Линия подготовки сырья ШЛ 310 // Строительные материалыю 2003. № 1.

Подготовка сырья - одна из важнейших операций в технологии производства кирпича. Для завода-автомата ШЛ 300 [1] производительностью 2 тыс. м3/год или 10 млн шт. усл. кирпича в год была спроектирована линия подготовки сырья ШЛ-310. Основное оборудование, входящее в линию, достаточно подробно было описано в журнале "Строительные материалы" [1-8].

При комплексном проектировании технологической линии конструкторам необходимо было выполнить порой взаимоисключающие требования:
 

• обеспечить максимальное качество переработки сырья при минимальном наборе машин и их стоимости;

• обеспечить удобство обслуживания и ремонта при минимально занимаемых площадях; 

• обеспечить минимальные сроки монтажа и пуско-наладки при низкой цене оборудования;

• обеспечить максимальную эксплуатационную надежность линии без значительного повышения стоимости оборудования;

• обеспечить экономически оправданную максимальную степень автоматизации линии;

• обеспечить высокий уровень экологической без опасности при минимальных затратах на специальное оборудование; 

• обеспечить комплекс всеми необходимыми металлоконструкциями, при этом масса конструкций должна быть минимальной; 

• обеспечить максимальное агрегатирование, но учесть транспортабельность агрегатов.

Эти и многие другие требования, на наш взгляд, удачно соблюдены в проекте линии подготовки сырья ШЛ-310, которая включает полный набор оборудования и металлоконструкций от пандуса до дымовой трубы и не требует выполнения технологической части проекта завода (рис. 1).

Установка линии, как и комплекса ШЛ-300 в целом, предусмотрена в стандартном здании из легких конструкций, которое можно приобрести вместе с оборудованием. Возможны два варианта технологической линии:
 

• с пандусом, когда разгрузка глины из самосвалов осуществляется непосредственно в бункер агрегата приема сырья (в теплых регионах);

• с глинозапасником, когда разгрузка глины из самосвалов осуществляется в глинозапасник и далее оттуда ковшом грейфера подается в бункер агрегата приема сырья (в холодных регионах).

 

Работа технологической линии показана на рис. 2. В агрегате приема сырья 1 происходит рыхление и подача глины четырех валковым лопастным питателем на ленточный транспортер агрегата. Оператор с помощью системы управления, включающей в себя конвейерные весы, ПИД регулятор и частотный привод, устанавливает ее расход. Взвешивание глины необходимо для дозированной подачи в агрегат подготовки сырья 2. По транспортной системе, состоящей из двух ленточных транспортеров, установленных в галерее 14, и гравитационному лотку глина поступает в разгрузочное устройство шнекового питателя 5 агрегата подготовки сырья 2. Шнековый питатель 5 подает глину в сушильный барабан 3.

В агрегате подготовки сырья 2 происходит сушка глины противотоком топочных дымовых газов. Измельчение сырья осуществляется цепными завесами и мелющими шарами на кольцевой колосниковой решетке. Колосниковая решетка установлена в концевой части барабана. Барабан установлен на металлоконструкции под углом 4°.

Высушенная глина поступает на нижний ленточный транспортер галереи 14 и далее в молотковую дробилку 6. В качестве приводного барабана в этом транспортере используется магнитный шкив, который улавливает случайные железные включения и отделяет их от потока, отправляя по гравитационному лотку в отдельную емкость. Комки глины имеют значительную твердость на поверхности и пластичные внутри. При их дроблении происходит усреднение влажности глины и измельчение до крупности менее 5 мм. Глиняный порошок по гравитационному лотку поступает в стержневой смеситель 11.

Сушка сырья дымовыми газами в агрегате подготовки сырья происходит со значительным пылеобразованием. Образовавшаяся пылегазодымовая смесь за счет разрежения, создаваемого дымососом скруббера 8, направляется в батарею циклонов 9, где происходит сухая очистка дымовых газов, которая обеспечивает улавливание до 90 % пыли. Из циклонов пыль выдается дозатором в планетарную мельницу 7 для активирования (10%-ная добавка активированной пыли в пресс-порошок повышает прочность кирпича как минимум на 50%). Активация сырья в планетарной мельнице на порядок интенсивнее, чем в шаровых мельницах. Пыль, прошедшая активацию в планетарной мельнице 7, подается шнеком в стержневой смеситель 10.

