Организация производства ССС глазами производителей промышленного оборудования

За полтора десятка лет развития производства сухих строительных смесей у ведущих производителей накопился определенный опыт эксплуатации как отечественного, так и европейского оборудования по выпуску ССС. Новая тенденция — появление на Дальнем Востоке китайских поставщиков строительных машин и оборудования по производству ССС. Некоторые из них, как, например, компания «Зилинь», добрались и до западных регионов России. Выбор промышленного оборудования непрерывно растет, но основные принципы эффективной организации производства сухих строительных смесей на данный момент не подверглись серьезным изменениям.

В ходе дискуссии, проведенной журналом «Сухие строительные смеси» (№3, 2013), были прослушаны сообщения представителей заметных машиностроительных предприятий, предлагающих оборудование для производства сухих строительных смесей: российского предприятия «Вселуг», финского «LAHTI PRECISION Oy» и немецкого «M-TEC MATHIS TECHNIK GmbH». Предлагаем ознакомиться с докладом А.В.Телешова, руководителя МК «Вселуг», давшего подробный обзор технической стороны организации производства ССС:

Что же представляет собой современный завод по производству ССС? Это смесительная башня высотой 25-50 метров. Ее верхнюю часть образуют силосы для складирования исходных компонентов. Снаружи силосы закрывают ограждающими конструкциями или оставляют открытыми. К башне примыкает склад готовой продукции.

Ассортимент продукции. Завод по производству ССС является универсальным инструментом. На одной технологической линии могут производиться фактически любые виды сухих смесей, если линия оснащена современным оборудованием и имеет вертикальную компоновку. Единственным лимитирующим фактором является количество силосов исходных компонентов. Если количество силосов, скажем, 8, а в составе рецептур насчитывается 12 исходных компонентов (не считая добавок), очевидно, что от каких-то рецептур придется отказаться. Для удобства работы под одной группой силосов иногда размещают две технологические линии. Это целесообразно в случае одновременного производства цементных и гипсовых смесей. На отдельной линии также удобнее производить окрашенные смеси.

Местоположение. При выборе места для будущего завода главным фактором чаще всего является близость к потребителям. Область сбыта простых смесей обычно ограничивается радиусом 100 км. Заводы, ориентированные на такие смеси, часто располагаются на окраинах больших городов. Плечо доставки смесей специального назначения может превышать 1000 км, и на территории потенциального рынка будет как минимум несколько крупных городов. Завод может располагаться в одном из них. Известны также случаи размещения заводов в карьерах песка, то есть поблизости от главного источника сырья.

Количество силосов. На зарубежных заводах количество силосов для хранения основных компонентов достигает 20 и более. В России количество доступных для использования разновидностей вяжущих и, соответственно, число силосов исходных компонентов обычно лежит в интервале от 8 до 12. На практике используется множество схем расположения силосов, простейшие из них:

• 4 компонента – квадрат из 4-х силосов;
• 8 компонентов – два квадрата из 4-х силосов;
• 9 компонентов – квадрат из 9 силосов, один из которых в центре;
• 12 компонентов – квадрат из 9 силосов, 3 силоса разделены перегородками на 2 части;
• «ромашка» – от 5 до 10 силосов, расположенных по окружности.

Обеспечение производства песком. В Европе имеется возможность наряду с цементом и другими минеральными вяжущими и заполнителями покупать сухой фракционированный песок с доставкой его на завод в пневматически разгружаемых цистернах. Если поставщиков сухого песка в пределах досягаемости нет, сушка и классификация этого компонента становится заботой изготовителя ССС. В этом случае рядом со смесительной башней размещают сушильный агрегат, над силосами устанавливают виброклассификатор, для подачи песка от сушильного агрегата к классификатору используют ковшовый элеватор. Линия подготовки песка – это отдельная технологическая установка, работающая автономно.

Вертикальная схема и ее разрыв. При загрузке в силосы исходные компоненты поднимаются вверх один раз. Далее при прохождении всех технологических операций происходит движение компонентов вниз. В этом заключается принцип так называемой классической вертикальной схемы. Вертикальная схема может быть разорвана в двух местах: по линии «бункерные весы – смеситель» или же «смеситель – фасовочная машина». Для принятия решения о разрыве вертикальной схемы нужно иметь веские основания.

Если разрыв вертикальной схемы все же необходим, важно правильно выбрать тип транспортирующего устройства, которое не должно иметь мертвых зон и должно иметь закрытое исполнение. Если разрыв делается по линии «бункерные весы – смеситель», необходимо, кроме того, организовать порционную подачу без остатков.

Смешение – главная технологическая операция. Поскольку абсолютное большинство заводов ССС в мире оснащено смесителями типа Lodige, то при оценке мощности заводов авторы предлагают принять терминологию, привязанную к объему смесителя такого типа. Производительность завода по фасовке в мешки должна быть не меньше производительности по смешению, независимо от того, предусмотрены иные виды отгрузки или нет. Современные фасовочные машины имеют модульную конструкцию, производительность одного модуля составляет около 300 мешков/час. Количество модулей определяют из расчета фасовки по 25 кг.

Запас сырьевых компонентов. При проектировании завода необходимый запас по каждому компоненту определяют в зависимости от удаленности поставщиков и организации транспортной схемы. Для определения суммарной емкости сырьевых силосов можно пользоваться следующим правилом: объем смесителя в литрах, деленный на 2, даст объем силосов в кубических метрах.

