Производство теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы производятся из экологически чистых горных пород путем вытягивания тонких волокон из расплава двухкомпонентной шихты. Волокна, пропитанные связующим, переплетаясь естественным образом, формируют равномерный «ковер».

Технологический процесс производства теплоизоляционных материалов на синтетическом связующем состоит из следующих стадий:

Хранение сырья и приготовление шихты;

Приготовление синтетического связующего;

Плавление сырья;

Формирование волокна;

Формирование первичного ковра;

Формирование вторичного ковра;

Сушка и полимеризация минераловатного ковра;

Резка теплоизоляционных материалов;

Упаковка теплоизоляционных изделий.

Хранение сырья и приготовление шихты

Для складирования и хранения сырья используется крытая бетонированная или асфальтированная площадка, оснащенная отдельными отсеками для хранения сырьевых материалов и исключающая загрязнение сырья посторонними примесями (глина, песок, металлические включения). Площадка имеет подъездные пути, погрузочно-разгрузочный транспорт. Для бесперебойной работы производства площадка должна вмещать месячный запас сырья.

С помощью кюбелей производится дозирование сырьевых компонентов для приготовления двухкомпонентной шихты из известняка (20%) и базальта (80%). В вибролотке происходит смешивание сырьевых компонентов и затем эта смесь поступает в кюбель, который с помощью электрического тельфера подается в расходный бункер шнекового загрузчика шихты, из которого шихта периодически поступает в плавильную печь.

Приготовление синтетического связующего

В производстве теплоизоляционных материалов в качестве синтетического связующего применяется фенолформальдегидная смола марки СФЖ - 3027М (водный раствор 50% концентрации) с добавлением обеспыливающей эмульсии.

Фенолформальдегидная смола должна храниться при температуре не выше 20 ⁰С и не ниже 10 ⁰С, срок хранения не более 3-х недель. Запас сырья должен обеспечивать 2-х недельную работу производства.

Связующее готовят в специальном отделении, в котором находятся емкости, реакторы-смесители, насосы для перекачивания, дозаторы, трубопроводы.

В отделение приготовления связующего фенолформальдегидная смола поступает в оборотных емкостях (биг-бегах), вместимостью 1000 л.

Обеспыливающая эмульсия, поступающая на участок приготовления связующего, также имеет концентрацию 50%.

Вся отработанная вода с содержанием фенолформальдегидной смолы используется в приготовлении связующего внутри производства.

Технологическая вода хранится в технологической емкости (2м³), куда, при помощи погруженных насосов перекачивается содержимое емкости-уловителя.

При отсутствии электроснабжения или длительного отсутствия сетевой воды предусмотрена система охлаждения оборотной воды с аварийной подсистемой. Вода, поступающая на приготовление связующего должна иметь температуру от 10 ⁰С до 20 ⁰С.

Из биг-бега фенолформальдегидная смола (50%-ный концентрат) поступает через дозатор в реактор-смеситель, вместимостью 2 тонны, а затем при работающей мешалке, со скоростью вращения 25 об/мин. через дозатор подают воду (соотношение - вода : 50% концентрат фенолформальдегидной смолы - 4:1) и перемешивают в течение 10-15 минут. В этот же реактор в полученный раствор, из расходной емкости с помощью насоса через дозирующее устройство перекачивают обеспыливающую эмульсию и снова перемешивают в течение 10-15 минут до получения однородного раствора.

По окончании перемешивания готовое связующее перекачивается в расходную емкость, а в реактор — смеситель поступает новая порция компонентов, готовится связующее, которое перекачивается в расходную емкость. Расходные емкости заполняются поочередно, после полного опорожнения, так как, приготовленное ранее связующее нельзя смешивать с вновь приготовленным.

При мощности технологической линии производства теплоизоляционных материалов 18 т/сутки суточный расход компонентов связующего составляет:

-   фенолформальдегидной смолы (50% концентрации) - 2,4 т/сутки;

-   воды для получения фенолформальдегидной смолы(10% концентрации) - 9,6 т/сутки

-   обеспыливающей эмульсии - 0,12 т/сутки;

Расход компонентов для приготовления одной порции связующего в 2 — тонном реакторе — смесителе:

фенолформальдегидной смолы (50% концентрации) - 350 кг,

воды - 1400 кг,

обеспыливающей эмульсии - 17,5 кг.

Из расходной емкости готовое связующее подают на четырехвалковую центрифугу, снабженную форсунками для распыления связующего на формирующиеся волокна.

Плавление сырья

Плавление сырья осуществляется в ванной плавильной печи прямого нагрева, прямоточной, непрерывного действия, в результате горения газо-воздушной смеси, состоящей из природного газа и воздуха.

