10.2. Оборудование для получения минераловатного расплава и его переработки на вату

В производстве минеральной ваты применяют пла­вильные установки различных видов. К получаемому в этих установках расплаву предъявляются соответствующие требования по текучести, динамической вязкости и поверхностному натя­жению, значения которых соответ­ствуют технологическим особенно­стям процесса плавления шихты и методу переработки расплава на вату. В качестве плавильных уста­новок получили применение: вагран­ки; ванные, электродуговые, шлакоприемные печи; шахтно-ванные печи; дуплекс-плавильные установки и др.

Рис. 10.1. Схема технологического процесса производства минеральной ваты, матов и плит

Наибольшее применение в производ­стве минеральной ваты нашли ваг­ранки (шахтные печи) с водяной и испарительной системой охлажде­ния. Полученные в вагранках рас­плавы имеют вязкость в пределах 0,2—1,5 Па-с, температуру жидко-плавкого состояния 1543—1623 К» температуру кристаллизации 1423— 1573 К. В вагранках используют в основном коксовое топливо. Имеются конструкции вагранок, работающих на коксогазовом топливе или газе. Вагранка диаметром 1260 мм с во­дяной системой охлаждения, работа­ющая на коксовом топливе (рис. 10.2), представляет собой шахтную плавильную печь и состоит из корпуса 9, опорной загрузочной секции 2, искрогасителя 1, воздушного коллектора 16, коллекторов подвода 17 и отвода воды 18, узла выпуска расплава, распределителя 5 шихты, водяного бака 22. Корпус вагранки, где происходит процесс плавления, состо­ит из главной секции (ватержакета) и днища 13. Главная секция в свою очередь состоит из внутренней обечайки диаметром 1250 мм и наружного цилиндра диаметром 1600 мм. Вверху и внизу между внутренней обечайкой и наружным цилиндром вставлены глухие кольца, образующие полость, заполняемую водой. В нижней части секции находятся два люка: один 14 для за­правки пода и розжига вагранки, другой 12 для установки летки. Воздух во внутреннюю полость подается через среднюю часть секции — фурменный пояс, состоящий из двух рядов фурм 15. К рубашке цилиндра присоединен коллектор 17 подвода воды. Выше расположен коллектор 18 отвода воды. В нижней части рубашки есть отверстия и люки для спуска воды и очистки зарубашечного пространства. К верхнему поясу рубашки прива­рены фланцы с усиливающими ребрами, служащими для подвешивания главной секции к загрузочной. Днище 13 состоит из двух створок, шарнирно подвешенных на кронштейнах. За­грузочная секция 2 представляет собой ступенчатый цилиндриче­ский кожух с люками для загрузки, шуровки 7 и установки изме­рительной аппаратуры 21 (термопар) и отбора проб газа на хими­ческий анализ.

Рис. 10.2. Вагранка с водяной системой охлаждения

Загрузочная секция является опорной частью вагранки. В ниж­ней ее части приварены лапы 8 с усиливающими ребрами и коль­цами, одни из которых опорные, устанавливаемые на металлокон­струкцию 19, другие служат для подвески главной секции с по­мощью тяг 10. Для обеспечения герметичности стыка верхняя по­лость главной секции над рубашечным пространством засыпается песком. Нижняя часть внутренней полости загрузочной секции облицована огнеупорным кирпичом 20 со шлаковой и трепельной прослойкой, средняя часть — чугунными сегментами 6 с запол­нением свободного пространства между кожухом и сегментом шла­ком или трепелем.

Верхняя секция и искрогаситель облицованы шамотным кир­пичом и имеют внутренние кольца, поддерживающие футеровку. Узел выпуска расплава предназначен для частичного улавли­вания металла и гомогенизации расплава, обогрева расплава вы­ходящими газами и стабилизации положения струи расплава. Он состоит из летки 12, копильника и отражателя. Летка — свар­ной конструкции в виде короба, вставляемого в люк вагранки. До выпуска расплава отверстие летки заделано огнеупорной глиной. Копильник представляет собой сварной сосуд с двой­ными стенками, образующими полость охлаждения, и крепится к люку вагранки. Отражатель шарнирно подвешивается к ниж­ней части полости воздушного коллектора. Распределитель 5 шихты предназначен для равномерного распределения по сече­нию вагранки исходного материала, подаваемого из загрузочной течки 4. Он представляет собой двойной конус с полым рассека­телем, заполненным во время работы водой, и укрепляется внутри вагранки тремя трубами, одновременно отводящими воду.

Бак 22 для воды предусмотрен для обеспечения охлаждения вагранки при аварии водопровода и установлен на высоте 12— 15 м над уровнем пода 14. Производительность описанной ваг­ранки по расплаву 1000—3000 кг/ч, расход воды на охлаждение 7—12 м³/ч, расход воздуха до 12 тыс. м³/ч.

Для обеспечения хорошего качества минеральной ваты необ­ходимо стабилизировать процесс плавления в вагранке, что мо­жет быть достигнуто путем автоматизации управления процессом плавления шихты за счет регулирования расхода воздуха и кокса.

