Шыны балқыту
Аннотация
В данном дипломном проекте проанализирован процесс переработки
двухкомпонентной шихты в энерготехнологической циклонной камере на
примере стекольной промышленности. Произведены теплотехнические
расчеты отражательной стекольной печи и циклонной плавильной камеры.
Предоставлена технологическая схема циклонной плавильной камеры.
Рассмотрены экономические показатели проекта и требуемые расходы на его
осуществления. Рассчитаны выбросы твердых частиц выходящих из дымовой
трубы стекольной печи в окружающую среду.
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобада шыны өнеркәсібі мысалы ретінде, циклонды
энерготехнологиялық камерада екікомпонентті шихтаны қайта өңдеу
процесіне талдау жасалды. Шыны балқыту пеші мен циклонды балқыту
камерасының жылутехникалық есептеулері жүргізілді. Циклонды балқыту
камерасының технологиялық сұлбасы ұсынылды. Жобаның экономикалық
көрсеткіштері мен оны жүзеге асыру үшін жұмсалатын шығындар
қарастырылды. Шыны балқыту пешінің түтін мұржасынан шығатын зиянды
заттектердің мөлшері есептелді.
Annotation
In this thesis project analyzed the processing of a two-component blend in
energy- technological cyclone chamber for example, the glass industry. Produced
thermo technical calculation reflective glass furnaces and cyclone melting chamber.
Provided technological scheme of the cyclone melting chamber. Examined the
economic performance of the project and cost required for its implementation.
Calculated particulate emissions emanating from the chimney of the glass in the
furnace environment.
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1 тарау. Жазық шыны өндіру технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Шыны балқыту үшiн пайдаланылатын шикiзат материалдары ... ... ..
Шихта дайындаудың технологиялық схемасы ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Шыны балқыту ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Металл балқымасы бетінде табақ шыныны формалау процесі ... ... ..
Жазық шыныны күйдіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2 тарау. Шыны балқыту ванна пешінің есептелуі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
2.1
2.2
Табиғи газ жануын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Пештің жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2.1 Жылу кірісі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2.2 Жылу шығыны ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.2.3 Жылу балансының теңдеуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3 тарау. Екі компонентті шихтаны циклонды процесте қайта өңдеу ... ..
3.1
3.2
3.3
Циклонды процестердің энерготехнологиялық артықшылықтары ...
Циклонды шыны балқыту пеші ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Циклонды камераны есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.3.1 Сепарация аймағын жылулық есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.3.2 Қабыршақ зонасын жылулық есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.3.3 Циклонды камераның жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.4
КУ-60-2 типті пайдаға асырғыш қазанды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ..
3.4.1 Пайдаға асырғыш қазанның жылулық балансы мен бу өндірулігі ... .
3.5
Циклонды балқыту процесінің негізгі көрсеткіштері ... ... ... ... ... .. ...
4 тарау. Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.1
4.2
Өнеркәсіптің жұмыс тәртібі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қаржылық жоспар ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.2.1 Энерготехнологиялық циклонды камераны орнату үшін жұмсалатын
капиталдық шығындар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.2.2 Циклонды камераны эксплуатациялауға кеткен шығындар ... ... ... ...
4.2.3 Циклонды камераны орнатудың экономикалық тиімділігін есептеу..
5 тарау. Өмір тірішілік қауіпсіздігі бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ..
5.1
Атмосфера ластануының деңгейi бойынша кәсiпорын ауданының
орналасу сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.1 Атмосфераға шағарылатын ластағыш заттар көздерінің сипаттамасы
5.1.2 Жерге жақын ластағыш заттектердің концентрциясын анықтау және
сараптау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.3 Азот диоксидінің концентрациясын анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.4 Азот оксидінің концентрациясын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.1.5 Көміртек оксидінің концентрациясын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.6 Қатты бөлшектер концентрациясын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.7 Жерге жақын әрбір зияды заттектердің максимал шоғырлану мәндерін
См (мгм) шекті-рауалы концентрацияларымен салыстыру (ШРКм.р) ... ... ...
5.2
Өртке қарсы қолданылатын шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.2.1 Өндірістегі өрт қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.2.2 Өндіріс қондырғыларын орнату ережелері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
5.2.3 Өндірістік процестердің қауіпсіздігін бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Кіріспе
Шыны - құрылыс өнеркәсібінде және тұрмыста кеңінен қолданылатын
материалдардың бірі. Әр түрлі қолданыстағы шыны бұйымдарына жылдан
жылға өсіп бара жатқан сұраныс, шыны жасау өнеркәсіптерін өнім шығару
мөлшерлерін арттыра отырып, сонымен қатар олардың сапа деңгейін
түсірмеуге итермелейді.
Шыны өндірісіндегі ғылыми-техникалық прогресс, оның эффективті
қолдану аймағын бірталай кеңейтті. Соңғы жылдары, шыны жасау
техникасында айтарлықтай өзгерістер болып өтті. Өндірудің жаңа әдістері мен
қолданылып жүрген технологиялық процестерді жетілдіру тәсілдері пайда
болып, шыны қолданудың жаңа аймақтары ашыла бастады. Өнімнің
химиялық құрамын өзгертіп, шынының түр-түрі жасалынатын болды.
Практикаға кеңінен математикалық болжау әдістері мен шыны жасау процесін
автоматты реттеу операциялары енгізілуде.
Соңғы кездердегі шыны техникасының үздік табыстарына, әрине
қалайы балқымасында өңделетін шыны өндірісін жатқызуға болады. Оның
негізінде жасалған шыны түрлері ғылым мен техниканың кез келген аймғында
сұранысқа ие. Қазіргі кезде шыны құрылыс саласындағы конструкциялық
мәселелерді шешетін, баға жетпес материалға айналды.
Кез келген өндірістің негізгі көрсеткіштері болып келетін, өнімнің
сапасы мен өнеркәсіп жұмсайтын энергетикалық ресурс шығындарының
азаюы үлкен мәнге ие. Сондықтан бұл көрсеткіштерді жақсарту, қалай
болғанда да өнеркәсіптің нарық талаптарына сай болуын, ғылыми-техникалық
прогрестен қалмауын, ресурстардың барлық түрін үнемдеуін
қамтамасыздандырады.
Бүгінгі күнге қарағанда, шыны балқыту өндірісінде табиғи газбен
жұмыс жасайтын, шағылдырғыш ванна пештері қолданылады. Оларда шихта
арнайы қалта арқылы бөліктеп енгізіліп, шыны қабаттап, баяу балқиды. Сол
себептен шыны балқытудың мұндай әдісі, отын шығынының артуына әкеледі,
және де ванна пештерінің өлшемдері үлкен болғандықтан эксплуатацияда
біршама қиындықтар туғызады. Демек, конструктивті және энергетикалық
өзгерістерді енгізе отырып, бұл технологиялық процесті жетілдіру
мүмкіншіліктері бар. Өткен ғасырдың екінші жартысында шихта балқытудың
бірнеше балама тәсілдері ұсынылды, бірақ олардың көбі технологиялық
себептердің салдарынан іске аса алмады.
Шыны балқыту процесін жақсарту үшін циклонды балқыту камерасын
қолдануға болады. Бұл энерготехнологиялық қондырғы әлі де кең қолданыс
таба алмады, бірақ тәжірибелік және кейбір өндірістегі үлгілердің
көрсеткіштері мен теориялық есептеулер циклонды балқыту камерасының
үлкен мүмкіншіліктерін көрсетуде.
Шихтаны термиялық қайта өңдеудің циклонды әдісінің негізгі
артықшылығы - циклонды камерадағы жылумаңызалмасу процестерінің
үлкен интенсивтілігінде. Циклонды балқыту камерасының өзі қондырғының
негізгі элементі болып табылады, онда технологиялық процестің барлығы
немесе үлкен бөлігі өтеді. Циклонды камераның қабырғалары әдетте
салқындатылатын гарниссажды беттер түрінде орындалады, оны көбіне
табиғи циркуляциясы бар буландырғыш салқындату жүйесіне қосады. Отын
мен жану үшін қажетті ауаның (біріншілік) қоспасы циклонды камераға
жоғары жылдамдықпен ішкі қабырғаларға тангенциалды саптамалар арқылы
беріледі. Соның салдарынан камерада газ ағынының арнайы аэродинамикалық
құрылымы пайда болады. Жоғары дисперсті материал циклонға қалған ауа
(екіншілік) мөлшерімен бірге беріледі. Камера кеңістігенде газ құйынымен
ілескен материал бөлшектері ортадан тепкіш күштердің әсерінен циклон
қабырғаларына лақтырылады. Бөлшектердің негізгі мөлшері камера
қабырғасына жетіп, ағып жатқан қабыршаққа жабысады.
Салыстырмалы жылдамдықтың артуы, материал бетінің жетік болуы,
газдардың жоғары температурасы бөлшектердің камера кеңістігіндегі
қозғалысы мен ағып жатқан балқыма қабыршақ кезіндегі интенсивті
жылмаңызалмасуын қамтамасыз етеді.
Балқыма камерадан кейін шағылдырғыш пештің бассейніне ағып түседі,
онда шыны массасының мөлдірлеу және гомогендеу процестері өтеді.
Циклоды камерадан шыққан газдардың құрамында балқымаған бөлшектер
болады, олар әкетіндіні құрайды. Әкетінді технологиялық өнімнің аз бөлігінің
жоғалуын, жылу қабылдау жүйелерінің тозуын және қоршаған ортаның
ластануын туғызу мүмкін.
Дипломдық жобаның негізгі мақсаты болып, шыны өндірісі мысалы
ретінде, екі компонентті шихтаның қайта өңдеу процесін қарастырып, екі
әдістің технико-экономикалық көрсеткіштерін салыстыру. Шыны өндірісі
технологиясында циклонды балқыту камерасынын қолдану жөнділігін
анықтау. Циклонды камера мен оны орнатуға кететін шығынды есептеп,
уақыт өтімділігін табу.
1 тарау. Жазық шыны өндіру технологиясы
Жазық шыны деп - тегіс түрде өңделіп, ұзындығы мен еңіне қарағанда
қалыңдығы аз болып келетін шыныны айтады. Оны күннің көзін өткізетін
құрылыс материалдарын шынылау, терезе ойығы мен есік орнына орнату,
шамдар мен витриналарда, шыны пакеттерін өңдіруде және т.б. құрылыс
мақсаттары үшін қолданады.
Жазық шынылардың құрамына бірталай талаптар орнатылған:
1. балқу процесінің жоғары жылдамдығы;
2. формалаудың жоғары жылдамдығын қамтамасыздандыру үшін, қатаю
жылдамдығының оптималды болуы;
3. кристалдану температурасы формалау температурасынан төмен
болуы;
4. балқыманың кристалдануға төмен бейімділігі;
5. шыныға қажетті физика-механикалық қасиеттері мен химиялық
біртектілігін беру.
Жазық шыны өндiрiсi үшiн, шихтаны пайдаланады. Шихта дегеніміз -
өнім құрамындағы шикізат материалдарының мөлшерленген қоспасы. Дұрыс
әзiрленген шихтаны алу үшін, негiзгi шарттар: байытылған және дайындалған
материалдарды қолдану, шикiзат материалдарынның мөлшерін рецепт
бойынша дәл есептеу, толық бiртектiлiк, материалдарды мұқият араластыру
және пеш кеңістігіне жылдам жеткізу.
Шихтаға негiзгi талап - бiртектiлiктiң жоғары дәрежесi, ол шыны
балқыту процесiн жеңілдетіп, дайын шыны бетіндегі кемiстiктерді жояды.
Шихта бiртектiлiгiн қамтамасыз ету үшiн оның ылғалдылығы мен шикi зат
материалдарының түйiршiктiк құрамын қатаң қадағалау қажет. Шикiзат
материалдарының түйіршіктері белгiлi өлшем шамасында болуы керек,
өйткенi олардың бiрқалыпты балқуы соған тікелей байланысты.
Компоненттерінің түйіршіктері бiрдей өлшемде болған жағдай да, түйіршіктер
үлкейген сайын шихтаның ыдырауы ұзағырақ өтеді. Шихта құрамындағы
ылғалдылық оның бiртектiлiгiне қолайлы әсер етедi. Суды көбіне
араластырғышқа тiкелей немесе құмды өлшеген кезде қосады. Ылғалдылық
3- 5% шегiнде болуы тиiс. Шыны балқыту процесі кезінде шихтаның булануы
жүреді. Шихта булануын шамамен 17% деп алсақ, тиiсiнше булану еселiгi
0,83- ке тең болады.
Шихтаны белгілі температура шамасына дейін қыздырылған пешке
тиеп, одан балқыған шыны массасын алады, шыны массасы қажеттi
бiртектiлiкке жеткенге шейін, оны біраз уақыт пеш кеңістігінде ұстап тұрады.
Содан кейін балқытпа температурасын төмендетеді. Бұл оның
тұтқырлығын арттырып, шыны лентасын формалауға мүмкiндiк бередi.
Шыны лентасын формалағаннан кейін, оны баяу жүргiзiлетiн термиялық
өңдеуге жібереді, басқаша айтқанда, күйдіреді. Процесстің ақырғы шегінде
дайын өнімді қажет өлшемдерге кесіп, шыныны бумаларға орап қояды.
Сурет 1.1 - Шыны өндіру технологиясы
1.1 Шыны балқыту үшiн пайдаланылатын шикiзат материалдары
Шыны өндiрiсiнде қолданылатын шикiзат материалдарын шартты түрде
негiзгi және көмекшi болып бөледi. Шихтаны дайындау үшiн
Саратовстройстекло ААҚ келесi шикiзат материалдарын пайдаланады: құм,
кальций карбонаты, доломит, дала шпаты, сода, натрий сульфаты, көмiр.
Жазық шыны өндiрiсi үшiн негiзгi шикiзат материалдарына: кварцты
құм, сода, доломит, дала шпаты, кальций карбонаты; ал көмекшi шикiзат
материалдарына: натрий сульфаты, көмiрдi жатқызамыз.
SiO2 - барлық силикат шыныларының басты құрама бөлiгі. SiO2 шыны
массасының тұтқырлығын жоғарлатып, механикалық және химиялық
қасиеттерді жаксартады, шынының қиын балқуын арттырады және оның
гомогенизациясын қиындатады, сыну көрсеткiшін төмендетеді, сызықтық
кеңеюдің температуралық коэффициентi мен тығыздықты азайтады, жылуға
шыдамдылықты жоғарылатады, кристалдануға бейімділік артады. SiO2-нi
енгiзу үшiн кварцты құмды пайдаланады.