Печь плавильная состоит из плавильной ванны, топочной камеры (газового пространства), фидера и дымоотводящего вертикального канала с металлическим щелевым рекуператором.

В бассейне печи при температуре 1480 ± 20 °С шихта превращается в расплав, который гомогенизируется в плавильной зоне и поступает в фидер. В фидере при температуре 1450 ± 20 °С расплав направляется к донному отверстию для слива через водоохлаждающее устройство.

В своде газового пространства печи установлены пять горелок ГППС-3, к которым подводится природный газ и вентиляторный воздух, подогретый в рекуператоре. В фидере установлена горелка ГППС-1.

Воздух на горение поступает от вентиляторов, (мощность электропривода -11 кВт) к рекуператору, от рекуператора - к горелкам ГППС-3 плавильной зоны и к горелке ГППС-1 фидера.

Продукты горения из печи и фидера направляются в вертикальный стояк, с установленным в нем рекуператором, где отдают тепло вентиляторному воздуху, идущему на горение. Далее дымовые газы, выходящие из стояка рекуператора с температурой 750 ± 50 ⁰С направляются в металлический зонт с дымовой трубой, где после разбавления и смешения с воздухом выбрасываются в атмосферу. Температура отходящих газов выше точки росы и составляет 200 – 250 ⁰С.

Контроль технологического процесса плавления и получения расплава в печи осуществляется термоэлектрическими преобразователями гр. ТПР, установленными в кладке стен газового пространства плавильной печи и в своде.

Уровень расплава в печи контролируется уровнемером, установленным в боковой стене газового пространства перед фидерной частью печи.

Формирование волокна

Формирование минерального волокна из расплава (многоступенчатое центрифугирование) осуществляется на четырехвалковой центрифуге. Основная струя расплава подастся на первый валок центрифуги, вращающийся со скоростью 23 м/сек. Температура струи перед попаданием на валки должна быть в пределах 1250 - 1300 °С. Струя расплава должна быть направлена на верхний валок под углом 30-40⁰ к его горизонтальной, иначе она отбрасывается этим валком мимо второго валка, что нарушает процесс волокнообразования. Первый валок, перерабатывая в волокно незначительную часть расплава, почти всю массу в виде пучка струек и брызг сбрасывает на боковую поверхность второго валка, имеющего окружную скорость 37 м/сек. Второй валок, перерабатывая в волокно значительную часть поступившего на него расплава, излишек его сбрасывает на третий и четвертый валки, вращающиеся со скоростью 59 м/сек. Второй и третий валки являются основными волокнообразующими. Четвертый валок завершает процесс волокнообразования.

Центрифуга снабжена соплами горячего воздуха для сдува волокна в камеру волокноосаждения и форсунками для распыления связующего и внесения его в волокно. Напорный вентилятор на распыление связующего производительностью 2500 м³/час, мощность электродвигателя — 5,5 кВт. Для распыления одновременно со связующим в форсунку подается сжатый воздух давлением 0,8 МПа. Расход воздуха регулируется переменным редуктором для равномерного распыления жидкости. Количество связующего зависит от требуемых характеристик конечного изделия.

Валки центрифуги охлаждаются водой системы оборотного водоснабжения. Для регулирования и контроля количества охлаждающей воды установлены расходомеры, которые подключаются к аварийной сигнализации, включающейся в случае, если расход воды понижается до значения ниже допустимого. Расход воды на охлаждение валков и подшипников центрифуги до 1м³/час. Температура воды после охлаждения валков должна быть в пределах 50±10°С.

Регулирование количества воды осуществляется посредством кранов индивидуально для каждого валка. Количество проходящей через валки воды является важным параметром, определяющим качество волокна. Перегрев валков крайне отрицательно влияет на их ресурс. В нормальных условиях эксплуатации валки подлежат замене при достижении зазора между ними более 25 мм. Дальнейшая эксплуатация центрифуги с выработанными валками приводит к ухудшению качества волокна, увеличению количества неволокнистых включений, а при неравномерной выработке валков может привести к значительным вибрациям и выходу из строя опорных подшипников валов центрифуги.

В связи с непрерывностью работы печи используется 2 центрифуги (рабочая и резервная). Привод рабочих валков индивидуальный от электродвигателей через ременную передачу. Установленная мощность электродвигателей валков: 1 - 6,5 кВт, 2,3 - 5,5 кВт, 4 - 7,5кВт.

Выход минеральной ваты из расплава зависит от количества расплава и стабильности его подачи на центрифугу и в благоприятных условиях достигает 75-80%.