Новый комплекс ШЛ 400 для производства церковного кирпича // Строительные материалы. 2009. № 4

Авторы: Шлегель И.Ф., канд. техн. наук., профессор РАЕН, генеральный директор;
Шаевич Г.Я., исполнительный директор;
Михайлец С.Н., канд. техн. наук., зам. исполнительного директора по науке;
Андрианов А.В., нач. комплексного отдела;
Астафьев В.А., нач. отдела смесительного оборудования;
Бахта А.О., нач. отдела прессов;
Иванов В.Г., нач. отдела теплотехники;
Макаров С.Г., нач. отдела мельниц;
Мирошников В.Е., нач. отдела печей;
Носков А.В., нач. технологического отдела;
Титов Г.В., нач. отдела электроавтоматики Института Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов (ООО «ИНТА – СТРОЙ», г. Омск)


Современные требования к архитектуре в повышении выразительности зданий диктуют применение кирпича различных размеров, форм, цвета. 

Зарубежные производители кирпича уже давно наладили выпуск керамических изделий различного формата и цвета. Нами был предложен в 2002 году типоразмерный ряд кирпича, блоков, брусков и плинфы [1], однако российские кирпичники не спешат перестраиваться. 

В Омске появился в продаже кирпич немецкого производства с размерами 140х90х40 мм по цене 49 рублей за штуку, однако при такой стоимости он не пользуется большим спросом. 

А потребность в таком кирпиче есть, сейчас многие используют его при устройстве каминов, садовых дорожек, да и отдельные элементы зданий хочется сделать необычными. 

Тем более, что в старину такой кирпич выпускался в России (экземпляр есть в нашем музее) и назывался церковным (рис. 1).

Пять лет назад нами было принято решение сделать свой завод для выпуска церковного кирпича, который необходимо было разместить на участке 18х26 м (468 м²).

Технологическую схему комплекса ШЛ 400 приняли аналогичной большому заводу ШЛ 300Б, о котором мы уже писали [2]. Этим решается и вторая задача – отработка технологии и оборудования, примененного в комплексе ШЛ 300Б, который мы рекомендовали для широкого внедрения на кирпичных заводах.

Комплекс ШЛ 400 – это минизавод с годовым выпуском 2 млн. шт. кирпича уменьшенного формата. Если брать для расчетов цену импортного кирпича, то такой завод окупается меньше чем за год, а при реальной цене 10 – 20 рублей срок окупаемости составит не более 5 – 2,5 лет соответственно. При проектировании, исследованиях и наладке был приобретен ценный опыт и сделаны определенные выводы, которые будут интересны читателю.

Технологическая схема ШЛ 400 представлена на рис. 2.

При проектировании, исследованиях и наладке был приобретен ценный опыт и сделаны определенные выводы, которые могут быть интересны читателю. Линия подготовки сырья в данном проекте претерпела значительные изменения по сравнению с ранее разработанной ШЛ 310 [3]. Все ленточные транспортеры и ковшовый элеватор заменены шнековыми транспортерами новой конструкции [4]. Это сделано не толькодля устранения пыления, но и с целью повышения степени грануляции пресспорошка. Изменение грунулометрического состава пресспорошка в зависимости отнабора оборудования по его подготовке приведено в табл. 1. Кроме того, последовательное прохождение массы через шнековые транспортеры и стержневой смеситель приводит к более равномерному распределению влаги.
 

Эксперименты со стержневым смесителем позволили выявить оптимальные параметры по его углу наклона, количеству и диаметру стержней. Максимальная прочность обожженных образцов была достигнута при содержании в пресспорошке гранулята выше 35% с размером гранул более 2,5 мм.  

По литературным исследованиям известно, что пресспорошок должен состоять из крупных, средних и мелких фракций в равных частях. Многими этот тезис воспринимается так, что сухая глина должна быть раздроблена до фракции < 5 мм, а затем просеяна на сите и полученный просев готов для подачи на пресс. Это

практически повсеместное заблуждение приводит к тому, что кирпич получается зернистый и рыхлый.