Na2О натрий оксидi кремнеземмен қатар шыны құрамының ең маңызды
бөлiгі болып табылады. Na2О шыны түзілу процесін тездетедi, балқу
температурасы мен шыны тұтқырлығын төмендетедi, тазарту процесiн
жеңiлдетедi. Сонымен бiрге, Na2О сызықтық кеңеюдің тығыздығы мен
температуралық коэффициентін жоғарлатып, химиялық төзiмдiлiкті және
шынының микроқаттылығын азайтады. Келесі шикiзат материалдары арқылы,
шыны құрамына Na2О енгiзiледі, сода (МЕСТ 5100 -85) (Na2СО3 ) және
натрий сульфат (ТУ 21 -249-00204168-92) (Na2SO4 ).
Магний оксидің (MgO) шыны құрамына доломитпен (МЕСТ 23672 -79)
(MgCO3
x CaCO3) бірге енгiзедi. МgО шыны массасының балқу
температурасын және 6% - ға дейінгі концентрациядағы кристалдану
икемділігін азайтып, беттiк керiлiстi жоғарлатады. Шыны құрамында магний
оксиді 2% -дан астам болса, балқу және мөлдірлеу уақыты артады. Судың
әрекетiне шыны орнықтылығы бiршама төмендейдi. Сызықтық кеңеюдің
температуралық коэффициентi жоғарлайды.
Кальций оксидін (CaO) қоспаға кальций карбонаттың (ТУ 113 -08-667-
98) (CaCO3) көмегімен енгiзедi. СаО балқу температурасы мен тұтқырлықты
төмендетедi, механикалық және химиялық қасиеттерді жақсартады, бiрақ
тығыздықты жоғарлатып, кристалдануға икемділіктi күшейтедi.
Алюминий оксидiң Al2O3 дала шпатымен (ТУ 5726 -036-00193861-96)
(K2O x Na2O x Al2O3 x 6SiO2 ) бірге шыны құрамына енгiзедi. Al2O3 балқу
температурасын, тұтқырлықты, беттiк керiлiсті және жұмсарту
температурасын жоғарлатады, шыны массасының пiсiруiн және оның
гомогенизациясын нашарлатады, химиялық тұрақтылық артып, механикалық
қасиеттер және жылу өткiзгiштiк жаксарады, сызықтық кеңеюдің
температуралық еселеуішi және балқытпаның интенсивтілігі азаяды,
шынының кристалдануға бейiмдiлiгі төмендейдi.
Шыны балқыту үшін кварц құм түйіршіктерінің қолайлы мөлшері 0,1-
0,4 мм. МЕСТ 22551-77 талаптарына сәйкес, мөлшері 0,8 мм-ден астам
түйіршіктердің құрамы байытылған шыны құмдарында 0,5%-дан, ал табиғи
құмдарда 5%-дан аспау керек.
Доломит үшін гранулометриялық құрамның келесі талаптары
орнатылған: 0,6-1,0 мм 5%-дан артық емес; 0,1 мм 10%-дан артық емес. Дала
шпаты үшін: 0,7-0,8 мм 5%-дан артық емес; 0,06 мм 5%-дан артық емес. Егер
шикізат материалдар түйіршіктерінің мөлшері 0,8 мм-ден асса, шыны балқуы
кезінде кейбір жерлері піспей қалуы мүмкін. Себебі үлкен түйіршіктер баяу
және қиын балқиды.
Саратовстройстекло ААҚ-да келесі химиялық құрамды шыны
шығарады:
Кесте 1.1 - Шынының химиялық құрамы Компонент
SiO2
Al2O3
СаО
MgO
Na2O
Fe2O3
SО3
%
72,7
1,0
8,8
3,7
13,3
0,1
0,4
1.2 Шихта дайындаудың технологиялық схемасы
Шихта компоненттерін мөлшерлеу
↓
Араластырғышқа тасымалдау
↓
Ылғалдау және шихта компоненттерін араластыру
↓
Араластырғыштан түсіру
↓
Дайын шихтаны жинақтаушы бункерге тасымалдау
↓
Шихтаны ванна пештерінің тиеуші қалталарына тасымалдау
↓
Шыны сынықтарын шихтаға мөлшерлеу
↓
Шихта-шыны сынықтары қоспасын тиеуші қалталарға жіберу
↓
Шихтаны араластыру және тасымалдау
Ленталық конвейер арқылы, бекітілген рецепт бойынша мөлшерленген
шихтаның компоненттері ылғалдану және араластырылу үшін
араластырғышқа жіберіледі. Шихтаны араластыру уақыты - циклограммаға
сәйкес жүреді. Ылғалдау үшiн су құм үстіне беріледі. Су беретін сорғыны
қосу немесе тоқтату циклограммаға сәйкес және шихтаның ылғалдылығымен
анықталып, автоматты түрде іске асады. Араластыру уақыты біткеннен кейін
араластырғыштан жүк түсiріліп, дайын шихта тiзбектi конвейер және элеватор
көмегiмен жинақтауыш -бункерге жіберіледі.
Шихта жинақтаушы - бункерден ленталық конвейер арқылы автоматты
мөлшерленген шыны сынықтары тиеуші қалталарға жіберіледі. Тасымалдау
процесінде шихта металдық қосулардан электромагниттік сепаратор
көмегімен тазартылады. Қоспа жүктеуінiң ырғақтылығы құрылғы арқылы
қадағаланып тұрады.
1.3 Шыны балқыту
Шыныны балқыту үздіксіз, регенеративті шыны пісіру ванна пешінде
өтеді. Оттық алауы көлденең бағытталып, Газли кең орнындағы табиғи газы
жағылады. Пеш келесі меншікті өндірулікте жұмыс жасайды:
- ЛТФ-4 пештің жалпы ауданы 1050 кгм2.
Саратовстройстекло ААҚ шыны балқыту пешінің нақты өндірулігі:
- ЛТФ-4
250 ттәул.
Өндірістегі шыны балқыту пешінің тәуліктік өндірулігі:
Ι - ЛТФ-4: 250 ттәул қалыңдығы 4 мм және 5 мм;
190 ттәул қалыңдығы 3 мм;
160 ттәул қалыңдығы 2,3 мм.
Пештің минималды пайдалану мерзімі - 5 жылдан кем емес. Шыны
балқыту пеші келесідей орындалу керек:
- жоғары сапалы отқа қарсы материалдар қалауын қолдана отырып:
а) пеш түбі - бакор плиткасы жатқызылған көп шамотты бөренелер;
б) бассейн қабырғалары, арка - бакор;
в) аспалы қабырғалар, пеш күмбезі, регенераторлардың үстіңгі жағы - динас;
г) регенераторлар саптамасы - астыңғы 6 қатары шамоттан жасалған, кейін
16-18 қатарлар периклаз-хромитті және 5-6 қатарлар периклаз-шпинелидті
отқа қарсы материалдар.
- пеш бассейнінің сырт жағын оқшаулау;
- шыны балқыту процесін тездету амалдарын қолдана отырып;
- салқындату бассейннің рационалды конструкциясын қолдана отырып
(шыны массаға енгізілген тоңазытқыш).
Пеш конструкциясы жоғарғы және төменгі құрылым болып бөлінеді.
Жоғарғы құрылымға - аспалы қабырғалар мен күмбезі бар бассейн. Пісіру
бассейні мен салқындату бассейнді бөлу үшін тоңазытқыштар мен ағыстар
қолданылады. Өндірістегі пештердің тереңдігі 1180 мм, еңі 5-ші оттыққа дейін
8850мм, 5-ші оттықтан кейін 9050 мм, ұзындығы 44680 мм.
Төменгi құрылыстарға жатады - регенераторлар, камералар, шибер
жүйесі, аудармалық клапандар, шығар газдарды шығару каналы, iргетас және
бағана. Регенератор - жылу шығындарын кемiту үшiн қоданылатын камера,
яғни ыстық шығар газдар регенератор арқылы өтіп, жылуын кірпіш қалауына
береді. Ол өз кезегiнде, кейiн регенератор арқылы өтетiн ауаны қыздырады.
Оттық - отын мен ауаны қабылдап, араластырып, содан кейін қоспаны
жану кеңiстігіне жіберетін құрылғы, сонымен қатар жоғарғы және төменгi
құрылыстарды байланыстыратын элемент. Бұл пештерде 6 жұп оттық
орнатылған. Шихта мен шыны массасын бiр қалыпты қыздыру үшін жалын
бағытын бiр жағынан екінші жаққа әрбір 30 минут сайын аударып тұрады.
Шыны балқыту пеші автоматтандырылған басқару және бақылау
жүйесімен жабдықталған. Шыны балқыту процесі шихта мен шыны
сынықтарын жүктеуден басталады және тиеуші қалта арқылы пешке
жіберіледі. Шыны сынықтары жалпы қоспа мөшерінің 15 -35% құрайды. Пеш
ваннасы бойымен жылжи келе, шихтада жоғары температуралардың әсерінен
әр түрлi процестер жүзеге асады.
Шыны бақыту процесі 5 кезеңнен тұрады:
1. силикат түзілу;
2. шыны түзілу;
3. мөлдірлеу;
4. гомогендеу;
5. салқындау.
Силикат түзілу кезеңі - бұл кезеңде силикаттар және басқа аралық
қосылулар пайда болады, эвтектикалық қоспалар мен тұздардың балқу
себебінен сұйық фаза көріне бастайды. Шихта қызу уақытында біршама
өзгерістерге ұшырайды. Одан ылғал буланады, гидраттар құрғатылады, кейбiр
тұздар ыдырайды. Натрий сульфаты мен кремнезем басқа кристалдық
модификацияларға ауысады. Кварц түйіршіктері полиморфтық өзгеріс кезінде
үлкейіп жарылады.
300-400°С температурасында карбонаттар мен сульфаттар өзара
әрекетке түседі - аралық күрделi қосылулар және сұйық эвтектикалар
түзіледі. Температура жоғарлай келе реакцияға құм және саз топырақты
материалдар түсіп, тұздармен бірге әр түрлі силикаттар түзеді. Осы уақытта
сұйық фаза пайда болып, процесс кенет үдетіледі. Шихтада түзілген
силикаттар мен реакцияға түспеген қоспалар сұйық фазамен бірге тығыз масса
құрайды. Кезең қарапайым құрамды шынылар үшiн 950 - 1150°С -де аяқталады.
Шыны түзілу - бұл сатыда силикат балқымасында кварц құмының
түйіршіктері ыдырайды, сонымен қатар силикаттардың өзара ыдырауы
жүреді. Бұл процестің химиялық және физико-химиялық табиғаты бар. Құм
түйіршіктері сілті материалдарының силикаттарын түзе отырып балқымада
ыдырайды, бірақ құм түйіршігінің айналасында силикаттардың шоғырлануы
себебінен реакция жылдамдығы төмендейді.
Шыны түзілуінің жылдамдығы балқыма тұтқырлығы мен беттік
керіліске байланысты. Жоғары тұтқырлық диффузияны қиындатады, ал беттік
керілістің артуымен құм түйіршіктерінің дымқылданғыштық қасиеті
төмендейді. Кварц түйіршіктерінің ыдырауына олардың гранулометриялық
құрамы, түйіршік пішіні әсер етеді. 1200 - 1250оС температурада шыны түзілу
процесі аяқталып, шыны массасы түгелімен балқып, мөлдір бола бастайды,
тек қана көп көпіршіктердің болуымен сипатталады. Бұл процесс силикат
түзілу процесіне қарағанда баяу өтеді және барлық шыны пісіру уақытының
60 - 70%-ын құрайды. Шыны түзілу процесінің жылдамдығы шыны құрамы
мен температураға тәуелді.
Мөлдірлеу - шыны түзілу процесінің аяқталуынан кейін, шыны
массасын қанықтыратын газдардың шығуымен сипатталады және шыны
балқуының максималды 1560 - 1600оС температураларында өтеді. Газдардың
негізгі шығар көзі - шихта, оның құрамындағы газдар химиялық байланыста
және гидратты ылғал түрінде болады. Силикат және шыны түзілу процестері
кезінде жүрген реакциялар әсерінен газдар пеш атмосферасына шығады, бірақ
көпіршіктердің біраз бөлігі балқымада қалып қояды. Шыны массасының
көпіршіктерден босану жылдамдығы шыны масссасының тұтқырлығымен,
көпіршіктердің мөлшерімен, көпіршіктердегі газ қысымымен анықталады.
Шыны масссасында тек қана үлкен көпіршіктер қалған кезде, жаңа
көпіршіктердің пайда болуын тоқтату үшін температураны төмендетеді. Ал
үлкендері балқымадан төмен температураларда да шыға береді. Осы сатының
аяғында шыны массасы көрінетін газ қосылыстарынан босанады.
Гомогендеу - бұл кезеңде балқыма құрам бойынша орташаланады және
химиялық біркелкі болады. Гомогендеу мен осветление бірдей уақытта және
бірдей температураларда өтеді. Гомогендеу кезінде шыны массасынан газ
көпіршіктерінің бөлінуі, температураның жоғарлауы, тұтқырлықтың
төмендеуі, диффузия мен маңыз алмасу жылдамдықтары артады.
Салқындау - бұл шыны қайнатуының соңғы сатысы. Шыны массасын
формалауға дайындайды, ол үшін температураны 300 - 400оС дейін баяу
түсіреді және шыныны өңдеу үшін қажетті тұтқырлыққа дейін жеткізеді.
Салқындау кезіндегі негізгі талап - температураны, шыны құрамын
және газ ортасының қысымын өзгертпей, тоқтатусыз баяу түсіру. Бұл
талаптарды сақтамау, шыны сапасына үлкен зиян әкелу мүмкін.
Ванна пешінде орналасқан шыны массасында әртүрлі конвекция
ағындары болады. Конвекция ағындарының негізгі екі циклі - бассейннің
бойлық осімен бағытталған шыны массасының үсті және астымен өтетін
ағындар.
Шыныны гомогендеу процесі шыны түзілу және мөлдірлеу
процестерімен қатар жоғары температураларда өтеді. Егер шыны түзілу және
мөлдірлеу кезеңдеріндегі силикат балқымасындағы диффузия процестері
толығырақ өтсе, онда шыны массасы біркелкі болып шығады.