Ванная печь (рис. 10.3) состоит из бассейна 6, фидера 7, регенератора 4, воздуховодов 1, газовых горелок 2 и 3 и загруз­чиков 5 шихты.

В торце бассейна фидера установлена водоохлаждаемая панель с отверстиями для вы­пуска расплава. В своде фиде­ра перед леткой расположена горелка 3 для подогрева рас­плава перед выпуском. Ванная печь для производства мине­ральной ваты площадью зер­кала 48 или 62 м² имеет подко­вообразное направление факе­ла. Регенераторы размещены перед торцовой стенкой печи

и соединены с ней горелками. Через каждые 0,5 ч направле­ние пламени в печи меняется с помощью шиберных клапанов. Дно бассейна выполнено из многошамотных брусьев, уложенных на металлические полосы, расположенные на донных балках. Стены бассейна печи и фидеров, места установки горелок, загру­зочные отверстия, свод, верхнее строение печи и фидера выло­жены футеровкой. Максимальная глубина бассейна 400 мм. Работа печи основана на противоточном движении продуктов сгорания по отношению к движению верхнего слоя стекломассы и шихты. Нагретые газы, двигаясь от протока к загрузочному карману, отдают часть своего тепла стекломассе и шихте, рас­плавляя последнюю. Ванные печи в отличие от вагранок не тре­буют применения дефицитного кокса, однако имеют на 15— 30 % более высокий удельный расход теплоты, чем в вагранках. Понижение расхода теплоты может быть достигнуто при исполь­зовании дуплекс-плавильных установок, состоящих из двух пла­вильных печей для дифференцированной варки.

Из многочисленных способов волокнообразования в практика производства минеральной ваты наибольшее применение полу­чили центробежно-дутьевой и центробежно-валковый.

Комплект оборудования многовалковой центрифуги СМТ-182 (рис. 10.4) включает четырехвалковую центрифугу СМТ-183 (рис. 10.4, а), воздушный шкаф (рис. 10.4, б) и другие узлы. Че-тырехвалковая центрифуга представляет собой тележку 1, на которой смонтированы четыре шпинделя с электроприводами и валками 3, лоток 4 смазочная система и воронка. Шпиндели представляют собой полые валы с водяным охлаждением, установ­ленные в подшипниковые опоры. Привод шпинделей осуществ­ляется от отдельных электродвигателей 2 через клиноременную передачу. На шпинделях установлены валки 3 разных диаметров. Первый валок имеет диаметр 235 мм, остальные по 340 мм, рабо­чая ширина первого валка 90 мм, остальных 150 мм. Частота вращения валков 3375, 4555, 4755 и 5365 об/мин.

По водоохлажденному лотку расплав подается на первый валок, где часть его перерабатывается в минеральное волокно.

Рис. 10.3. Ванная печь

Рис. 10.4. Комплект оборудования СМТ-182 многовалковой центрифуги

Остальная часть попадает на второй, третий и четвертый валок и также перерабатывается в волокно. Непереработанная часть расплава сливается в отходы, а минераловатное волокно с помощью системы отдува воздушного шкафа и отсоса камеры волокноосаждения передается в камеру волокноосаждения. Отдувные устрой­ства находятся в отдельном воздушном шкафу, монтируемом в торце камеры волокноосаждения. В шкафу находится отдувное кольцо 5 высокого давления, охватывающее валки центри­фуги, а также боковые отдувочные щели системы 6 низкого дав­ления для направления волокон в камеру. Через воздуховоды / и /// в отдувное кольцо поступает воздух под давлением 5—5,3 кПа, через воздуховод // в систему отдува низкого давления попадает воздух давлением 0,8 кПа. В отдувочном кольце уста­новлены форсунки для распыления связующего. Система отдува работает одновременно с системой отсоса волокна в воздуховоды камеры волокноосаждения. Под действием расплава валки бы­стро изнашиваются. Для обеспечения ремонтопригодности и бы­строй замены в комплект СМТ-182 включены 2 центрифуги. Валки центрифуги имеют возобновляемую износостойкую наплавку. Производительность центрифуги 3,2—3,5 т расплава в 1 ч. По принципу действия эти установки соответствуют центрифугам шведской фирмы «Юнгерс».

В центробежно-дутьевом устройстве (рис. 10.5) волокно обра­зуется следующим образом. Расплав из вагранки по лотку 1 поступает на раздаточную чашу 3 диаметром 270—340 мм дли­ной 70—90 мм и конусностью 10—15 мм, вращающуюся с часто­той 1000—1160 об/мин. Благодаря быстрому вращению расплав распределяется по ее окружности и в виде капель под действием центробежной силы срывается с ее кромок и под избыточным дав­лением струй пара или воздуха, выходящего из отверстий 6 кольцевого дутьевого устройства 7, вытягивается в волокно. Для распыления водного раствора связующего раздаточную чашу оборудуют пропускаемой через полый вал 2 трубкой 5 и ворон­кой 4.

Рис. 10.5. Центробежно-дутьевое устройство