Мы провели ряд экспериментов и убедились, что первоначальная структура сухой глины должна бытьразрушена, причем более интенсивными методами, чем это делалось ранее. Работа проводилась в заводских условиях в процессе наладки оборудования. Пробы сырья отбирались на разных этапах его переработки. Выявлено влияние окружной скорости вращения бил молотковой дробилки ШЛ 407 на прочность керамического черепка. Окружная скорость выше 40 м/с приводит к чрезмерному пылению и энергопотреблению, а при скорости ниже 30 м/с образуется значительное количество (до 15%) недомолотых комков глины с размерами более 2,5 мм, не поддающихся грануляции. В результате установлена оптимальная скорость бил (35–40 м/с) и откорректирована конструкция молотковой дробилки ШЛ407. При таких параметрах вращения бил фракции крупнее 2,5 мм получается не более 1,5%, а фракции крупнее 0,63 мм не более 12%. Это позволяет получить сырец отличного качества при условии последующей грануляции пресспорошка при определенном наборе технологического оборудования. Образцы прессовались на лабораторном прессе в половину кирпича уменьшенного формата (90x90x40 мм). За выходной параметр перинималась прочность при сжатии. Результаты испытаний на прочность при сжатии в зависимости отокружной скорости бил дробилки и набора оборудования приведены в табл. 2.

 

При проведении испытаний выявлен интересный эффект парообразования при дроблении материала. Это происходит вследствие разлома крупных теплых кусков глины, в которых влага сосредотачивается в середине куска, а в результате вскрытия выходит наружу. Этот эффект способствует зарастанию глиняной пылью течек и некоторых мест дробилки.

Стабильной работы добились после того, как переделали течки, футеровали опасные места фторопластом, а самое главное – сделали скорость шнекового транспортера на выходе значительно большей, чем на входе в дробилку. Таким образом, шнековый транспортер на выходе работает как насос, протягивая пар через пылящие участки дробилки, и удаляет его в стержневой смеситель.

В результате экспериментальных работ удалось установить, что скруббер для мокрой очистки дымовых газов, о котором мы писали ранее [5], не является надежной машиной, так как происходит налипание глины. На основе этого опыта был разработан теплообменник ШЛ 400.07 (рис. 3). Это двухкамерный агрегат, в котором происходит отбор тепла от дымовых газов и их очистка. Тепло используется для обогрева глинозапасника, а камеры попеременно периодически полностью промываются водой.

Проведены эксперименты с пароувлажнением пресспорошка в стержневом смесителе. Отмечено, что пароувлажнение эффективно для подавления пылеобразования и повышения степени грануляции пресспорошка. В результате экспериментов определено оптимальное количество пара для подачи в стержневой смеситель. Пар подают в пределах 0,5–1% от массыпресспорошка. Для этого в линию установлен парогенератор с системой стабилизации подачи пара. 

При наладке технологической линии необходимо так настроить сушильный барабан и парогенератор, чтобы общая влажность пресспорошка была близка  к оптимальной. Эксперимент был проведен в лабораторных условиях на омской глине на цилиндрических образцах. Подготовка глины осуществлялась немашинным способом. Для прессования при удельном давлении L 50 и 63 МПа оптимальная влажность пресспорошка составляет 11%, а при 32 и 40 МПа – 12%. Графики зависимости прочности кирпича при сжатии от влажности пресспорошка и усилия прессования представлены на рис. 4. 

По агрегату подготовки сырья ШЛ 402 можно сказать, что он полностью оправдал наши надежды. Параметры, заложенные в его конструкцию, и идеи, которые направлены на герметизацию агрегата и снижение энергопотребления, позволили получить достаточно эффективную машину. 

Бункер накопительный с наклонными ворошителями и агрегат приема сырья ШЛ 401 также достаточно исправно выполняют свои функции. 

Пресс ШЛ 403Б (рис. 5) по сравнению с ранее представленным прессом ШЛ 303Б [6] в процессе переработки претерпел значительные изменения.

Прессующий канал снабжен дополнительной заслонкой, полностью переработан дозатор, введена система ваккуумирования. Основные параметры пресса приведены в его технической характеристике.
 