Қарастырылып жатқан шыны құрамының диффузия
жылдамдығы температура мен тұтқырлыққа тәуелді болғандықтан, шыны
массасының химиялық біркелкілігін қамтамасыздандыру үшін, балқу
температурасын жоғарлату жеткілікті шарт болып табылады. Максималды
температураларда жүретін мөлдірлеу процесінің аяқталуынан кейін де,
химиялық гомогендеу процесі тоқтамайды, бірақ инетнесивтілігі бәсеңдейді
және баяу өшеді.
Бассейннің аяқ жағында шыны масса температурасы 1390 - 1400оС
дейін жетеді. Салқындау процесін тездету үшін тоңазытқыш типті бөгет
қондырғыларды қолданады. Оларды шыны массасының 450 мм тереңдігіне
түсіріп, қоспаның температурасын түсіру үшін жұмсайды. Массаның
өндірулікке қарай қозғалысы кезінде, оның баяу салқындауы іске асады.
1.4 Металл балқымасы бетінде жазық шыныны формалау процесі
Металл балқымасы бетінде жазық шыныны формалау әдісі немесе
флоат
-
процесс алғашқы рет өзара бөлек Хил және Хичкок
американдықтарымен 1902 жылы ұсынылды.
Жазық шыныны үздіксіз өндіру әдісінің негізі - реттелген шыны
массасы шыны балқыту пешінен ағыс түрінде балқыған металдың бетіне
төгіліп жайылады, ары қарай жылжи отырып өңделген шыны лентасына
айналады. Шыны лентасының астыңғы беті мен балқыған металдың идеал
тегіс бетімен үйлесуі, сонымен қатар шынының үстіңгі бетін беттік кернеудің
әсерінен оттай жылтыратып өңдеудің арқасында, жазық шыны бетін ерекше
сапалы тегістікке жеткізуге болады.
Металл таңдау критерийлері: металл 600 - 1050оС температурасында
сұйық күйде болу керек; тығыздығы шыны тығыздығынан үлкен болу керек
(2500кгм3 үлкен); 1027оС бу қысымы 13,33 Па-дан кем болу керек.
Бұл талаптарға қалайының (Sn) сипаттамалары сәйкес келеді:
- балқу температурасы - 232оС;
- қайнау температурасы - 2623оС;
- 1050оС-дегі тығыздық - 6500 кгм3;
- 1027 оС-дегі бу қысымы - 0,25 Па.
Шыны лентасын металл балқымасында формалау процесі балқыма
ваннасында жүзеге асады. Бұл жылулық қондырғыға: балқыған металы бар
қабат, қорғаныс қалпына келтіруші атмосфера, шыны массасын беретін және
лентаны балқыма ваннасынан шығаратын қондырғылар жатады.
Шыны балқыту пешінен шыны массасын балқыма ваннасына жеткізу:
ағызатын клапан, ағызатын науа, мөлшерлеуіш және қиюші шиберлер арқылы
жүзеге асады. Қиюші шибер көмегімен шыны массасын балқыма ваннасына
жіберу тоқтатылады. Мөлшерлеуіш шибер арқылы шыны массасын формалау
үшін жіберілу басқарылып отырады.
Ағызатын науа мен каналдардың түбі отқа шыдамды балқыған
материалдардан жасалады, көбінесе бакор қолданылады. Олардың
қызмет мерзімі 3 жылдан кем емес. Шиберлер кварц шынының ұнтақтарынан
құйылып формаланады. Қызмет мерзімдері 3 айдан көп.
Өндіру
каналындағы шыны массасының температурасы: 1095
-
о
Балқыма ваннасынан шығар кездегі температура: 620+5 оС.
Балқыма ваннасы шамот бөренелерінен жасалған отқа төзімді
футеровкаға ие. Отқа төзімді материалдардын қызмет мерзімі, капиталды
жөндеуге дейін, 10 жылдан кем емес. Балқыма ваннасының ұзындығы мен
қалайы деңгейі келесі шамаларда бекітілген:
- ұзындығы 30,769 м, қалайы деңгейі 50 мм таяз бөлігінде және 100 мм
терең бөлігінде.
Балқыма ваннасы жабдықталған:
- ваннаны қыздыру кезінде газ кеңістігінің температурасын 1000оС-ден
түсірмейтін күмбездік қыздырғыштардан тұрады, қызмет мерзімі 2 жылдан
кем емес;
- қыздырғыштардың электр қуатын бақылау және басқару жүйесі;
- балқыған қалайы ағындарын басқару жүйесі;
- шыны массасының максималды жайылу зоналары мен шыны лентасын
формалау зоналарының шекараларын телевизиялық бақылау жүйелері;
- шыны температурасын, ваннадағы қалайы температурасын, лентаны
созу жылдамдығы мен қорғаныс атмосфераның мөлшерің анықтайтын
стационарлы бақылау және өлшегіш аспаптары.
Шыны лентасын металл балқымасында формалау процесі келесі
технологиялық операцияларға бөлінеді:
- шыны массасын шыны балқыту пешінің өңдеу каналынан үздіксіз
реттеп жіберу және балқыма ваннасының бас бөлігіне құю;1160 С (қойылатын талаптарға байланысты).
- шыны массасының қалайы балқымасы үстінде, біркелкі қалыңдықтағы
тегіс шыны түзілгенше жайылуы;
- шыны лентасын активті формалау, тартылыс күштердің әсерінен
лента қажетті қалыңдық пен жалпақтыққа ие болады;
- формаланған лентаны ваннадан шығар кездегі температураға дейін
салқындату.
Сурет 1.2 - Флоат процесі өтетін балқыма ваннасы
1-шыны балқыту пеші; 2-шыны массасын ағызу каналы; 3-шыны
массасын балқымаға құю қондырғысы; 4-балқыма ваннасы; 5-күйдіру пеші.
Шыны массасын ваннаның бас бөлігінен қалайы балқымасына науа
шүмегі арқыла төгеді. Шыны массаның жайылуы артқы бөрене мен шеттегі
шектеуші құралдар көмегімен тоқтатылады. Науа шүмегінен артқы бөренеге
аққан шыны массасы ағын құрайды. Массаның әрдайым ағуы формалау
процесінің ең басты талабы болып саналады, себебі оның тоқтауы қоспаның
кристалдануына әкелу мүмкін. Жайылу бөлігінің аяғында, шынымасса ағыны
ауырлық күші мен беттік кернеудің әсерінен қалыңдығы 7 мм тегіс қабатты
құрайды. Сапалы шыны алудың тағы да бір басты талабы, жайылу процесінің
жеткілікті аяқталуы.
Сурет 1.3 - Балқыманың ванна бетіне жайылуы
Активті формалау бөлігінде тұтқыр күйдегі шыны лентасын тартылыс
күштердің әсеріне тигізеді. Шыны тартудың екі түрі бар: бойлай тарту және
бойлай-көледенең тарту. Бойлай тарту - күйдіру пешінің роликтерінен лента
бойы арқылы берілетін күштердің көмегімен іске асады. Бойлай-көлденең
тарту арнайы машиналардың көмегімен жүргізіледі. Салқындату бөлігінде
жылуалу ванна футеровкасы мен әр түрлі конструкциялы тоңазытқыштармен
қосымша алынады. Жылуалу мөлшерін тоңазытқыштар санымен реттейді.
Қалайы температурасын ванна еңі бойынша теңестіру, электрқыздыруды
өзгерте отырып және қалайы ағынының бойына тежегіштер мен
тоңазытқыштарды орнату арқылы орындалады. Қалайы балқымасын
қышқылданудан қорғау үшін балқыма ваннасына қорғаныс газдық атмосфера
беріледі, оның құрамы сутек пен азоттан тұрады. Қораныс атмосферасын
ваннаға жіберу, күмбез арқылы іске асады.
1.5 Жазық шыныны күйдіру
Күйдіру деп - формалау температурасынан цех температурасына дейін
реттеп салқындатып, шыныдағы қалдық кернеулерді жою процесі. Күйдіру
уақытша кернеулердің пайда болуын тоқтатып, қалдық кернеулерді төмендету
үшін қолданылады.
Шыныға ауысу аралығы деп аталып, 440-595оС температураларда өтетін
шынының тұтқыр-сұйық күйден қатты күйге өзгеруі жүреді. Шынының
негізгі физикалық қасиеттерінің өзгеруі де осы аралықта өтеді, әсіресе
термиялық ұлғаю коэффициентінің екі есе азаюы.
Температуралардың өзгеруі немесе осы аралықтан ауытқуы шыны
құрамында уақытша кернеулерді тудырады, бірақ олар қабаттардың өзара
тұтқыр ағысы әсерінен төмендейді. Жоғары температуралық аймақта
релаксация жылдамдығы біршама үлкен болады, ал төмен температуралы
аймақта жылдамдық кенет азаяды. Температурасы 440оС-дан төмен және
пайда боған температуралар айырмасы сақталып тұрғанша шыныдағы кернеу
өзгермейді.
Шыныны қоршаған орта температурасына дейін толығымен
салқындатып және температуралар айырмасын жойғаннан кейін, шынының
орта қабаттары, теория жағынан қарағанда, өздерінің сызықтық өлшемдерін
өзгертуі керек еді. Шыңдығында шыны морт күйде болғандықтан, құрамында
қалдық кернеулер пайда болады. Сонымен қатар шыныдағы кернеулер
химиялық немесе термиялық біртектіліктің болмауынан пайда болады.
Химиялық біртекті еместік деп - басқа химиялық құрамды, соның
себебінен басқа химиялық қасиеттерге ие болатын шыны қосулары.
Термиялық біртекті еместік деп - басқа термиялық циклда қалыптасып,
негізгі шыныдан өзгеше физико-химиялық қасиеттерге ие болған шыны.
Біртектілік еместік арқылы пайда болған кернеулер өндірістік күйдіру
көмегімен жойылмайды.
Шыны лентасындағы қалдық және уақытша кернеулер қырлы және
жазықтықты болып ажыратылады. Қырлы деп - шыны қалыңдығы бойымен
тараған кернеулер, ал жазықтық деп - шыны лентасының жазықтығы
бойынша тараған кернеулерді айтады. Жазықтықты кернеулер лентаның
біртектілігі мен сапасына әсер етеді. Қырлы кернеулер кез келген өлшемдегі
және қалыңдықтағы шыныларда кездеседі. Қырлы кернеулердің белгіленген
өлшемдері негізінде табақ шынының температуралық қисығы мен күйдіру
пешінің ұзындығы анықталады.
Күйдіру режимі шынының құрамы, қасиеті, өлшемі мен бұйымның
қалыңдығына тікелей байланысты. Оны анықтау үшін, режимнің екі шеткі
нүктесін тауып, қалдық кернеулердің пайда болу және релаксация аралығын
анықтайды. Бұл екі шеткі нүкте шыны тұтқырлығының мәндерімен тәуелді,
1012Па*с - күйдірудің жоғарғы температурасы (КЖТ) мен 1014 Па*с -
күйдірудің төменгі температурасы (КТТ).
Күйдіру режимі қалдық кернеулердің қажетті мәндерін
қамтамасыздандыру
керек. Ол мәндерді екі реттік сәуленің сынуы
көрсеткіштерімен анықтауға болады (10 нмсм 1мм шыны қалыңдығына).
Қалдық кернеулердің белгіленген мәндеріне жету үшін, шыны жауапты
күйдіру температураларының аралығында баяу салқындатылады.
Жазық шыныны күйдіру режимі үш сатыдан тұрады:
- КЖТ дейінгі алғашқы салқындату (600(610)-570оС);
- жауапты күйдіру - КТТ дейінгі баяу салқындату (570-510оС);
- жылдам салқындату (510-60оС).
Балқыма ваннасынан шыны лентасы күйдіру пешіне (лер) барады.
Күйдіру пеші шыны лентасын тасымалдау және белгіленген режим бойынша
(600оС температурадан 50оС температураға дейін) бірқалыпты салқындату
үшін арналған. Күйдіру процесі шыны лентасын өндірудің технологиялық
процесінің ажыратылмас бөлігі болып саналады және шыны лента сапасын
анықтайды.
Флоат-шыныны күйдіру үшін ауаның мәжбүрлік циркуляциясы мен
лентаны 250оС температурасынан төмен интенсивті салқындатуы бар күйдіру
пештерін қолданады.
Күйдіру пешінің туннелі болат табақтарынан жасалған бөлек
секциялардан құралады. Секциялар өзара болттар арқылы жалғанған.
Туннельдің ішкі каркасы қызуға берік болаттан жасалған. Пешті
жылуоқшаулау үшін каолин немесе минералды мақтаны (жұмыс
температурасы 750оС-ге дейін) қолданады, оның көмегімен сыртқы және ішкі
металл қаптамаларының арасын толтырады.
Шыны лентасын тасымалдау жүйесі металдық және асбестті валдардан
тұрады. Жауапты күйдіру зонасында отқа шыдамды материалдардан жасалған
валдарды орнатады. Лентаны тасымалдау жүйесі рольгангтің кейбір
бөліктерінің синхронды қозғалысын бүкіл диапазон бойында
қамтамасыздандыру керек.
Лентаны салқындату муфельді және ауа-беру жүйелерімен жүзеге
асады.
Электрқыздыру жүйесі пешті іске қосу алдында жылытып, күйдіру пеші
бойында термиялық режимді сақтап тұрады.
Күйдіру пешінің температурасы:
- 1-ші зонада 590+20оС, 8-ші зонада
360+20оС (өндірілген шыны
қалыңдығына байланысты).
Автоматтандыру және өлшегіш пункттердің жүйесі пеш зоналарындағы
температура бақылауы мен шыны лентасының тасымалдау жылдамдығын
қадағалап тұрады.
Күйдіру пеші аккумулятор батареяларынан қоректенуге автоматты жүйе
арқылы көшеді.
Шыны лентасының астыңғы бетін әр түрлі зақымданудан қорғау үшін:
- күйдіру пешінің бас жағынан күкіртті газды жіберу;
- конвейер валдарынан дросс жинақтауларын шешу үшін графит
қондырғыларн орнату;
- валдарды мезгілді түрде қондырғыдан алып, сырт жағын тегістеу.
2 тарау. Шыны балқыту ванна пешінің есептелуі
Шихтадан өңдеуге жарамды шыны массасын алу процесі, шыны
балқыту пештерінде жүзеге асады. Бұл пештер материалды өңдеуге қажетті
температуралық жағдайлар мен жылу ағындарымен қамтамасыз етеді.
Силикат өндірісіндегі пештер мен кептіргіштерде шынымассасын күйдіру,
пісіру және балқытумен байланысты күрделі процесстер іске асады.