Дымовые газы, прошедшие предварительную очистку в батарее циклонов 9, поступают через дымосос в скруббер 8, где происходит мокрая очистка дымовых газов. Аксиальная подача дымовых газов в скруббер 8 придает газам вращательное движение, частицы пыли центробежными силами прижимаются к стенке скруббера, а дымовые газы движутся вверх по скрубберу в дымовую трубу 10. Дымовая труба с вихревым способом дымоудаления позволяет многократно увеличить площадь рассева при небольшой высоте трубы (до 24 м). Навстречу частицам пыли, движущимся по стенкам скруббера вверх, из форсунок подается вода, которая, омывая стенки скруббера, стекает вниз, смачивая частицы пыли и унося их с собой. Вода в форсунки подается насосом из осветленной части воды скруббера. В нижней части осаждаются частицы пыли, образуя глиняную суспензию (шликер), которая насосом-дозатором подается в стержневой смеситель 11.

Таким образом, в стержневой смеситель подаются следующие компоненты:

 

• глиняный порошок крупностью до 5 мм и влажность от 4 до 14% из молотковой дробилки; 

• активированный порошок с удельной поверхностью до 1 м²/г и влажностью менее 2% из планетарной мельницы; 

• шликер влажностью 50-80% из скруббера.

В стержневом смесителе 11 происходит активное перемешивание компонентов, усреднение влажности и предварительная грануляция компонентов с частичным удалением воздуха. Полученный пресс-порошок из стержневого смесителя 11 поступает в пробник 16, осуществляющий автоматический контроль технологических параметров пресс-порошка, и далее в элеватор 12, поднимающий пресс-порошок на транспортер верхней галереи 15. Транспортер подает пресс-порошок в два агрегата гранулирования сырья 13. В бункерах агрегатов происходит выравнивание влажности сырья. В нижней части агрегатов установлены тарельчатые питатели с грануляторами, которые дозировано выдают глину в виде гранул в раздаточные воронки прессов. Грануляторы дополнительно гомогенизируют глину, удаляют излишки воздуха из гранул. Из пресс-порошка такой структуры получаются качественные изделия.

Стабильность параметров технологических процессов и структуры пресс-порошка обеспечивает система управления (СУ) линии (рис. 2, 3, 4. 5).
 

Регулирование процессов осуществляется с помощью следующих контуров с отрицательной обратной связью:
 

• контур управления агрегатом приема сырья 1 предназначен для регулирования подачи глины в диапазоне 5-10 т/ч (в зависимости от карьерной влажности глины) в сушильный барабан и последующие агрегаты линии. Работа контура и способ регулирования показаны на структурной схеме рис. 3. Постоянная времени контура около 20 сек, что обеспечивает плавную, без рывков работу электродвигателей; контур управления двигателем М 8 (рис. 2) привода вращения сушильного барабана 3 предназначен для подбора в ручном режиме через частотный преобразователь оптимальной частоты Регулирование процессов осуществляется с помощью следующих контуров с отрицательной обратной связью: контур управления агрегатом приема сырья 1 предназначен для регулирования подачи глины в диапазоне 5-10 т/ч (в зависимости от карьерной влажности глины) в сушильный барабан и последующие агрегаты линии. Работа контура и способ регулирования показаны на структурной схеме рис. 3. Постоянная времени контура около 20 сек, что обеспечивает плавную, без рывков работу электродвигателей;

• контур управления двигателем М 8 (рис. 2) привода вращения сушильного барабана 3 предназначен для подбора в ручном режиме через частотный преобразователь оптимальной частоты;

• контур управления дымососом скруббера 8 предназначен для создания и поддержания некоторого разрежения, определенного технологическим регламентом, внутри сушильного барабана. Работа контура и способ регулирования показаны на структурной схеме рис. 4. Постоянная времени контура порядка 2-3-сек;

• контур управления газовой горелкой топки 4 агрегата подготовки сырья 2 предназначен для создания и поддержания на технологически необходимом уровне температуры в рабочем объеме сушильного барабана 3 (в зависимости от начальной влажности глины и ее количества в барабане) путем изменения тепловой мощности горелки. Используемая горелка G 1-7 (1,75 мВт) немецкой фирмы "Weishaupt" с областью регулирования 1:20 соответствует предъявленным требованиям;

• контур управления системой стабилизации влажности пресс-порошка поддерживает технологически необходимую влажность, компенсируя влияние дестабилизирующих факторов. Работа контура и способ регулирования показаны на структурной схеме рис. 5.