Кроме того, пресс снабжен специально разработанной новой машиной – это калибр ШЛ 404, который позволяет регулировать толщину кирпичасырца с точностью ± 0,1 мм. Это важно для обеспечения устойчивой и надежной садки в печи обжига. 
  
Линия обжига кирпича ШЛ 320 с вертикальной шахтной печью достаточно подробно была описана ранее [7]. Новая линия обжига и пакетирования ШЛ 410 (рис. 6) смонтирована на заводе и проходит процесс наладки. Линия состоит из 8 единиц оборудования, основные параметры линии приведены в ее технической характеристике, а перечень агрегатов приведен в подрисуночной подписи.
 

Основное отличие этой линии от прототипа в применении двух сушилок вместо одной. Это упростило авоматизацию и теплообмен, так как во время загрузки одной сушилки вторая работает с печью. Перенос и загрузку кассет с кирпичом от сушилки к печи и садку их в печь обжига и возврат пустой кассеты в накопитель обеспечивает автоматсадчик. Загрузку кирпича сырца в кассеты осуществляет автоматукладчик, который подает их в одну из сушилок.

В вертикальной шахтной печи выдерживается криая обжига, как показано на рис. 7.
 

Работа над линией ШЛ 410 сводилась к упрощению конструкции и повышению надежности работы механизмов. 

Система управления комплексом ШЛ 400 состоит из трех подсистем – линии глиноподготовки, линии обжига и пресса с калибром. Работу всех подсистем контролируют и управляют с рабочего места оператора. В управлении подсистемами использованы контроллеры Simens S7300 с программными ПИДрегуляторами и выдачей управляющих воздействий на исполнительные механизмы. Визуализация процессов обеспечена средствами WinCC Flexible. Реализованы ручной и автоматический режимы с последовательным запуском агрегатов и остановкой в обратной последовательности.

Визуализация температурной кривой обжига в реальном времени позволяет оперативно вносить коррективы в процесс.
Запуск комплекса ШЛ 400 запланирован на июнь 2009 г. Недостаточное финансирование затянуло комплектацию завода и его запуск, но с другой стороны, у насоказалось достаточно времени, чтобы провести глубокие исследования каждого агрегата комплекса и технологических параметров, повышающих эффективность полусухого прессования кирпича. Результаты этих исследований подтверждают технологические прогнозы, и  прогнозы по качеству выпускае-
Рис. 7. Кривая обжига кирпича (температура кирпича средняя по массе):
h, м – отметки по высоте печи; t, ч – время нахождения кирпича в печи
мого кирпича: мы предполагаем что в штатном режиме работы завод будет выпускать кирпич с маркой не ниже 300, морозостойкостью не менее 35 цикловпри значительном сокращении затрат энергии всех видов. 

Список литературы:

1.    Шлегель И.Ф. Необходим пересмотр не только ГОСТ 530-95 // Строит. материалы. 2002. № 10.
2.    Шлегель И.Ф. Комплекс ШЛ 300 – кирпичный завод третьего поколения// Строит. материалы. 2001. № 2.
3.    Шлегель И.Ф., Гришин П.Г., Мирошников В.Е., Булгаков А.Н., Титов Г.В., Степанов М.Ю., Иликбаев Ю.А., Гудалов О.В., Прохоров П.И., Протченко Н.И. Линия подготовки сырья ШЛ – 310 // Строит. материалы. 2003. № 1.
4.    Шлегель И.Ф., Шаевич Г.Я., Нестеров В.Я., Макаров С.Г., Гришин П.Г. Устранение пыления в технологии полусухого прессования кирпича // Строит. материалы – TECHNOLOGY. 2006. № 7.
5.    Шлегель И.Ф., Гришин П.Г., Булгаков А.Н. Система очистки дымовых газов в линии подготовки пресс – порошка ШЛ - 310 // Строит. материалы. 2002. № 6.
6.    Шлегель И.Ф. Проблемы полусухого прессования кирпича // Строит. материалы. 2005. № 2.
7.    Шлегель И.Ф., Гришин П.Г., Мирошников В.Е., Степанов М.Ю., Титов Г.В., Войцещук И.В. Линия обжига кирпича ШЛ – 320 // Строит. материалы. 2003. № 3.