Сондықтан силикат өндірісіндегі ғылыми-техникалық даму сұрақтары пеш
конструкциялары мен жылулық жұмыстарымен тығыз байланысты.
Өндірістік пеш кез келген жылулық агрегат сияқты келесідей
сипатталады: электрпештерінің электр энергиясы немесе отын жағу
салдарынан жылу энергиясын алып материалға береді. Осы себептен
энергияны қабылдаған дене жылулық өңдеуге түседі. Пештегі негізгі
жылутехникалық процесстер: жұмыс кеңістігінде көбіне бір мезгілде өтетін,
отын жағу және жылуберу процесстері. Осыған қоса газ қозғалысына қажетті
жағдай жасау үлкен рөлге ие.
Ванна пешінің қалыпты жұмыс істеу шарты - жылу режимінің
қалыптылығын қатаң қадағалау, сол кезде ғана шынымасса ағындары
бірқалыптылықты сақтап, интенсивтіліктерін өзгертпейді.
Шыныны балқыту үздіксіз, регенеративті шыны пісіру ванна пешінде
өтеді. Оттық алауы көлденең бағытталып, Газли кең орнындағы табиғи
газымен жұмыс жасайды. Ванна шихтаны тастайтын екі тиеуші қалталарымен
және екі бассейнмен жабдықталған.
Шыны пісіру
пешінің жылутехникалық есептеулерінің бастапқы
мәндері:
- пеш түрі - алауы көлденең бағытталған регенеративті;
- өндірулігі - 250 ттәул;
- пісіру бассейннің ауданы - 400 м2.
Бассейн габариттері:
ұзындығы - 44680 мм,
еңі - 8950 мм,
тереңдігі - 1180 мм,
Кесте 2.1 - Жағылатын табиғи газдың химиялық құрамы
*
Отынның жану жылуы - 36,9 МДжм3;
2.1 Табиғи газ жануын есептеу
Есептеу отын жануына қажетті ауа мөлшерін, жану температурасын,
жану өнімдерінің мөлшерін анықтау үшін жүргізіледі.
Өндірісте қолданылатын Газли кең орнының құрғақ газ құрамы
1 кестеде берілген.
Газ
α=1,05...1,2-ге тең ауаның артықтық еселеуішімен жағылады.
Отын жағуға жұмсалатын ауа 1000оС температураға дейін қыздырылады.
Газдағы ылғал құрамын 1,0% деп қабылдаймыз. Құрғақ газ құрамын ылғалды
жұмыс газына ауыстырып, қайта есептейміз.
Кесте 2.2 - Ылғалды жұмыс газ құрамы
Газдың жану жылуын табамыз, кДжнм3:
Qн= 358,2∙СН4+637,5∙С2Н6+912,5∙С3Н8+118 6,5∙С4Н10+1460,8∙С5Н12,
(2.1) Компоненттер құрамы, % (масса бойынша)
СН4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
N2
СО2
Н2О
92,07
3,069
0,693
0,594
2,475
0,099
1,0
Компоненттер
СН4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
СО2
N2
%
93,0
3,1
0,7
0,6
0,1
2,5
мұңдағы СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5Н12 - газдардың пайыздық
мөлшерлері;
Qн=358,2∙92,07+637,5∙3,069+912,5∙0, 693+1186,5∙0,594=36273,105.
Теориялық қажетті құрғақ газ мөлшерін анықтаймыз, нм3нм3:
L0=0,0476(2∙СН4+3,5∙С2Н6+5∙С3Н8+6,5 ∙ С4Н10+8 С5Н12),
(2.2)
L0=0,0476(2∙92,07+3,5∙3,069+5∙0,693 +6,5∙0,594)=9,625.
Атмосфералық ауа ылғалдылығын d=10 гкг құрғақ ауа мөлшерінде
қабылдаймыз.
Теориялық қажетті атмосфералық ауа мөлшерін
(ылғалдылықты ескере отырып) табамыз, нм3нм3:
L0'=1,016∙L0=1,016∙9,625=9,779.
α=1,05 болған кездегі қажетті ауа мөлшері, нм3нм3:
-құрғақ ауа: Lα=1,05∙9,625=10,1;
-атмосфералық ауа: Lα'=1,05 ∙9,779=10,267.
Жану өнімдерінің құрамы мен мөлшері α=1,05, нм3нм3 кезде:
VCO2=0,01(СО2+СН4+2∙С2Н6+3∙С3Н8+4∙С 4Н10+5С5Н12)=
0,01(0,1+92,07+2∙3,069+3∙0,693+4∙0, 594)=1,028;
VH2O=0,01(2∙СН4+3∙С2Н6+4∙С3Н8+5∙С4Н 10+6С5Н12+Н2О+0,16d∙Lα)=
=0,01(2∙92,07+3∙3,069+4∙0,693+5∙0,5 94+1+0,16∙10∙10,1)=2,162;
VN2=0,79∙Lα+0,01∙N2=0,79∙10,1+0,01∙ 2,5=8,004;
VО2 =0,21(α-1)∙L0=0,21(1,05-1)∙9,625=0, 101.
(2.3)
Жану өнімдерінің жалпы мөлшері, нм3нм3:
Vα=1,028+2,162+8,004+0,101=11,295.
Жану өнімдерінің проценттік мөлшері:
СО2 =1,028∙10011,295=9,1%;
N2=8,004∙10011,295=70,86%;
Н2О=2,162∙10011,295=19,14%;
О2=0,101∙10011,295=0,894%.
α=1,05
кездегі
100
нм3 газ
жануының
материалдық
балансын
құрастырамыз.
Кесте 2.3 ─ Жану процессінің материалдық балансы Кіріс
Шығыс
Кіріс бабы
Кг
Шығыс бабы
Кг
Табиғи газ:
Жану өнімдері:
СН4=92,07∙0,7168
65,996
СО2=1,028∙100∙1,97
203,22
С2Н6= 3,069∙1,356
4,162
Н2О=2,162∙100∙0,804
173,82
С3Н8=0,693∙2,0037
1,388
N2=8,004∙100∙1,251
1001,3
С4Н10=0,594∙2,7
1,604
О2=0,101∙100∙1,429
14,43
N2=2,5∙1,2505
3,126
Н2О=1,0∙0,804
0,804
Ауа :
О2=202,2∙1,05∙1,429
303,39
N2=202,2∙1,05∙1,251∙3,762
999,2
Н2О=0,16∙10∙10,1∙0,804
12,99
Жалпы:
1392,65
Жалпы:
1392,77
Баланс үйлеспеушілігі: (1392,77-1392,65) 1392,77 ·100=0,009%.
Отынның жану температурасын анықтаймыз. Ол үшін алдымен,
шығынсыз жылубөлінуді ескеретін, теориялық температураны, содан кейін
практикалық жағдайларға жақын нақты температураны табамыз
i-t диаграммасы арқылы атмосфералық ауаның қызу жылуын
анықтаймыз: iауа=1728,4 кДжнм3.
Онда:
iжал=(Qн+Lα∙iауа)Vα=(36273,1+9,62 5∙1728,4)11,295=4684,28 кДжнм3 .
i-t диаграммасы арқылы α=1,05 еселеуішіндегі жану температурасын
табамыз, ол 2425 0С- ге тең. ηn=0,8 еселеуішіндегі нақты жану температурасын
анықтаймыз.
Есептік энтальпия келесіге тең болады:
iжал=iжал∙ηn=4684,28 ∙0,8=3747,42 кДжнм3.
i-t диаграммасы көмегімен α=1,05 кезіндеге нақты жану температурасын
табамыз: tж=2150 0С.
2.2 Пештің жылулық балансы
Пештің жылулық балансы деп - агрегаттың жұмыс уақыты кезінде
шыққан жылуды, технологиялық процесстерге және қоршаған ортаға кеткен
жылумен теңестіру.
2.2.1 Жылу кірісі
Отын жануының жылуы:
Отын жануының жылуы келесі формуламен есептелінеді, кВт:
Qж=Qнр∙В,
мұндағы В - отын шығыны, кгс;
Qнр - отын жануының жылуы, кДжнм3;
Qж=36273,105∙В.
Қыздырылған ауамен келген жылу:
Qауа=Lα∙iауа∙В, кВт,
(2.4)
(2.5)
(2.6)
мұндағы Lα- отын жануына қажетті ауа мөлшері, нм3нм3;
iауа- ауа энтальпиясы, кДжнм3 (температураға байланысты);
Qауа=10,1·1728,4∙В=17456,84∙В кВт.
2.2.2 Жылу шығыны
Шыны түзілу процесіне жұмсалған жылу шығынын есептеуге шыны
түзілуінің жылулық эффектісі, шыны массасының жылуы, дегазация
өнімдерінің қызу жылуы мен шыны балқуының жылуы кіреді:
qx=qc+qм+qпл+qгаз , кДжкг.
(2.7)
Кесте 2.4 ─ Шихта құрамы
Шихта ылғалдылығы - 4%.
Шыны түзілу процесіне жұмсалған жалпы жылу шығыны, кДжкг
шынымасса:
qх= 325,714+1909,044+315,121+457,872=30 07,751 кДжкг.шыны.
Материалды қыздыру кезінде химиялық реакцияларға жұмсалған
жылу:
Qxим=qx∙Gx , кВт,
мұндағы Gx - шихта мөлшері, 250 ттәул.·1,15=287,5 ттәул
шыны сынығы); Gх= 287,5 ттәул·1000:(24·60·60)=3,32 кгс;
Qх=3007,751 ∙3,32=10008,43 кВт.
Жану өнімдерімен кеткен жылу шығыны:
(2.8)
(15%
Qтүт=Vтүт∙iтүт, кВт, ,
мұндағы Vтүт- пештің жұмыс ортасынан кеткен
көлемі, нм3с;
(2.9)
жану өнімдерінің
Vтүт=Vα∙В=11,295В.
iтүт- шығар газдар температурасындағы жану өнімдерінің энтальпиясы
кДжнм3, iтүт= Стүт ∙tтүт=1855,3 , tш.г.=1200 0С; Компоненттер құрамы, % (масса бойынша)
Құм
Доломит
Дала шпаты
Сода
Натрий сульфаты
Әктас
Жалпы
55,91
9,45
5,68
14,64
5,3
9,02
100
Qтүт=11,295В∙1855,3=20955,6В кВт.
Толық жанбау салдарынан жылу шығыны:
Толық жанбау салдарынан болған шығынды, кіріс жылуының 2%-ы деп
қабылдаймыз:
Qтол=53729,945·В∙0,02=1047,599В кВт. ,
(2.10)
Пеш қабырғалары арқылы кеткен жылу шығыны:
Көп қабатты қабырға арқылы бір ортадан (tгаз температурасымен) екінші
ортаға (tқ.о. температурасымен) берілген жылу ағыны келесі формуламен
анықталады, кВт:
Qқаб=0,001(tгаз-tқ.о.)∙F(1α1+S1λ 1+S2λ2+1α2) ,
(2.11)
мұңдағы α1 - газдан қабырғаға берілген жылуберу еселеуіші, Втм2∙град;
α2 - қабырғадан қоршаған ортаға берілген жылуберу еселеуіші,
2
S1λ1, S2λ2 - көп қабатты қабырғаның жылулық кедергілері;
S - қабат қалыңдығы, м;
λ - материал қабатының жылуөткізгіштік еселеуіші, Втм∙град;
F - жылуберу ауданы, м2.
Жылуберу аудандарын есептейміз, м2:
Fтүп=44,68∙8,95=400,
Fкумбез=44,68 ∙5=223,4,
Fалау кеңістігінің қабырғасы =44,68∙1,6=71,5,
Fванна қабырғасы=44,68∙1,6=52,7.
Ванна қабырғалары:
Бакор қалыңдығы δб=380 мм;
Оқшаулағыш: алюмохромфосфатты газобетон М600 - 120 мм;
керамовермикулит - 100 мм:
α2=2,6(70-40)14+(5,7∙0,8[((343)10 0)4-313)100)4])(70-40)=12,53;
λ1(бакор)=1,3 Втм2∙град;
λ2(алюмохромфосфатты газобетон М600)=0,163+0,00028·1370=0,547;
λ3(керамовермикулит)=0,085+0,00021· 960=0,287.
Qқаб=38(0,01+0,292+0,219+0,348+0,0 79)= 40,1·2=80,2 кВт.Втм ∙град;
Алау кеңістігінің қабырғаларынан кеткен жылу шығыны:
Бакор қалыңдығы δб=250 мм;
Оқшаулағыш: алюмохромфосфатты газобетон М600 - 120 мм;
керамовермикулит - 60 мм;
α2=2,6(60-40)14+(5,7∙0,8[((333)10 0)4-(313)100)4])(60-40)=11,7,
λ1(бакор)=1,3 Втм2∙град;
λ2(алюмохромфосфатный газобетон М600)=0,163+0,00028·1340=0,538;
λ3(керамовермикулит)=0,085+0,00021· 790=0,251.
Qқаб=105,82(0,01+0,192+0,223+0,239 +0,085) =141,3 кВт.
Пеш күмбезі арқылы кеткен жылу шығыны:
Бакор қалыңдығы δб=400 мм
Динас - 450 мм.
α2=2,6(235-80)14+(5,7∙0,8[((508)1 00)4-(353)100)4])(235-80)=24,19,
λ1(динас)=1,07+0,00093·1550=2,51;
λ2(бакор)=1,3 Втм2∙град;
Qкүмбез=330,6(0,01+0,179+0,307+0,0 41)=614 кВт.
Пеш түбі арқылы кеткен жылу шығыны:
Ванна түбі: бакор қалыңдығы δб=280 мм, λб=3,1 Втм∙град;
шамот δш=400 мм;
алюмохромфосфатты газобетон δш=100 мм.
α2=2,6(45-35)14+(5,7∙0,8[((318)10 0)4-(308)100)4])(45-35)=10,19
λ1(бакор)=1,3 Втм∙град;
λ2(шамот)=0,61+0,00018·1050=0,799;
λ3(алюмохромфосфатты газобетон М44)=0,093+0,0003·300=0,183.
Qтүп=592(0,01+0,09+0,50+0,0546+0,0 98)= 786 кВт.
Пеш қабырғалары арқылы кеткен жалпы жылу шығыны:
∑Qкл=80,2+141,3+614+786=1621,5 кВт.