Склад готовой продукции. Мешки с готовой продукцией складируются на поддонах в два яруса без стеллажей и до 5-6 ярусов на стеллажах. Емкость склада должна соответствовать примерно двухнедельному объему производства: объем смесителя в литрах, умноженный на тысячу, даст представление о необходимой емкости склада.

Силосное оборудование. Пневматически заполняемые силосы оборудуют напорными фильтрами, которые служат для очистки выбрасываемого в атмосферу воздуха. Все силосы оборудуют сигнализаторами верхнего и нижнего уровня разных типов. Силосы песка, если песок поступает с линии сушки, кроме того, должны быть оборудованы измерителями уровня.

Дозирование основных компонентов. Из силосов компоненты поступают на весы последовательно один за другим. Цикл дозирования каждого компонента включает 3 стадии: подача с высокой скоростью, подача с низкой скоростью, пауза для успокоения и проверки фактической массы. В течение одного цикла смешения на одних бункерных весах последовательно взвешивается до 10 компонентов. Вяжущие и тонкодисперсные заполнители подают на весы с помощью двухскоростных шнеков. Для прерывания подачи продукта на весы в конце цикла дозирования используют дисковые затворы с пневмоприводами. Чтобы обеспечить надежную разгрузку тонкодисперсных компонентов из силоса, коническую часть силоса оборудуют системой аэрации. Шнеки для подачи песка должны отвечать ряду требований, связанных с абразивностью. Лимитируется скорость вращения, используются металл большей толщины и наплавка твердого сплава, исключаются промежуточные опоры.

Бункерные весы, так же как и все тракты подачи компонентов, делают в полностью закрытом исполнении. Они оснащаются автономными фильтрами или подключаются к системе аспирации. Автономный фильтр предпочтительнее, поскольку уловленная пыль возвращается обратно в процесс. Дозирование добавок. Они дозируются по весу. При проектировании завода есть возможность выбора в пользу одного из трех вариантов: автоматическая система весового дозирования добавок, весовое дозирование премиксов, ручной ввод добавок. Система автоматического дозирования аналогична системе дозирования основных компонентов. Она включает бункеры для складирования добавок, дозирующие шнеки и бункерные весы. Многие добавки обладают плохой сыпучестью, что необходимо учитывать при разработке оборудования. В случае использования премиксов затраты на оборудование существенно ниже. Схема работы с премиксами имеет смысл при организации выпуска одинаковых рецептур на разных заводах, а также для снижения собственных затрат на функциональные добавки за счет их принудительной активации.

Ручной ввод добавок применяют в целях экономии средств. Добавки взвешивают на обычных торговых весах, расфасовывают в полиэтиленовые пакеты или банки и в нужный момент вводят непосредственно в смеситель или в воронку, расположенную этажом выше.

Смешение. Статус общепризнанного стандарта в производстве ССС принадлежит одновальным горизонтальным смесителям, работающим в центрифужном режиме. Их главные особенности: простота конструкции, высокая интенсивность, отсутствие мертвых зон и возможность разгрузки без остатков. Интенсивность перемешивания оценивают с помощью безразмерного критерия Фруда Fr, который характеризует соотношение центробежной силы и силы тяжести, действующих на частицы перемешиваемых компонентов. При Fr<<1 перемешиваемые компоненты лежат на дне, а лопасти выталкивают частицы на поверхность. Для приготовления ССС рекомендуется наиболее интенсивный режим смешения при Fr=6-8. Кроме того, для распределения добавок, склонных к агломерации, центрифужные смесители оборудуют дополнительными высокоскоростными мешалками – деагломераторами.

Упаковка. Для загрузки сыпучих продуктов в клапанный мешок применяют различные системы. В случае ССС используют пневмокамерную и турбинную. Машины с аэрационной подачей не применяют из-за опасности расслоения смеси. Шнековая подача предназначена для мучнистых продуктов и характеризуется очень низкой скоростью. Ленточные метательные нагнетатели задействуют для сахара и зерна, для порошкообразных продуктов они непригодны.

Пневмокамерная подача характеризуется высокой скоростью и универсальностью применения. На машинах с этой системой одинаково легко фасуют и грубые, и тонкие смеси. Недостаток пневмокамерных машин заключается в большом количестве запыленного воздуха, что обусловливает более жесткие требования к системе аспирации.

Турбинная подача также характеризуется высокой скоростью, однако область ее применения более узкая. Она предназначена для тонкодисперсных аэрирующихся продуктов, то есть для продуктов, приобретающих в аэрированном состоянии свойства жидкости. Это цемент, известь, гипс, плиточные клеи с большим содержанием цемента.

Компьютерная система управления заводом обычно имеет двухуровневую структуру. Верхний уровень, реализуемый на базе ПК, предназначается для создания баз данных по рецептурам и компонентам, формирования отчетов о выработке продукции и расходовании компонентов, отображения на мониторе мнемосхемы, показывающей состояние всех датчиков и приводов, вывода сообщений о сбоях в работе и их квитирования, настройки параметров технологического процесса. Нижний уровень, реализуемый на базе программируемых контроллеров, предназначается для опроса всех датчиков и выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства. Важнейшая функция системы управления – дозирование – может быть реализована как на уровне контроллера, так и на уровне компьютера.

Непосредственно в производственном процессе чаще всего занято до 8 человек: 1 – управление процессом, 1 – распаковка исходных компонентов из мешков и мягких контейнеров, 1 – загрузка добавок, 1 – упаковка продукции, 3 – укладка мешков на поддоны (либо установка автоматических линий по укладке продукции на поддоны), 1 – транспортировка продукции, сырья, упаковочных материалов на складе.

Источник: журнал «Сухие строительные смеси»