Рассмотрим процессы, происходящие в линии на примере. Предположим, из сушильного барабана стала выходить глина повышенной влажности. Быстродействующим контуром с двигателем М 14 ее влажность будет исправлена уменьшением подачи шликера. После этого система увеличит подачу воздуха в топку (двигатель М 4), что приведет к снижению температуры газов, выходящих из сушильного барабана и, как следствие, к увеличению тепловой производительности горелки. С учетом постоянной времени сушильного барабана влажность глины, выходящей из него, будет приведена к оптимальной, подача шликера возвращена в исходное состояние.

Таким образом, при неизменных температуре газов, выходящих из сушильного барабана, и влажности глины, сходящей с линии, при любых дестабилизирующих факторах (основные - влажность исходного сырья и его подача) система автоматизации подбирает производительность горелки и расход вентилятора топки, которые связаны через температуру газов, выходящих из сушильною барабана.

Тепловая производительность горелки и расход вентилятора топки определяют температуру газов, входящих в сушильный барабан, которая контролируется системой аварийной зашиты. Система управления заводом выполнена на элементной базе концерна "Siemens". Информация о работе отдельных агрегатов линии ШЛ-310 через датчики поступает в компьютер, где она анализируется, на основе анализа формируется управляющий сигнал, который выдается на исполнительные устройства. Такая концепция обеспечивает согласование на программном уровне технологических параметров всех агрегатов, входящих в линию, позволяя учитывать не только случайные изменения технологического процесса, но и требования заказчика, связанные с местными условиями. Для контроля технологических характеристик подготовленного сырья разработан пробник ШЛ-317. Попытки контроля технологического процесса по влажности не дали положительных результатов, так как в зависимости от гранулометрии поступающей глины требуется различная влажность пресс-порошка. Поэтому в пробнике ШЛ-317 (поз. 16, рис. 1, 2) реализован новый способ определения деформативных свойств пресс-порошка, при этом градиент усадки является комплексным показателем гранулометрического состава и влажности.

При разработке линии ШЛ-310 использовано около 30 изобретений нашего института, на 18 из них получены патенты, остальные находятся в стадии патентования.

Линия подготовки сырья ШЛ-310 может использоваться для производства кирпича, черепицы, керамической плитки. Удачная компоновка линии позволяет вести монтаж напростом фундаменте (плоская плита). Высокая степень заводской готовности значительно сокращает сроки монтажа.

Отдельные агрегаты были апробированы на действующих кирпичных заводах. Полнокомплектная линия ШЛ-310 будет испытана в составе комплекса ШЛ-300 при строительстве завода производительностью 20 тыс. м3/год (10 млн шт. кирпича в год) в 2003 г.

Линия ШЛ-310 может быть смонтирована на действующих кирпичных заводах при их модернизации.

Список литературы:

1. Шлегель И.Ф. Комплекс ШЛ 300 - кирпичный завод треть его поколения // Строит, материалы. 2001. № 2.
2. Шлегель И.Ф., Осадчик Г.Б., Гришин П.Г., Гудаюв О.В., Цалкова Л.И. Агрегат подготовки сырья ШЛ-302 // Строит, материалы. 2002. № 2.
3. Шлегель И.Ф., Осадчии Г.Б., Гришин П.Г., Гудалов О.В., Степанов М.Ю. Агрегат приема сырья ШЛ-301 // Строит, материалы. 2001. № 12.
4. Шлегель И. Ф., Гришин П. Г., Цалкова Л. И., Осадчии Г. Б. Дробилка молотковая ШЛ-314 // Строит, материалы. 2002. № 3.
5. Шлегель И.Ф., Гришин П.Г. Мельница планетарная ШЛ-312//Строит, материалы. 2002. № 5.
6. Шлегель И. Ф., Гришин П.Г., Булгаков А. Н. Система очистки дымовых газов в линии подготовки пресс-порошка ШЛ-310
7. Шлегель И.Ф., Гришин П.Г.., Мирошников В.Е., Медведева Л.Н. Смеситель стержневой ШЛ-313//Строит, материалы. 2002. № 7.
8. Шлегель И.Ф., Гришин П.Г., Булгаков А.Н. Элеватор ковшовый ШЛ-319//Строит, материалы. 2002. № 8.
9. Шлегель И.Ф., Гришин П.Г., Иликбаевв Ю.А., Булгаков А.Н. Агрегат гранулирования сырья ШЛ-311 //Строит, материалы. 2002. № 11.