Сәулелену арқылы кеткен жылу шығыны:
Qсәул=0,0057∙[(Тп100)4-(Тқ.о.100) 4]∙F∙φ ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
В данном дипломном проекте проанализирован процесс переработки
двухкомпонентной шихты в энерготехнологической циклонной камере на
примере стекольной промышленности. Произведены теплотехнические
расчеты отражательной стекольной печи и циклонной плавильной камеры.
Предоставлена технологическая схема циклонной плавильной камеры.
Рассмотрены экономические показатели проекта и требуемые расходы на его
осуществления. Рассчитаны выбросы твердых частиц выходящих из дымовой
трубы стекольной печи в окружающую среду.
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобада шыны өнеркәсібі мысалы ретінде, циклонды
энерготехнологиялық камерада екікомпонентті шихтаны қайта өңдеу
процесіне талдау жасалды. Шыны балқыту пеші мен циклонды балқыту
камерасының жылутехникалық есептеулері жүргізілді. Циклонды балқыту
камерасының технологиялық сұлбасы ұсынылды. Жобаның экономикалық
көрсеткіштері мен оны жүзеге асыру үшін жұмсалатын шығындар
қарастырылды. Шыны балқыту пешінің түтін мұржасынан шығатын зиянды
заттектердің мөлшері есептелді.
Annotation
In this thesis project analyzed the processing of a two-component blend in
energy- technological cyclone chamber for example, the glass industry. Produced
thermo technical calculation reflective glass furnaces and cyclone melting chamber.
Provided technological scheme of the cyclone melting chamber. Examined the
economic performance of the project and cost required for its implementation.
Calculated particulate emissions emanating from the chimney of the glass in the
furnace environment.
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1 тарау. Жазық шыны өндіру технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Шыны балқыту үшiн пайдаланылатын шикiзат материалдары ... ... ..
Шихта дайындаудың технологиялық схемасы ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Шыны балқыту ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Металл балқымасы бетінде табақ шыныны формалау процесі ... ... ..
Жазық шыныны күйдіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2 тарау. Шыны балқыту ванна пешінің есептелуі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
2.1
2.2
Табиғи газ жануын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Пештің жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2.1 Жылу кірісі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2.2 Жылу шығыны ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.2.3 Жылу балансының теңдеуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3 тарау. Екі компонентті шихтаны циклонды процесте қайта өңдеу ... ..
3.1
3.2
3.3
Циклонды процестердің энерготехнологиялық артықшылықтары ...
Циклонды шыны балқыту пеші ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Циклонды камераны есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.3.1 Сепарация аймағын жылулық есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.3.2 Қабыршақ зонасын жылулық есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.3.3 Циклонды камераның жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.4
КУ-60-2 типті пайдаға асырғыш қазанды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ..
3.4.1 Пайдаға асырғыш қазанның жылулық балансы мен бу өндірулігі ... .
3.5
Циклонды балқыту процесінің негізгі көрсеткіштері ... ... ... ... ... .. ...
4 тарау. Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.1
4.2
Өнеркәсіптің жұмыс тәртібі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қаржылық жоспар ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.2.1 Энерготехнологиялық циклонды камераны орнату үшін жұмсалатын
капиталдық шығындар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.2.2 Циклонды камераны эксплуатациялауға кеткен шығындар ... ... ... ...
4.2.3 Циклонды камераны орнатудың экономикалық тиімділігін есептеу..
5 тарау. Өмір тірішілік қауіпсіздігі бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ..
5.1
Атмосфера ластануының деңгейi бойынша кәсiпорын ауданының
орналасу сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.1 Атмосфераға шағарылатын ластағыш заттар көздерінің сипаттамасы
5.1.2 Жерге жақын ластағыш заттектердің концентрциясын анықтау және
сараптау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.3 Азот диоксидінің концентрациясын анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.4 Азот оксидінің концентрациясын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.1.5 Көміртек оксидінің концентрациясын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.6 Қатты бөлшектер концентрациясын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.1.7 Жерге жақын әрбір зияды заттектердің максимал шоғырлану мәндерін
См (мгм) шекті-рауалы концентрацияларымен салыстыру (ШРКм.р) ... ... ...
5.2
Өртке қарсы қолданылатын шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.2.1 Өндірістегі өрт қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.2.2 Өндіріс қондырғыларын орнату ережелері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
5.2.3 Өндірістік процестердің қауіпсіздігін бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Кіріспе
Шыны - құрылыс өнеркәсібінде және тұрмыста кеңінен қолданылатын
материалдардың бірі. Әр түрлі қолданыстағы шыны бұйымдарына жылдан
жылға өсіп бара жатқан сұраныс, шыны жасау өнеркәсіптерін өнім шығару
мөлшерлерін арттыра отырып, сонымен қатар олардың сапа деңгейін
түсірмеуге итермелейді.
Шыны өндірісіндегі ғылыми-техникалық прогресс, оның эффективті
қолдану аймағын бірталай кеңейтті. Соңғы жылдары, шыны жасау
техникасында айтарлықтай өзгерістер болып өтті. Өндірудің жаңа әдістері мен
қолданылып жүрген технологиялық процестерді жетілдіру тәсілдері пайда
болып, шыны қолданудың жаңа аймақтары ашыла бастады. Өнімнің
химиялық құрамын өзгертіп, шынының түр-түрі жасалынатын болды.
Практикаға кеңінен математикалық болжау әдістері мен шыны жасау процесін
автоматты реттеу операциялары енгізілуде.
Соңғы кездердегі шыны техникасының үздік табыстарына, әрине
қалайы балқымасында өңделетін шыны өндірісін жатқызуға болады. Оның
негізінде жасалған шыны түрлері ғылым мен техниканың кез келген аймғында
сұранысқа ие. Қазіргі кезде шыны құрылыс саласындағы конструкциялық
мәселелерді шешетін, баға жетпес материалға айналды.
Кез келген өндірістің негізгі көрсеткіштері болып келетін, өнімнің
сапасы мен өнеркәсіп жұмсайтын энергетикалық ресурс шығындарының
азаюы үлкен мәнге ие. Сондықтан бұл көрсеткіштерді жақсарту, қалай
болғанда да өнеркәсіптің нарық талаптарына сай болуын, ғылыми-техникалық
прогрестен қалмауын, ресурстардың барлық түрін үнемдеуін
қамтамасыздандырады.
Бүгінгі күнге қарағанда, шыны балқыту өндірісінде табиғи газбен
жұмыс жасайтын, шағылдырғыш ванна пештері қолданылады. Оларда шихта
арнайы қалта арқылы бөліктеп енгізіліп, шыны қабаттап, баяу балқиды. Сол
себептен шыны балқытудың мұндай әдісі, отын шығынының артуына әкеледі,
және де ванна пештерінің өлшемдері үлкен болғандықтан эксплуатацияда
біршама қиындықтар туғызады. Демек, конструктивті және энергетикалық
өзгерістерді енгізе отырып, бұл технологиялық процесті жетілдіру
мүмкіншіліктері бар. Өткен ғасырдың екінші жартысында шихта балқытудың
бірнеше балама тәсілдері ұсынылды, бірақ олардың көбі технологиялық
себептердің салдарынан іске аса алмады.
Шыны балқыту процесін жақсарту үшін циклонды балқыту камерасын
қолдануға болады. Бұл энерготехнологиялық қондырғы әлі де кең қолданыс
таба алмады, бірақ тәжірибелік және кейбір өндірістегі үлгілердің
көрсеткіштері мен теориялық есептеулер циклонды балқыту камерасының
үлкен мүмкіншіліктерін көрсетуде.
Шихтаны термиялық қайта өңдеудің циклонды әдісінің негізгі
артықшылығы - циклонды камерадағы жылумаңызалмасу процестерінің
үлкен интенсивтілігінде. Циклонды балқыту камерасының өзі қондырғының
негізгі элементі болып табылады, онда технологиялық процестің барлығы
немесе үлкен бөлігі өтеді. Циклонды камераның қабырғалары әдетте
салқындатылатын гарниссажды беттер түрінде орындалады, оны көбіне
табиғи циркуляциясы бар буландырғыш салқындату жүйесіне қосады. Отын
мен жану үшін қажетті ауаның (біріншілік) қоспасы циклонды камераға
жоғары жылдамдықпен ішкі қабырғаларға тангенциалды саптамалар арқылы
беріледі. Соның салдарынан камерада газ ағынының арнайы аэродинамикалық
құрылымы пайда болады. Жоғары дисперсті материал циклонға қалған ауа
(екіншілік) мөлшерімен бірге беріледі. Камера кеңістігенде газ құйынымен
ілескен материал бөлшектері ортадан тепкіш күштердің әсерінен циклон
қабырғаларына лақтырылады. Бөлшектердің негізгі мөлшері камера
қабырғасына жетіп, ағып жатқан қабыршаққа жабысады.
Салыстырмалы жылдамдықтың артуы, материал бетінің жетік болуы,
газдардың жоғары температурасы бөлшектердің камера кеңістігіндегі
қозғалысы мен ағып жатқан балқыма қабыршақ кезіндегі интенсивті
жылмаңызалмасуын қамтамасыз етеді.
Балқыма камерадан кейін шағылдырғыш пештің бассейніне ағып түседі,
онда шыны массасының мөлдірлеу және гомогендеу процестері өтеді.
Циклоды камерадан шыққан газдардың құрамында балқымаған бөлшектер
болады, олар әкетіндіні құрайды. Әкетінді технологиялық өнімнің аз бөлігінің
жоғалуын, жылу қабылдау жүйелерінің тозуын және қоршаған ортаның
ластануын туғызу мүмкін.
Дипломдық жобаның негізгі мақсаты болып, шыны өндірісі мысалы
ретінде, екі компонентті шихтаның қайта өңдеу процесін қарастырып, екі
әдістің технико-экономикалық көрсеткіштерін салыстыру. Шыны өндірісі
технологиясында циклонды балқыту камерасынын қолдану жөнділігін
анықтау. Циклонды камера мен оны орнатуға кететін шығынды есептеп,
уақыт өтімділігін табу.
1 тарау. Жазық шыны өндіру технологиясы
Жазық шыны деп - тегіс түрде өңделіп, ұзындығы мен еңіне қарағанда
қалыңдығы аз болып келетін шыныны айтады. Оны күннің көзін өткізетін
құрылыс материалдарын шынылау, терезе ойығы мен есік орнына орнату,
шамдар мен витриналарда, шыны пакеттерін өңдіруде және т.б. құрылыс
мақсаттары үшін қолданады.
Жазық шынылардың құрамына бірталай талаптар орнатылған:
1. балқу процесінің жоғары жылдамдығы;
2. формалаудың жоғары жылдамдығын қамтамасыздандыру үшін, қатаю
жылдамдығының оптималды болуы;
3. кристалдану температурасы формалау температурасынан төмен
болуы;
4. балқыманың кристалдануға төмен бейімділігі;
5. шыныға қажетті физика-механикалық қасиеттері мен химиялық
біртектілігін беру.
Жазық шыны өндiрiсi үшiн, шихтаны пайдаланады. Шихта дегеніміз -
өнім құрамындағы шикізат материалдарының мөлшерленген қоспасы. Дұрыс
әзiрленген шихтаны алу үшін, негiзгi шарттар: байытылған және дайындалған
материалдарды қолдану, шикiзат материалдарынның мөлшерін рецепт
бойынша дәл есептеу, толық бiртектiлiк, материалдарды мұқият араластыру
және пеш кеңістігіне жылдам жеткізу.
Шихтаға негiзгi талап - бiртектiлiктiң жоғары дәрежесi, ол шыны
балқыту процесiн жеңілдетіп, дайын шыны бетіндегі кемiстiктерді жояды.
Шихта бiртектiлiгiн қамтамасыз ету үшiн оның ылғалдылығы мен шикi зат
материалдарының түйiршiктiк құрамын қатаң қадағалау қажет. Шикiзат
материалдарының түйіршіктері белгiлi өлшем шамасында болуы керек,
өйткенi олардың бiрқалыпты балқуы соған тікелей байланысты.
Компоненттерінің түйіршіктері бiрдей өлшемде болған жағдай да, түйіршіктер
үлкейген сайын шихтаның ыдырауы ұзағырақ өтеді. Шихта құрамындағы
ылғалдылық оның бiртектiлiгiне қолайлы әсер етедi. Суды көбіне
араластырғышқа тiкелей немесе құмды өлшеген кезде қосады. Ылғалдылық
3- 5% шегiнде болуы тиiс. Шыны балқыту процесі кезінде шихтаның булануы
жүреді. Шихта булануын шамамен 17% деп алсақ, тиiсiнше булану еселiгi
0,83- ке тең болады.
Шихтаны белгілі температура шамасына дейін қыздырылған пешке
тиеп, одан балқыған шыны массасын алады, шыны массасы қажеттi
бiртектiлiкке жеткенге шейін, оны біраз уақыт пеш кеңістігінде ұстап тұрады.
Содан кейін балқытпа температурасын төмендетеді. Бұл оның
тұтқырлығын арттырып, шыны лентасын формалауға мүмкiндiк бередi.
Шыны лентасын формалағаннан кейін, оны баяу жүргiзiлетiн термиялық
өңдеуге жібереді, басқаша айтқанда, күйдіреді. Процесстің ақырғы шегінде
дайын өнімді қажет өлшемдерге кесіп, шыныны бумаларға орап қояды.
Сурет 1.1 - Шыны өндіру технологиясы
1.1 Шыны балқыту үшiн пайдаланылатын шикiзат материалдары
Шыны өндiрiсiнде қолданылатын шикiзат материалдарын шартты түрде
негiзгi және көмекшi болып бөледi. Шихтаны дайындау үшiн
Саратовстройстекло ААҚ келесi шикiзат материалдарын пайдаланады: құм,
кальций карбонаты, доломит, дала шпаты, сода, натрий сульфаты, көмiр.
Жазық шыны өндiрiсi үшiн негiзгi шикiзат материалдарына: кварцты
құм, сода, доломит, дала шпаты, кальций карбонаты; ал көмекшi шикiзат
материалдарына: натрий сульфаты, көмiрдi жатқызамыз.
SiO2 - барлық силикат шыныларының басты құрама бөлiгі. SiO2 шыны
массасының тұтқырлығын жоғарлатып, механикалық және химиялық
қасиеттерді жаксартады, шынының қиын балқуын арттырады және оның
гомогенизациясын қиындатады, сыну көрсеткiшін төмендетеді, сызықтық
кеңеюдің температуралық коэффициентi мен тығыздықты азайтады, жылуға
шыдамдылықты жоғарылатады, кристалдануға бейімділік артады. SiO2-нi
енгiзу үшiн кварцты құмды пайдаланады.
