и доп. - М. : Бастет 2010 – 324 с.