Na2О натрий оксидi кремнеземмен қатар шыны құрамының ең маңызды
бөлiгі болып табылады. Na2О шыны түзілу процесін тездетедi, балқу
температурасы мен шыны тұтқырлығын төмендетедi, тазарту процесiн
жеңiлдетедi. Сонымен бiрге, Na2О сызықтық кеңеюдің тығыздығы мен
температуралық коэффициентін жоғарлатып, химиялық төзiмдiлiкті және
шынының микроқаттылығын азайтады. Келесі шикiзат материалдары арқылы,
шыны құрамына Na2О енгiзiледі, сода (МЕСТ 5100 -85) (Na2СО3 ) және
натрий сульфат (ТУ 21 -249-00204168-92) (Na2SO4 ).
Магний оксидің (MgO) шыны құрамына доломитпен (МЕСТ 23672 -79)
(MgCO3
x CaCO3) бірге енгiзедi. МgО шыны массасының балқу
температурасын және 6% - ға дейінгі концентрациядағы кристалдану
икемділігін азайтып, беттiк керiлiстi жоғарлатады. Шыны құрамында магний
оксиді 2% -дан астам болса, балқу және мөлдірлеу уақыты артады. Судың
әрекетiне шыны орнықтылығы бiршама төмендейдi. Сызықтық кеңеюдің
температуралық коэффициентi жоғарлайды.
Кальций оксидін (CaO) қоспаға кальций карбонаттың (ТУ 113 -08-667-
98) (CaCO3) көмегімен енгiзедi. СаО балқу температурасы мен тұтқырлықты
төмендетедi, механикалық және химиялық қасиеттерді жақсартады, бiрақ
тығыздықты жоғарлатып, кристалдануға икемділіктi күшейтедi.
Алюминий оксидiң Al2O3 дала шпатымен (ТУ 5726 -036-00193861-96)
(K2O x Na2O x Al2O3 x 6SiO2 ) бірге шыны құрамына енгiзедi. Al2O3 балқу
температурасын, тұтқырлықты, беттiк керiлiсті және жұмсарту
температурасын жоғарлатады, шыны массасының пiсiруiн және оның
гомогенизациясын нашарлатады, химиялық тұрақтылық артып, механикалық
қасиеттер және жылу өткiзгiштiк жаксарады, сызықтық кеңеюдің
температуралық еселеуішi және балқытпаның интенсивтілігі азаяды,
шынының кристалдануға бейiмдiлiгі төмендейдi.
Шыны балқыту үшін кварц құм түйіршіктерінің қолайлы мөлшері 0,1-
0,4 мм. МЕСТ 22551-77 талаптарына сәйкес, мөлшері 0,8 мм-ден астам
түйіршіктердің құрамы байытылған шыны құмдарында 0,5%-дан, ал табиғи
құмдарда 5%-дан аспау керек.
Доломит үшін гранулометриялық құрамның келесі талаптары
орнатылған: 0,6-1,0 мм 5%-дан артық емес; 0,1 мм 10%-дан артық емес. Дала
шпаты үшін: 0,7-0,8 мм 5%-дан артық емес; 0,06 мм 5%-дан артық емес. Егер
шикізат материалдар түйіршіктерінің мөлшері 0,8 мм-ден асса, шыны балқуы
кезінде кейбір жерлері піспей қалуы мүмкін. Себебі үлкен түйіршіктер баяу
және қиын балқиды.
Саратовстройстекло ААҚ-да келесі химиялық құрамды шыны
шығарады:
Кесте 1.1 - Шынының химиялық құрамы Компонент
SiO2
Al2O3
СаО
MgO
Na2O
Fe2O3
SО3
%
72,7
1,0
8,8
3,7
13,3
0,1
0,4
1.2 Шихта дайындаудың технологиялық схемасы
Шихта компоненттерін мөлшерлеу
↓
Араластырғышқа тасымалдау
↓
Ылғалдау және шихта компоненттерін араластыру
↓
Араластырғыштан түсіру
↓
Дайын шихтаны жинақтаушы бункерге тасымалдау
↓
Шихтаны ванна пештерінің тиеуші қалталарына тасымалдау
↓
Шыны сынықтарын шихтаға мөлшерлеу
↓
Шихта-шыны сынықтары қоспасын тиеуші қалталарға жіберу
↓
Шихтаны араластыру және тасымалдау
Ленталық конвейер арқылы, бекітілген рецепт бойынша мөлшерленген
шихтаның компоненттері ылғалдану және араластырылу үшін
араластырғышқа жіберіледі. Шихтаны араластыру уақыты - циклограммаға
сәйкес жүреді. Ылғалдау үшiн су құм үстіне беріледі. Су беретін сорғыны
қосу немесе тоқтату циклограммаға сәйкес және шихтаның ылғалдылығымен
анықталып, автоматты түрде іске асады. Араластыру уақыты біткеннен кейін
араластырғыштан жүк түсiріліп, дайын шихта тiзбектi конвейер және элеватор
көмегiмен жинақтауыш -бункерге жіберіледі.
Шихта жинақтаушы - бункерден ленталық конвейер арқылы автоматты
мөлшерленген шыны сынықтары тиеуші қалталарға жіберіледі. Тасымалдау
процесінде шихта металдық қосулардан электромагниттік сепаратор
көмегімен тазартылады. Қоспа жүктеуінiң ырғақтылығы құрылғы арқылы
қадағаланып тұрады.
1.3 Шыны балқыту
Шыныны балқыту үздіксіз, регенеративті шыны пісіру ванна пешінде
өтеді. Оттық алауы көлденең бағытталып, Газли кең орнындағы табиғи газы
жағылады. Пеш келесі меншікті өндірулікте жұмыс жасайды:
- ЛТФ-4 пештің жалпы ауданы 1050 кгм2.
Саратовстройстекло ААҚ шыны балқыту пешінің нақты өндірулігі:
- ЛТФ-4
250 ттәул.
Өндірістегі шыны балқыту пешінің тәуліктік өндірулігі:
Ι - ЛТФ-4: 250 ттәул қалыңдығы 4 мм және 5 мм;
190 ттәул қалыңдығы 3 мм;
160 ттәул қалыңдығы 2,3 мм.
Пештің минималды пайдалану мерзімі - 5 жылдан кем емес. Шыны
балқыту пеші келесідей орындалу керек:
- жоғары сапалы отқа қарсы материалдар қалауын қолдана отырып:
а) пеш түбі - бакор плиткасы жатқызылған көп шамотты бөренелер;
б) бассейн қабырғалары, арка - бакор;
в) аспалы қабырғалар, пеш күмбезі, регенераторлардың үстіңгі жағы - динас;
г) регенераторлар саптамасы - астыңғы 6 қатары шамоттан жасалған, кейін
16-18 қатарлар периклаз-хромитті және 5-6 қатарлар периклаз-шпинелидті
отқа қарсы материалдар.
- пеш бассейнінің сырт жағын оқшаулау;
- шыны балқыту процесін тездету амалдарын қолдана отырып;
- салқындату бассейннің рационалды конструкциясын қолдана отырып
(шыны массаға енгізілген тоңазытқыш).
Пеш конструкциясы жоғарғы және төменгі құрылым болып бөлінеді.
Жоғарғы құрылымға - аспалы қабырғалар мен күмбезі бар бассейн. Пісіру
бассейні мен салқындату бассейнді бөлу үшін тоңазытқыштар мен ағыстар
қолданылады. Өндірістегі пештердің тереңдігі 1180 мм, еңі 5-ші оттыққа дейін
8850мм, 5-ші оттықтан кейін 9050 мм, ұзындығы 44680 мм.
Төменгi құрылыстарға жатады - регенераторлар, камералар, шибер
жүйесі, аудармалық клапандар, шығар газдарды шығару каналы, iргетас және
бағана. Регенератор - жылу шығындарын кемiту үшiн қоданылатын камера,
яғни ыстық шығар газдар регенератор арқылы өтіп, жылуын кірпіш қалауына
береді. Ол өз кезегiнде, кейiн регенератор арқылы өтетiн ауаны қыздырады.
Оттық - отын мен ауаны қабылдап, араластырып, содан кейін қоспаны
жану кеңiстігіне жіберетін құрылғы, сонымен қатар жоғарғы және төменгi
құрылыстарды байланыстыратын элемент. Бұл пештерде 6 жұп оттық
орнатылған. Шихта мен шыны массасын бiр қалыпты қыздыру үшін жалын
бағытын бiр жағынан екінші жаққа әрбір 30 минут сайын аударып тұрады.
Шыны балқыту пеші автоматтандырылған басқару және бақылау
жүйесімен жабдықталған. Шыны балқыту процесі шихта мен шыны
сынықтарын жүктеуден басталады және тиеуші қалта арқылы пешке
жіберіледі. Шыны сынықтары жалпы қоспа мөшерінің 15 -35% құрайды. Пеш
ваннасы бойымен жылжи келе, шихтада жоғары температуралардың әсерінен
әр түрлi процестер жүзеге асады.
Шыны бақыту процесі 5 кезеңнен тұрады:
1. силикат түзілу;
2. шыны түзілу;
3. мөлдірлеу;
4. гомогендеу;
5. салқындау.
Силикат түзілу кезеңі - бұл кезеңде силикаттар және басқа аралық
қосылулар пайда болады, эвтектикалық қоспалар мен тұздардың балқу
себебінен сұйық фаза көріне бастайды. Шихта қызу уақытында біршама
өзгерістерге ұшырайды. Одан ылғал буланады, гидраттар құрғатылады, кейбiр
тұздар ыдырайды. Натрий сульфаты мен кремнезем басқа кристалдық
модификацияларға ауысады. Кварц түйіршіктері полиморфтық өзгеріс кезінде
үлкейіп жарылады.
300-400°С температурасында карбонаттар мен сульфаттар өзара
әрекетке түседі - аралық күрделi қосылулар және сұйық эвтектикалар
түзіледі. Температура жоғарлай келе реакцияға құм және саз топырақты
материалдар түсіп, тұздармен бірге әр түрлі силикаттар түзеді. Осы уақытта
сұйық фаза пайда болып, процесс кенет үдетіледі. Шихтада түзілген
силикаттар мен реакцияға түспеген қоспалар сұйық фазамен бірге тығыз масса
құрайды. Кезең қарапайым құрамды шынылар үшiн 950 - 1150°С -де аяқталады.
Шыны түзілу - бұл сатыда силикат балқымасында кварц құмының
түйіршіктері ыдырайды, сонымен қатар силикаттардың өзара ыдырауы
жүреді. Бұл процестің химиялық және физико-химиялық табиғаты бар. Құм
түйіршіктері сілті материалдарының силикаттарын түзе отырып балқымада
ыдырайды, бірақ құм түйіршігінің айналасында силикаттардың шоғырлануы
себебінен реакция жылдамдығы төмендейді.
Шыны түзілуінің жылдамдығы балқыма тұтқырлығы мен беттік
керіліске байланысты. Жоғары тұтқырлық диффузияны қиындатады, ал беттік
керілістің артуымен құм түйіршіктерінің дымқылданғыштық қасиеті
төмендейді. Кварц түйіршіктерінің ыдырауына олардың гранулометриялық
құрамы, түйіршік пішіні әсер етеді. 1200 - 1250оС температурада шыны түзілу
процесі аяқталып, шыны массасы түгелімен балқып, мөлдір бола бастайды,
тек қана көп көпіршіктердің болуымен сипатталады. Бұл процесс силикат
түзілу процесіне қарағанда баяу өтеді және барлық шыны пісіру уақытының
60 - 70%-ын құрайды. Шыны түзілу процесінің жылдамдығы шыны құрамы
мен температураға тәуелді.
Мөлдірлеу - шыны түзілу процесінің аяқталуынан кейін, шыны
массасын қанықтыратын газдардың шығуымен сипатталады және шыны
балқуының максималды 1560 - 1600оС температураларында өтеді. Газдардың
негізгі шығар көзі - шихта, оның құрамындағы газдар химиялық байланыста
және гидратты ылғал түрінде болады. Силикат және шыны түзілу процестері
кезінде жүрген реакциялар әсерінен газдар пеш атмосферасына шығады, бірақ
көпіршіктердің біраз бөлігі балқымада қалып қояды. Шыны массасының
көпіршіктерден босану жылдамдығы шыны масссасының тұтқырлығымен,
көпіршіктердің мөлшерімен, көпіршіктердегі газ қысымымен анықталады.
Шыны масссасында тек қана үлкен көпіршіктер қалған кезде, жаңа
көпіршіктердің пайда болуын тоқтату үшін температураны төмендетеді. Ал
үлкендері балқымадан төмен температураларда да шыға береді. Осы сатының
аяғында шыны массасы көрінетін газ қосылыстарынан босанады.
Гомогендеу - бұл кезеңде балқыма құрам бойынша орташаланады және
химиялық біркелкі болады. Гомогендеу мен осветление бірдей уақытта және
бірдей температураларда өтеді. Гомогендеу кезінде шыны массасынан газ
көпіршіктерінің бөлінуі, температураның жоғарлауы, тұтқырлықтың
төмендеуі, диффузия мен маңыз алмасу жылдамдықтары артады.
Салқындау - бұл шыны қайнатуының соңғы сатысы. Шыны массасын
формалауға дайындайды, ол үшін температураны 300 - 400оС дейін баяу
түсіреді және шыныны өңдеу үшін қажетті тұтқырлыққа дейін жеткізеді.
Салқындау кезіндегі негізгі талап - температураны, шыны құрамын
және газ ортасының қысымын өзгертпей, тоқтатусыз баяу түсіру. Бұл
талаптарды сақтамау, шыны сапасына үлкен зиян әкелу мүмкін.
Ванна пешінде орналасқан шыны массасында әртүрлі конвекция
ағындары болады. Конвекция ағындарының негізгі екі циклі - бассейннің
бойлық осімен бағытталған шыны массасының үсті және астымен өтетін
ағындар.
Шыныны гомогендеу процесі шыны түзілу және мөлдірлеу
процестерімен қатар жоғары температураларда өтеді. Егер шыны түзілу және
мөлдірлеу кезеңдеріндегі силикат балқымасындағы диффузия процестері
толығырақ өтсе, онда шыны массасы біркелкі болып шығады.
Қарастырылып жатқан шыны құрамының диффузия
жылдамдығы температура мен тұтқырлыққа тәуелді болғандықтан, шыны
массасының химиялық біркелкілігін қамтамасыздандыру үшін, балқу
температурасын жоғарлату жеткілікті шарт болып табылады. Максималды
температураларда жүретін мөлдірлеу процесінің аяқталуынан кейін де,
химиялық гомогендеу процесі тоқтамайды, бірақ инетнесивтілігі бәсеңдейді
және баяу өшеді.
Бассейннің аяқ жағында шыны масса температурасы 1390 - 1400оС
дейін жетеді. Салқындау процесін тездету үшін тоңазытқыш типті бөгет
қондырғыларды қолданады. Оларды шыны массасының 450 мм тереңдігіне
түсіріп, қоспаның температурасын түсіру үшін жұмсайды. Массаның
өндірулікке қарай қозғалысы кезінде, оның баяу салқындауы іске асады.
1.4 Металл балқымасы бетінде жазық шыныны формалау процесі
Металл балқымасы бетінде жазық шыныны формалау әдісі немесе
флоат
-
процесс алғашқы рет өзара бөлек Хил және Хичкок
американдықтарымен 1902 жылы ұсынылды.
Жазық шыныны үздіксіз өндіру әдісінің негізі - реттелген шыны
массасы шыны балқыту пешінен ағыс түрінде балқыған металдың бетіне
төгіліп жайылады, ары қарай жылжи отырып өңделген шыны лентасына
айналады. Шыны лентасының астыңғы беті мен балқыған металдың идеал
тегіс бетімен үйлесуі, сонымен қатар шынының үстіңгі бетін беттік кернеудің
әсерінен оттай жылтыратып өңдеудің арқасында, жазық шыны бетін ерекше
сапалы тегістікке жеткізуге болады.
Металл таңдау критерийлері: металл 600 - 1050оС температурасында
сұйық күйде болу керек; тығыздығы шыны тығыздығынан үлкен болу керек
(2500кгм3 үлкен); 1027оС бу қысымы 13,33 Па-дан кем болу керек.
Бұл талаптарға қалайының (Sn) сипаттамалары сәйкес келеді:
- балқу температурасы - 232оС;
- қайнау температурасы - 2623оС;
- 1050оС-дегі тығыздық - 6500 кгм3;
- 1027 оС-дегі бу қысымы - 0,25 Па.
Шыны лентасын металл балқымасында формалау процесі балқыма
ваннасында жүзеге асады. Бұл жылулық қондырғыға: балқыған металы бар
қабат, қорғаныс қалпына келтіруші атмосфера, шыны массасын беретін және
лентаны балқыма ваннасынан шығаратын қондырғылар жатады.
Шыны балқыту пешінен шыны массасын балқыма ваннасына жеткізу:
ағызатын клапан, ағызатын науа, мөлшерлеуіш және қиюші шиберлер арқылы
жүзеге асады. Қиюші шибер көмегімен шыны массасын балқыма ваннасына
жіберу тоқтатылады. Мөлшерлеуіш шибер арқылы шыны массасын формалау
үшін жіберілу басқарылып отырады.
Ағызатын науа мен каналдардың түбі отқа шыдамды балқыған
материалдардан жасалады, көбінесе бакор қолданылады. Олардың
қызмет мерзімі 3 жылдан кем емес. Шиберлер кварц шынының ұнтақтарынан
құйылып формаланады. Қызмет мерзімдері 3 айдан көп.
Өндіру
каналындағы шыны массасының температурасы: 1095
-
о
Балқыма ваннасынан шығар кездегі температура: 620+5 оС.
Балқыма ваннасы шамот бөренелерінен жасалған отқа төзімді
футеровкаға ие. Отқа төзімді материалдардын қызмет мерзімі, капиталды
жөндеуге дейін, 10 жылдан кем емес. Балқыма ваннасының ұзындығы мен
қалайы деңгейі келесі шамаларда бекітілген:
- ұзындығы 30,769 м, қалайы деңгейі 50 мм таяз бөлігінде және 100 мм
терең бөлігінде.
Балқыма ваннасы жабдықталған:
- ваннаны қыздыру кезінде газ кеңістігінің температурасын 1000оС-ден
түсірмейтін күмбездік қыздырғыштардан тұрады, қызмет мерзімі 2 жылдан
кем емес;
- қыздырғыштардың электр қуатын бақылау және басқару жүйесі;
- балқыған қалайы ағындарын басқару жүйесі;
- шыны массасының максималды жайылу зоналары мен шыны лентасын
формалау зоналарының шекараларын телевизиялық бақылау жүйелері;
- шыны температурасын, ваннадағы қалайы температурасын, лентаны
созу жылдамдығы мен қорғаныс атмосфераның мөлшерің анықтайтын
стационарлы бақылау және өлшегіш аспаптары.
Шыны лентасын металл балқымасында формалау процесі келесі
технологиялық операцияларға бөлінеді:
- шыны массасын шыны балқыту пешінің өңдеу каналынан үздіксіз
реттеп жіберу және балқыма ваннасының бас бөлігіне құю;1160 С (қойылатын талаптарға байланысты).
- шыны массасының қалайы балқымасы үстінде, біркелкі қалыңдықтағы
тегіс шыны түзілгенше жайылуы;
- шыны лентасын активті формалау, тартылыс күштердің әсерінен
лента қажетті қалыңдық пен жалпақтыққа ие болады;
- формаланған лентаны ваннадан шығар кездегі температураға дейін
салқындату.
Сурет 1.2 - Флоат процесі өтетін балқыма ваннасы
1-шыны балқыту пеші; 2-шыны массасын ағызу каналы; 3-шыны
массасын балқымаға құю қондырғысы; 4-балқыма ваннасы; 5-күйдіру пеші.
Шыны массасын ваннаның бас бөлігінен қалайы балқымасына науа
шүмегі арқыла төгеді. Шыны массаның жайылуы артқы бөрене мен шеттегі
шектеуші құралдар көмегімен тоқтатылады. Науа шүмегінен артқы бөренеге
аққан шыны массасы ағын құрайды. Массаның әрдайым ағуы формалау
процесінің ең басты талабы болып саналады, себебі оның тоқтауы қоспаның
кристалдануына әкелу мүмкін. Жайылу бөлігінің аяғында, шынымасса ағыны
ауырлық күші мен беттік кернеудің әсерінен қалыңдығы 7 мм тегіс қабатты
құрайды. Сапалы шыны алудың тағы да бір басты талабы, жайылу процесінің
жеткілікті аяқталуы.
Сурет 1.3 - Балқыманың ванна бетіне жайылуы
Активті формалау бөлігінде тұтқыр күйдегі шыны лентасын тартылыс
күштердің әсеріне тигізеді. Шыны тартудың екі түрі бар: бойлай тарту және
бойлай-көледенең тарту. Бойлай тарту - күйдіру пешінің роликтерінен лента
бойы арқылы берілетін күштердің көмегімен іске асады. Бойлай-көлденең
тарту арнайы машиналардың көмегімен жүргізіледі. Салқындату бөлігінде
жылуалу ванна футеровкасы мен әр түрлі конструкциялы тоңазытқыштармен
қосымша алынады. Жылуалу мөлшерін тоңазытқыштар санымен реттейді.
Қалайы температурасын ванна еңі бойынша теңестіру, электрқыздыруды
өзгерте отырып және қалайы ағынының бойына тежегіштер мен
тоңазытқыштарды орнату арқылы орындалады. Қалайы балқымасын
қышқылданудан қорғау үшін балқыма ваннасына қорғаныс газдық атмосфера
беріледі, оның құрамы сутек пен азоттан тұрады. Қораныс атмосферасын
ваннаға жіберу, күмбез арқылы іске асады.
1.5 Жазық шыныны күйдіру
Күйдіру деп - формалау температурасынан цех температурасына дейін
реттеп салқындатып, шыныдағы қалдық кернеулерді жою процесі. Күйдіру
уақытша кернеулердің пайда болуын тоқтатып, қалдық кернеулерді төмендету
үшін қолданылады.
Шыныға ауысу аралығы деп аталып, 440-595оС температураларда өтетін
шынының тұтқыр-сұйық күйден қатты күйге өзгеруі жүреді. Шынының
негізгі физикалық қасиеттерінің өзгеруі де осы аралықта өтеді, әсіресе
термиялық ұлғаю коэффициентінің екі есе азаюы.
Температуралардың өзгеруі немесе осы аралықтан ауытқуы шыны
құрамында уақытша кернеулерді тудырады, бірақ олар қабаттардың өзара
тұтқыр ағысы әсерінен төмендейді. Жоғары температуралық аймақта
релаксация жылдамдығы біршама үлкен болады, ал төмен температуралы
аймақта жылдамдық кенет азаяды. Температурасы 440оС-дан төмен және
пайда боған температуралар айырмасы сақталып тұрғанша шыныдағы кернеу
өзгермейді.
Шыныны қоршаған орта температурасына дейін толығымен
салқындатып және температуралар айырмасын жойғаннан кейін, шынының
орта қабаттары, теория жағынан қарағанда, өздерінің сызықтық өлшемдерін
өзгертуі керек еді. Шыңдығында шыны морт күйде болғандықтан, құрамында
қалдық кернеулер пайда болады. Сонымен қатар шыныдағы кернеулер
химиялық немесе термиялық біртектіліктің болмауынан пайда болады.
Химиялық біртекті еместік деп - басқа химиялық құрамды, соның
себебінен басқа химиялық қасиеттерге ие болатын шыны қосулары.
Термиялық біртекті еместік деп - басқа термиялық циклда қалыптасып,
негізгі шыныдан өзгеше физико-химиялық қасиеттерге ие болған шыны.
Біртектілік еместік арқылы пайда болған кернеулер өндірістік күйдіру
көмегімен жойылмайды.
Шыны лентасындағы қалдық және уақытша кернеулер қырлы және
жазықтықты болып ажыратылады. Қырлы деп - шыны қалыңдығы бойымен
тараған кернеулер, ал жазықтық деп - шыны лентасының жазықтығы
бойынша тараған кернеулерді айтады. Жазықтықты кернеулер лентаның
біртектілігі мен сапасына әсер етеді. Қырлы кернеулер кез келген өлшемдегі
және қалыңдықтағы шыныларда кездеседі. Қырлы кернеулердің белгіленген
өлшемдері негізінде табақ шынының температуралық қисығы мен күйдіру
пешінің ұзындығы анықталады.
Күйдіру режимі шынының құрамы, қасиеті, өлшемі мен бұйымның
қалыңдығына тікелей байланысты. Оны анықтау үшін, режимнің екі шеткі
нүктесін тауып, қалдық кернеулердің пайда болу және релаксация аралығын
анықтайды. Бұл екі шеткі нүкте шыны тұтқырлығының мәндерімен тәуелді,
1012Па*с - күйдірудің жоғарғы температурасы (КЖТ) мен 1014 Па*с -
күйдірудің төменгі температурасы (КТТ).
Күйдіру режимі қалдық кернеулердің қажетті мәндерін
қамтамасыздандыру
керек. Ол мәндерді екі реттік сәуленің сынуы
көрсеткіштерімен анықтауға болады (10 нмсм 1мм шыны қалыңдығына).
Қалдық кернеулердің белгіленген мәндеріне жету үшін, шыны жауапты
күйдіру температураларының аралығында баяу салқындатылады.
Жазық шыныны күйдіру режимі үш сатыдан тұрады:
- КЖТ дейінгі алғашқы салқындату (600(610)-570оС);
- жауапты күйдіру - КТТ дейінгі баяу салқындату (570-510оС);
- жылдам салқындату (510-60оС).
Балқыма ваннасынан шыны лентасы күйдіру пешіне (лер) барады.
Күйдіру пеші шыны лентасын тасымалдау және белгіленген режим бойынша
(600оС температурадан 50оС температураға дейін) бірқалыпты салқындату
үшін арналған. Күйдіру процесі шыны лентасын өндірудің технологиялық
процесінің ажыратылмас бөлігі болып саналады және шыны лента сапасын
анықтайды.
Флоат-шыныны күйдіру үшін ауаның мәжбүрлік циркуляциясы мен
лентаны 250оС температурасынан төмен интенсивті салқындатуы бар күйдіру
пештерін қолданады.
Күйдіру пешінің туннелі болат табақтарынан жасалған бөлек
секциялардан құралады. Секциялар өзара болттар арқылы жалғанған.
Туннельдің ішкі каркасы қызуға берік болаттан жасалған. Пешті
жылуоқшаулау үшін каолин немесе минералды мақтаны (жұмыс
температурасы 750оС-ге дейін) қолданады, оның көмегімен сыртқы және ішкі
металл қаптамаларының арасын толтырады.
Шыны лентасын тасымалдау жүйесі металдық және асбестті валдардан
тұрады. Жауапты күйдіру зонасында отқа шыдамды материалдардан жасалған
валдарды орнатады. Лентаны тасымалдау жүйесі рольгангтің кейбір
бөліктерінің синхронды қозғалысын бүкіл диапазон бойында
қамтамасыздандыру керек.
Лентаны салқындату муфельді және ауа-беру жүйелерімен жүзеге
асады.
Электрқыздыру жүйесі пешті іске қосу алдында жылытып, күйдіру пеші
бойында термиялық режимді сақтап тұрады.
Күйдіру пешінің температурасы:
- 1-ші зонада 590+20оС, 8-ші зонада
360+20оС (өндірілген шыны
қалыңдығына байланысты).
Автоматтандыру және өлшегіш пункттердің жүйесі пеш зоналарындағы
температура бақылауы мен шыны лентасының тасымалдау жылдамдығын
қадағалап тұрады.
Күйдіру пеші аккумулятор батареяларынан қоректенуге автоматты жүйе
арқылы көшеді.
Шыны лентасының астыңғы бетін әр түрлі зақымданудан қорғау үшін:
- күйдіру пешінің бас жағынан күкіртті газды жіберу;
- конвейер валдарынан дросс жинақтауларын шешу үшін графит
қондырғыларн орнату;
- валдарды мезгілді түрде қондырғыдан алып, сырт жағын тегістеу.
2 тарау. Шыны балқыту ванна пешінің есептелуі
Шихтадан өңдеуге жарамды шыны массасын алу процесі, шыны
балқыту пештерінде жүзеге асады. Бұл пештер материалды өңдеуге қажетті
температуралық жағдайлар мен жылу ағындарымен қамтамасыз етеді.
Силикат өндірісіндегі пештер мен кептіргіштерде шынымассасын күйдіру,
пісіру және балқытумен байланысты күрделі процесстер іске асады.
Сондықтан силикат өндірісіндегі ғылыми-техникалық даму сұрақтары пеш
конструкциялары мен жылулық жұмыстарымен тығыз байланысты.
Өндірістік пеш кез келген жылулық агрегат сияқты келесідей
сипатталады: электрпештерінің электр энергиясы немесе отын жағу
салдарынан жылу энергиясын алып материалға береді. Осы себептен
энергияны қабылдаған дене жылулық өңдеуге түседі. Пештегі негізгі
жылутехникалық процесстер: жұмыс кеңістігінде көбіне бір мезгілде өтетін,
отын жағу және жылуберу процесстері. Осыған қоса газ қозғалысына қажетті
жағдай жасау үлкен рөлге ие.
Ванна пешінің қалыпты жұмыс істеу шарты - жылу режимінің
қалыптылығын қатаң қадағалау, сол кезде ғана шынымасса ағындары
бірқалыптылықты сақтап, интенсивтіліктерін өзгертпейді.
Шыныны балқыту үздіксіз, регенеративті шыны пісіру ванна пешінде
өтеді. Оттық алауы көлденең бағытталып, Газли кең орнындағы табиғи
газымен жұмыс жасайды. Ванна шихтаны тастайтын екі тиеуші қалталарымен
және екі бассейнмен жабдықталған.
Шыны пісіру
пешінің жылутехникалық есептеулерінің бастапқы
мәндері:
- пеш түрі - алауы көлденең бағытталған регенеративті;
- өндірулігі - 250 ттәул;
- пісіру бассейннің ауданы - 400 м2.
Бассейн габариттері:
ұзындығы - 44680 мм,
еңі - 8950 мм,
тереңдігі - 1180 мм,
Кесте 2.1 - Жағылатын табиғи газдың химиялық құрамы
*
Отынның жану жылуы - 36,9 МДжм3;
2.1 Табиғи газ жануын есептеу
Есептеу отын жануына қажетті ауа мөлшерін, жану температурасын,
жану өнімдерінің мөлшерін анықтау үшін жүргізіледі.
Өндірісте қолданылатын Газли кең орнының құрғақ газ құрамы
1 кестеде берілген.
Газ
α=1,05...1,2-ге тең ауаның артықтық еселеуішімен жағылады.
Отын жағуға жұмсалатын ауа 1000оС температураға дейін қыздырылады.
Газдағы ылғал құрамын 1,0% деп қабылдаймыз. Құрғақ газ құрамын ылғалды
жұмыс газына ауыстырып, қайта есептейміз.
Кесте 2.2 - Ылғалды жұмыс газ құрамы
Газдың жану жылуын табамыз, кДжнм3:
Qн= 358,2∙СН4+637,5∙С2Н6+912,5∙С3Н8+118 6,5∙С4Н10+1460,8∙С5Н12,
(2.1) Компоненттер құрамы, % (масса бойынша)
СН4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
N2
СО2
Н2О
92,07
3,069
0,693
0,594
2,475
0,099
1,0
Компоненттер
СН4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
СО2
N2
%
93,0
3,1
0,7
0,6
0,1
2,5
мұңдағы СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5Н12 - газдардың пайыздық
мөлшерлері;
Qн=358,2∙92,07+637,5∙3,069+912,5∙0, 693+1186,5∙0,594=36273,105.
Теориялық қажетті құрғақ газ мөлшерін анықтаймыз, нм3нм3:
L0=0,0476(2∙СН4+3,5∙С2Н6+5∙С3Н8+6,5 ∙ С4Н10+8 С5Н12),
(2.2)
L0=0,0476(2∙92,07+3,5∙3,069+5∙0,693 +6,5∙0,594)=9,625.
Атмосфералық ауа ылғалдылығын d=10 гкг құрғақ ауа мөлшерінде
қабылдаймыз.
Теориялық қажетті атмосфералық ауа мөлшерін
(ылғалдылықты ескере отырып) табамыз, нм3нм3:
L0'=1,016∙L0=1,016∙9,625=9,779.
α=1,05 болған кездегі қажетті ауа мөлшері, нм3нм3:
-құрғақ ауа: Lα=1,05∙9,625=10,1;
-атмосфералық ауа: Lα'=1,05 ∙9,779=10,267.
Жану өнімдерінің құрамы мен мөлшері α=1,05, нм3нм3 кезде:
VCO2=0,01(СО2+СН4+2∙С2Н6+3∙С3Н8+4∙С 4Н10+5С5Н12)=
0,01(0,1+92,07+2∙3,069+3∙0,693+4∙0, 594)=1,028;
VH2O=0,01(2∙СН4+3∙С2Н6+4∙С3Н8+5∙С4Н 10+6С5Н12+Н2О+0,16d∙Lα)=
=0,01(2∙92,07+3∙3,069+4∙0,693+5∙0,5 94+1+0,16∙10∙10,1)=2,162;
VN2=0,79∙Lα+0,01∙N2=0,79∙10,1+0,01∙ 2,5=8,004;
VО2 =0,21(α-1)∙L0=0,21(1,05-1)∙9,625=0, 101.
(2.3)
Жану өнімдерінің жалпы мөлшері, нм3нм3:
Vα=1,028+2,162+8,004+0,101=11,295.
Жану өнімдерінің проценттік мөлшері:
СО2 =1,028∙10011,295=9,1%;
N2=8,004∙10011,295=70,86%;
Н2О=2,162∙10011,295=19,14%;
О2=0,101∙10011,295=0,894%.
α=1,05
кездегі
100
нм3 газ
жануының
материалдық
балансын
құрастырамыз.
Кесте 2.3 ─ Жану процессінің материалдық балансы Кіріс
Шығыс
Кіріс бабы
Кг
Шығыс бабы
Кг
Табиғи газ:
Жану өнімдері:
СН4=92,07∙0,7168
65,996
СО2=1,028∙100∙1,97
203,22
С2Н6= 3,069∙1,356
4,162
Н2О=2,162∙100∙0,804
173,82
С3Н8=0,693∙2,0037
1,388
N2=8,004∙100∙1,251
1001,3
С4Н10=0,594∙2,7
1,604
О2=0,101∙100∙1,429
14,43
N2=2,5∙1,2505
3,126
Н2О=1,0∙0,804
0,804
Ауа :
О2=202,2∙1,05∙1,429
303,39
N2=202,2∙1,05∙1,251∙3,762
999,2
Н2О=0,16∙10∙10,1∙0,804
12,99
Жалпы:
1392,65
Жалпы:
1392,77
Баланс үйлеспеушілігі: (1392,77-1392,65) 1392,77 ·100=0,009%.
Отынның жану температурасын анықтаймыз. Ол үшін алдымен,
шығынсыз жылубөлінуді ескеретін, теориялық температураны, содан кейін
практикалық жағдайларға жақын нақты температураны табамыз
i-t диаграммасы арқылы атмосфералық ауаның қызу жылуын
анықтаймыз: iауа=1728,4 кДжнм3.
Онда:
iжал=(Qн+Lα∙iауа)Vα=(36273,1+9,62 5∙1728,4)11,295=4684,28 кДжнм3 .
i-t диаграммасы арқылы α=1,05 еселеуішіндегі жану температурасын
табамыз, ол 2425 0С- ге тең. ηn=0,8 еселеуішіндегі нақты жану температурасын
анықтаймыз.
Есептік энтальпия келесіге тең болады:
iжал=iжал∙ηn=4684,28 ∙0,8=3747,42 кДжнм3.
i-t диаграммасы көмегімен α=1,05 кезіндеге нақты жану температурасын
табамыз: tж=2150 0С.
2.2 Пештің жылулық балансы
Пештің жылулық балансы деп - агрегаттың жұмыс уақыты кезінде
шыққан жылуды, технологиялық процесстерге және қоршаған ортаға кеткен
жылумен теңестіру.
2.2.1 Жылу кірісі
Отын жануының жылуы:
Отын жануының жылуы келесі формуламен есептелінеді, кВт:
Qж=Qнр∙В,
мұндағы В - отын шығыны, кгс;
Qнр - отын жануының жылуы, кДжнм3;
Qж=36273,105∙В.
Қыздырылған ауамен келген жылу:
Qауа=Lα∙iауа∙В, кВт,
(2.4)
(2.5)
(2.6)
мұндағы Lα- отын жануына қажетті ауа мөлшері, нм3нм3;
iауа- ауа энтальпиясы, кДжнм3 (температураға байланысты);
Qауа=10,1·1728,4∙В=17456,84∙В кВт.
2.2.2 Жылу шығыны
Шыны түзілу процесіне жұмсалған жылу шығынын есептеуге шыны
түзілуінің жылулық эффектісі, шыны массасының жылуы, дегазация
өнімдерінің қызу жылуы мен шыны балқуының жылуы кіреді:
qx=qc+qм+qпл+qгаз , кДжкг.
(2.7)
Кесте 2.4 ─ Шихта құрамы
Шихта ылғалдылығы - 4%.
Шыны түзілу процесіне жұмсалған жалпы жылу шығыны, кДжкг
шынымасса:
qх= 325,714+1909,044+315,121+457,872=30 07,751 кДжкг.шыны.
Материалды қыздыру кезінде химиялық реакцияларға жұмсалған
жылу:
Qxим=qx∙Gx , кВт,
мұндағы Gx - шихта мөлшері, 250 ттәул.·1,15=287,5 ттәул
шыны сынығы); Gх= 287,5 ттәул·1000:(24·60·60)=3,32 кгс;
Qх=3007,751 ∙3,32=10008,43 кВт.
Жану өнімдерімен кеткен жылу шығыны:
(2.8)
(15%
Qтүт=Vтүт∙iтүт, кВт, ,
мұндағы Vтүт- пештің жұмыс ортасынан кеткен
көлемі, нм3с;
(2.9)
жану өнімдерінің
Vтүт=Vα∙В=11,295В.
iтүт- шығар газдар температурасындағы жану өнімдерінің энтальпиясы
кДжнм3, iтүт= Стүт ∙tтүт=1855,3 , tш.г.=1200 0С; Компоненттер құрамы, % (масса бойынша)
Құм
Доломит
Дала шпаты
Сода
Натрий сульфаты
Әктас
Жалпы
55,91
9,45
5,68
14,64
5,3
9,02
100
Qтүт=11,295В∙1855,3=20955,6В кВт.
Толық жанбау салдарынан жылу шығыны:
Толық жанбау салдарынан болған шығынды, кіріс жылуының 2%-ы деп
қабылдаймыз:
Qтол=53729,945·В∙0,02=1047,599В кВт. ,
(2.10)
Пеш қабырғалары арқылы кеткен жылу шығыны:
Көп қабатты қабырға арқылы бір ортадан (tгаз температурасымен) екінші
ортаға (tқ.о. температурасымен) берілген жылу ағыны келесі формуламен
анықталады, кВт:
Qқаб=0,001(tгаз-tқ.о.)∙F(1α1+S1λ 1+S2λ2+1α2) ,
(2.11)
мұңдағы α1 - газдан қабырғаға берілген жылуберу еселеуіші, Втм2∙град;
α2 - қабырғадан қоршаған ортаға берілген жылуберу еселеуіші,
2
S1λ1, S2λ2 - көп қабатты қабырғаның жылулық кедергілері;
S - қабат қалыңдығы, м;
λ - материал қабатының жылуөткізгіштік еселеуіші, Втм∙град;
F - жылуберу ауданы, м2.
Жылуберу аудандарын есептейміз, м2:
Fтүп=44,68∙8,95=400,
Fкумбез=44,68 ∙5=223,4,
Fалау кеңістігінің қабырғасы =44,68∙1,6=71,5,
Fванна қабырғасы=44,68∙1,6=52,7.
Ванна қабырғалары:
Бакор қалыңдығы δб=380 мм;
Оқшаулағыш: алюмохромфосфатты газобетон М600 - 120 мм;
керамовермикулит - 100 мм:
α2=2,6(70-40)14+(5,7∙0,8[((343)10 0)4-313)100)4])(70-40)=12,53;
λ1(бакор)=1,3 Втм2∙град;
λ2(алюмохромфосфатты газобетон М600)=0,163+0,00028·1370=0,547;
λ3(керамовермикулит)=0,085+0,00021· 960=0,287.
Qқаб=38(0,01+0,292+0,219+0,348+0,0 79)= 40,1·2=80,2 кВт.Втм ∙град;
Алау кеңістігінің қабырғаларынан кеткен жылу шығыны:
Бакор қалыңдығы δб=250 мм;
Оқшаулағыш: алюмохромфосфатты газобетон М600 - 120 мм;
керамовермикулит - 60 мм;
α2=2,6(60-40)14+(5,7∙0,8[((333)10 0)4-(313)100)4])(60-40)=11,7,
λ1(бакор)=1,3 Втм2∙град;
λ2(алюмохромфосфатный газобетон М600)=0,163+0,00028·1340=0,538;
λ3(керамовермикулит)=0,085+0,00021· 790=0,251.
Qқаб=105,82(0,01+0,192+0,223+0,239 +0,085) =141,3 кВт.
Пеш күмбезі арқылы кеткен жылу шығыны:
Бакор қалыңдығы δб=400 мм
Динас - 450 мм.
α2=2,6(235-80)14+(5,7∙0,8[((508)1 00)4-(353)100)4])(235-80)=24,19,
λ1(динас)=1,07+0,00093·1550=2,51;
λ2(бакор)=1,3 Втм2∙град;
Qкүмбез=330,6(0,01+0,179+0,307+0,0 41)=614 кВт.
Пеш түбі арқылы кеткен жылу шығыны:
Ванна түбі: бакор қалыңдығы δб=280 мм, λб=3,1 Втм∙град;
шамот δш=400 мм;
алюмохромфосфатты газобетон δш=100 мм.
α2=2,6(45-35)14+(5,7∙0,8[((318)10 0)4-(308)100)4])(45-35)=10,19
λ1(бакор)=1,3 Втм∙град;
λ2(шамот)=0,61+0,00018·1050=0,799;
λ3(алюмохромфосфатты газобетон М44)=0,093+0,0003·300=0,183.
Qтүп=592(0,01+0,09+0,50+0,0546+0,0 98)= 786 кВт.
Пеш қабырғалары арқылы кеткен жалпы жылу шығыны:
∑Qкл=80,2+141,3+614+786=1621,5 кВт.
Сәулелену арқылы кеткен жылу шығыны:
Qсәул=0,0057∙[(Тп100)4-(Тқ.о.100) 4]∙F∙φ ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz