Учебное пособие я ш среднее профессиональное образование
жүктеу/скачать 5.14 Mb.
|
9 внимание интенсивное развитие в рассматриваемых странах промышленности теплоизоляционных материалов. В некоторых странах, таких, например, как Швеция, Финляндия, Германия, США и др., объем выпуска теплоизоляционных материалов на душу населения в 5—7 раз превышает выпуск утеплителей на одного жителя в России. Расчеты показывают, что потребность только жилищного сектора строительства в эффекта вн ых утеплителях в 2010 году может составить 25—30 мл н м3 и должна быть удовлетворена в основном за счет отечественных материалов. Настоящие установленные (проектные) мощности страны по всем видам теплоизоляционных материалов оцениваются в 17—18 млн м3 в год. Объем производства теплоизоляционных материалов в 2002 году составил только около 8 млн м3. Основным видом применяемых в России утеплителей являются минераловатные изделия, доля которых в общем объеме производства и потребления составляет более 65 %. Около 8 % приходится на стекловатные материалы, 20 % — напенополистирол и другие пе- нопласты. Доля теплоизоляционных ячеистых бетонов в общем объеме производимых утеплителей не превышает 3 %; вспученного перлита, вермикулита и изделий на их основе — 2—3 % (по вспученному продукту). Структура объемов выпуска утеплителей в России близка к структуре, сложившейся в передовых странах мира, где волокнистые утеплители также занимают 60—80 % от общего выпуска теплоизоляционных материалов. Распределение объемов выпуска утеплителей по стране характеризуется значительной неравномерностью. Ряд крупных регионов, таких, как Архангельская, Калужская, Костромская, Орловская, Кировская, Астраханская, Пензенская, Курганская и другие области, а также Республика Марий Эл, Чувашская Республика, Калмыкия, Адыгея, Карелия, Бурятия и др., не имеют своего производства эффективных теплоизоляционных материалов. Многие регионы страны производят утеплители в явно недостаточном количестве. Относительно благополучным является Северо-Западный регион, а наибольшие проблемы с утеплителями собственного производства имеются в Северном, Поволжском, Северокавказском и Западно-Сибирском регионах. До периода рыночных реформ большая часть объема выпускаемых минераловатных изделий была ориентирована на промышленную теплоизоляцию, а интересы жилищного строительства, особенно индивидуального, оставались на втором плане. В настоящее вре 10 мя номенклатура выпускаемой продукции все больше отвечает условиям жилищного строительства, где наряду с традиционными требованиями появляются требования по прочности, долговечности, водо- и атмосфероустойчивости. Следует признать, что качество и ограниченная номенклатура отечественных утеплителей, выпускаемых многими предприятиями Российской Федерации, не в полной мере отвечает нуждам жилищного строительства. Это позволяет ведущим фирмам западных стран успешно осваивать рынки России и продавать свою продукцию [49,55]. Объем продаж на российском рынке только фирмы «Роквул» (Дания) достиг в 1990-х годах около 10 млн долларов США в год. А поставки фирмы «Партек» (Финляндия) распространились в этот период до Иркутска. Часто считают, что импортные утеплители при той же плотности, что и российские, обладают более низким коэффициентом теплопроводности. Об этом говорит простое сравнение показателей теплопроводности утеплителей по нашим ГОСТ и ТУ и показателей данных фирм-импортеров. Между тем разницу в большинстве случаев можно объяснить отличиями в методике определения теплопроводности. Так, например, в России замер производят при 25 °С, а за рубежом — при 10 °С. Такая разница в граничных условиях может дать отличие в результатах до 15 % не в пользу отечественных утеплителей. Предусмотренное федеральными целевыми программами «Жилище» и «Свой дом» массовое жилищное строительство не может ориентироваться на зарубежные поставки. Потребность этого сектора в эффектавн ых утеплителях ежегодно возрастает и должна быть удовлетворена в основном за счет отечественных производителей. Расчетами Госстроя РФ, выполненными в рамках федеральных целевых программ «Жилище» и «Свой дом», определена потребность в эффективных теплоизоляционных материалах для строительства. Так, при объеме нового строительства 80 млн м2 жилой площади в год и объеме реконструкции 20 млн м2 понадобится около 18 млн м3 утеплителя. Следует заметить, что потребность в утеплителях резко возросла после ужесточения нормируемых теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, принятых Госстроем РФ в 1995—1996 годах. Вследствие принятых решений требуемая толщина теплоизоляционного слоя должна увеличиться в 1,5—2 раза на первом этапе и в 3 и более раза — на втором. Общая потребность в утеплителях для всех отраслей хозяйства страны по расчетам Теплопроекта составит к 2010 году до 50—55 млн м3. Волокнистые теплоизоляционные материалы Основой промышленности теплойзоляционных материалов является производство теплоизоляционных изделий из минеральной ваты. На территории России расположено 69 предприятий и цехов по производству таких изделий. Общее количество технологических линий — 122. Суммарная установленная (проектная) мощность предприятий — около 12 млн м3 в пересчете на изделия плотностью 100 кг/м3 [52]. Некоторые предприятия, к сожалению, до сих пор выпускают материалы, которые нельзя отнести к современным. Это прежде всего минераловатные плиты на битумном связующем. К уходящим в прошлое минераловатным утеплителям следует также отнести изделия, диаметр волокна в которых превышает 7—8 мкм, а в качестве связующего используются экологически вредные вещества. Очевидно, что даже в условиях ожидаемого повышенного спроса эти материалы не будут востребованы, а мощности этих производств не будут расти. Среди наиболее широко применяемых сегодня как в индустриальных строительных конструкциях, так и в дополнительной изоляции зданий распространены такие волокнистые утеплители, как: плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-96 и ТУ 762-010-04001485-96) марок П75, П125, П225; изделия из стеклянного волокна (ТУ 5763-002-00287697—97) марок П45, П45Т, П60, П75. Для утепления кровли, чердачных перекрытий наряду с указанными изделиями применяются также минераловатные плиты повышенной жесткости на синтетическом связующем (ГОСТ 22950—95), плиты минераловатные гофрированной структуры (ТУ 5762-001-05299710-94) марок П175ГС, П200ГС [79]. Такую продукцию выпускают сегодня многие отечественные заводы: АО «Термостепс» (Тверь, Ярославль, Салават, Омск, Пермь), АО «Комат», ЗАО «Минвата» (г. Железнодорожный), На- заровский ЭТИМ, фирма «Изорок» (г. Бокино), Челябинский АКСИ, «Флайдерер-Чудово» и др. К сожалению, следует констатировать, что номенклатура отечественных плитных утеплителей расширяется медленно и все еще скудна. Рынок России испытывает недостаток в плитных утеплителях повышенной жесткости для утепления фасадов зданий. Имеющиеся изделия не обладают необходимыми свойствами по влагостойкости, сопротивлению на расслаивание. Практически отсутствуют жесткие негорючие плиты малой толщины для изоляции кровель и полов. При кажущемся обилии волокнистой теплоизоляции объем выпуска конкурентоспособной продукции, наиболее полно отвеча 12 ющей требованиям современного строительства, недостаточен. В основном такая продукция выпускается предприятиями, оснащенными импортным оборудованием. Выправляя это несоответствие в структуре производства утеплителей, целый ряд отечественных предприятий, таких, например, как АО «Флайдерер-Чудово», АО «Термостепс», АКСИ, ЗАО «Минвата» и др., в последние годы значительно улучшили качество и номенклатуру своей продукции. Наиболее общим для всех заводов страны путем вывода производства волокнистых утеплителей на новый качественный уровень является перевод процесса получения волокна с доменных шлаков на минеральное сырье. Анализ применяемых в отечественной и зарубежной практике сырьевых материалов показывает, что наиболее качественную, долговечную минеральную вату, соответствующую мировому уровню, можно получать из шихт на основе горных пород габбро-базальто- воготипа. Небольшая добавка карбонатных пород (известняков или доломитов) доводит их модуль кислотности до 1,7—2,5. Использование этого сырья дает возможность получать минеральное волокно и изделия на его основе, обладающие повышенными эксплуатационными свойствами (химически и водостойкие, температуростойкие), с высокими физико-механическими и теплотехническими показателями. К числу наиболее перспективных сырьевых материалов следует отнести: базальт месторождения «Мяндуха» (Архангельская обл.), кондопожские габбро-диабазы и порфириты (Карелия), горные породы Урала, габбро-диабаз Кру- торожинского месторождения (Оренбургская обл.), васильевские (Кемеровская обл.), назаровские (Красноярский край), свиягин- ские (Приморский край) базальты, габбро-диабаз татаканский, базальтовый туф морозовский (Приморский край), ортоамфиболит та- рынахский (район БАМа), меланократовый габбро-норит (Приморский край). Большая часть этих пород пригодна для применения в качестве однокомпонентной шихты. Путем специальной термообработки можно получать кристаллизующееся минеральное волокно с рабочей температурой применения до 1000 °С [64]. Переход на производство минеральной ваты из горных пород габбро-базальтовой группы, как это делают все ведущие фирмы мира, а не из доменных шлаков позволит существенно увеличить срок эксплуатации утеплителей из минеральной ваты, повысить их температуро- и водостойкость [63,64]. С этой целью Теплопроект разработал «Кадастр сырья для производства минераловатных изделий на основе горных пород». С помощью этого документа отрабатываются такие составы шихт на основе отечественного сырья, которые по своим характеристи 13 кам соответствуют шихтовым составам ведущих европейских фирм: «Партек» (Финляндия), «Роквул» (Дания), «Сен-Гобен» (Франция). Такие шихты используют на Тверском комбинате «Изоплит», Пермском заводе теплоизоляционных изделий, Самарском ЗТИ. С середины, 1999 года Волгоградский ЗТИ приступил к массовому производству тонкого волокна и изделий на основе базальта при использовании ваграночного процесса. Ведущие мировые фирмы — производители минераловатной продукции в качестве основного сырья используют базальтовые породы. Это позволяет получать высококачественную минеральную вату. В настоящее время на всех предприятиях отрасли доля базальтовых пород в используемой шихте увеличена до 25—30 %. Это означает, что модуль кислотности ваты составляет в этих случаях не менее 1,5. Важным элементом в технологических линиях производства волокнистых материалов и изделий, оказывающих воздействие на конечные свойства утеплителей, являются плавильные агрегаты. Из 122 технологических линий по производству минераловатных изделий 103 оснащены коксовыми вагранками, 17 линий — ванными печами, 2 линии — электропечами. В производстве стекловолокна и изделий используют ванные печи на газе или жидком топливе, а в производстве тонкого базальтового и супертонкого волокна — электропечи с графитовыми или молибденовыми электродами или индукционные печи. Производительность коксовых вагранок — 2—2,5 т/ч по расплаву, ванных печей минераловатного производства — 1,6—2,5 т/ч, электропечей — до 5 т/ч, ванных печей производства стекловолокна — 0,8—1,5 т/ч, печей базальтового производства — от 200 кг в сутки до 200 кг/ ч. 60 % всех теплоизоляционных материалов из минеральных волокон выпускают при получении расплава в коксовых вагранках, которые являются сегодня основными плавильными агрегатами. На большинстве отечественных предприятий эксплуатируется устаревшее плавильное оборудование. Практически все коксовые вагранки работают без горячего и кислородного дутья, что, в свою очередь, не дает возможности получить расплав требуемой (1400— 1450 °С) температуры, а следовательно, и нужной вязкости. АО «Термостепс» совместно с НТТП «Газовые печи» (г. Пенза) разработали и внедрили на Волгоградском заводе теплоизоляционных изделий (филиале АО «Термостепс») принципиально новый, не имеющий мирового аналога плавильный агрегат — коксогазовую вагранку для плавления всех видов сырья, в том числе базальтовых и других тугоплавких пород. Практически по всем технико-эконо 14 мическим показателям она значительно превосходит вагранки, работающие на коксе. Эксплуатация газовой вагранки показала эффективность нового плавильного агрегата, позволяющего:
получить температуру расплава 1500 °С, а следовательно, необходимую для его переработки вязкость; отказаться от установки к газовой вагранке системы подогрева воздуха или системы кислородного дутья, что значительно удешевляет строительство, повышает надежность и облегчает эксплуатацию; использовать в качестве сырья вместо шлаков не только базальтовые, но и другие тугоплавкие породы и тем самым получить теплоизоляционные материалы с новыми свойствами; снизить вредные выбросы в атмосферу в 8—10 раз по сравнению с коксовыми вагранками и отказаться от дополнительной установки к газовой вагранке системы дожига оксида углерода: сократить время вывода вагранки на рабочий режим с 3—4 часов до 45—60 минут; полностью автоматизировать процесс плавления. Иностранные фирмы — производители оборудования для теплоизоляционной промышленности проявили большой интерес ксо- зданной в АО «Термостепс» газовой вагранке. С одной из этих фирм («Гамма-Мекканика», Италия) подписано соглашение о сотрудничестве по изготовлению и реализации этих плавильных агрегатов в России и за рубежом. Весной 2002 года в Самаре на заводе АО «МТЛ- Термостепс» введена в эксплуатацию вагранка такого типа, изготовленная в Италии. Решение вопросов улучшения качества и расширения номенклатуры волокнистых утеплителей тесно связано с совершенствованием узла волокнообразования. Наиболее распространенным в России способом переработки минеральных расплавов в волокно является центробежно-дутьевой способ. При реализации этого способа раздува пленка расплава, образующаяся на вращающемся диске, раздувается паром, выходящим из кольцевого коллектора через несколько сотен отверстий. Однако этот способ не позволяет получить волокно нужного качества. Диаметр волокна составляет от 8 до 12 мкм. Расход пара на центробежно-дутьевых центрифугах достигает 1,5—2 т/ч на одну центрифугу [54]. Мировая практика производства минераловатных изделий показывает, что ведущие фирмы мира производят вату на многовалковых центрифугах. Диаметр волокна при этом снижается до 4—6 мкм. Свойства утеплителя значительно улучшаются. С 25—30 до 15 10—15 % снижаются потери расплава с неволокнисгыми включениями, исключается применение пара. В среднем по Российской Федерации многовалковые центрифуги составляют 26 % от общего количества волокнообразующих устройств. Это объясняется тем, что на большинстве заводов страны из-за стесненных условий существующих цехов весьма проблематично вписать новые узлы волокнообразования в существующие линии. Решая эту проблему, Теплопроект разработал принципиально новую малогабаритную камеру отдува волокна. Это позволило на ряде заводов АО «Термостепс» в короткое время реконструировать более 80 % узлов волокнообразования. Работа по замене старых центрифуг новыми продолжается. Отечественные многовалковые центрифуги успешно работают на комбинате «Изоплит», Екатеринбургском ЗТИ. В 1997—2000 годах введены в эксплуатацию многовалковые центрифуги СМТ-183А производства АО «Строммашина». Такие центрифуги внедрены на пермском, самарском, волгоградском, кемеровском, ярославском и омском заводах. Стоимость новой центрифуги, включая проект привязки, составляет 4—5 млн руб. Работы ученых и практиков последних лет позволяют утверждать, что значительная часть технологических переделов минераловатного производства имеет опробованные в отечественной промышленности решения современного уровня. В тоже время в этой технологической цепочке остается открытым очень важный вопрос, связанный с разработкой, изготовлением и внедрением в промышленность современной камеры тепловой обработки (полимеризации), способной по «сухому» способу обеспечить на одной быстро переналаживаемой линии поточное производство плитного утеплителя различной заданной плотности (до 250 кг/м2) и различной толщины (от 40 до 250 мм). Именно такие камеры тепловой обработки обеспечили передовым фирмам мира прогресс и опережение в производстве минераловатных утеплителей [56]. В последние годы Теплопроект-провел большую работу по созданию такого отечественного оборудования, им разработана рабочая документация на камеру тепловой обработки, которая смонтирована на Хабаровском заводе «Стекловолокно». Одной из важнейших проблем на сегодняшний день является бережная перевозка и хранение утеплителей. Сохранить их эксплуатационные характеристики можно, используя такой известный прием, как упаковка изделий в различные пленки. Так, на ряде заводов АО «Термостепс» внедрены несколько моделей отечественных установок по механизированной упаковке плитных и рулони- руемых материалов в полиэтиленовую (термоусадочную) пленку. 16 Предлагаемые отечественные установки в 10—15 раз дешевле аналогичных зарубежных и обеспечивают хорошее качество упаковки. Изделия в такой упаковке не только хорошо хранятся и транспортируются, но также могут быть с успехом уложены в конструкцию. Важным элементом как новых, так и известных волокнистых утеплителей является качественное, экологически безопасное связующее. Практически все известные виды связующих, применяемых в отечественной теплоизоляционной промышленности, были разработаны 15—20 лет назад. В те годы основная часть минераловатных изделий использовалась на промышленных объектах, где срок их службы определялся временем капитального ремонта оборудования и не был велик. Сегодня, когда основная часть утеплителей применяется в строительстве, к связующим предъявляются такие повышенные требования, как неизменность структуры, стабильность геометрических размеров и теплофизических свойств на весь срок эксплуатации. В последние годы появился целый ряд предложений по модификации известных связующих и новые предложения. Так, на комбинате «Изоплит» (Тверская область) проводятся работы по модификации связующего и приданию изделиям водоотталкивающих свойств. Теплопроектом проведены работы по использованию в качестве связующих силанов. Разработана технология приготовления многокомпозиционного состава насиланах. По показателю водопоглоще- ния полученные образцы находятся в пределах, регламентированных мировыми стандартами. На Лианозовском электромеханическом заводе в цехе базальтового волокна испытано новое, экологически чистое связующее на основе солей алюминия с аммиачной водой. Преимуществами нового связующего являются отсутствие в его составе вредных веществ и возможность использования его при температуре до 1000 °С. На этом заводе выпускаются плиты на новом вододисперсном нетоксичном связующем «Ирикс-45» по ТУ 2386-008-00249567—99, разработанном ГУТТ НИПИ «Научстандартдом» и опробованном совместно с Теплопроектом. Связующее представляет собой суспензию антисептирующих й огнезащитных добавок в пленкообразующей дисперсии. Основными достоинствами связующего «Ирикс-45» являются неограниченная растворимость его водой, длительный гарантированный срок хранения (6 месяцев при температуре от 5 до 40 °С), низкая температура отвердения пленки (не более 130 °С). Однако высокая скорость пленкообразования и твердения не позволяют пока применить это связующее наиболее распространен ным способом — впрыскиванием в камеру волокноосаждения. Поэтому такое связующее опробовано только в линии, где смачивание ковра производят методом пролива, и в гидромассе. Ряд заводов России в качестве связующего применяет бентонитовую глину. Технология его приготовления заключается в помоле бентонитовой глины, приготовлении шликера с добавлением кальцинированной соды, суточном пропаривании смеси до 90 °С до образования гелеобразного бентаколлоидного связующего. Отформованные на конвейере плиты вакуумируются, а затем подвергаются сушке при 300 °С и тепловой обработке при 550—600 °С. Образуется водонерастворимый керамический черепок, связывающий волокна. Полученные плиты выгодно отличаются от аналогов на синтетическом связующем негорючестью и экологической чистотой. Связующее обеспечивает стабильность эксплуатационных свойств до 700 °С и отсутствие вредных газовыделений практически до температуры плавления (1200 °С). В случае применения таких плит при обычных температурах, например в жилищном строительстве, в гидромассу при формовании вводят кремнийорганические гидро- фобизаторы, которые придают плитам водоотталкивающие свойства. К новым волокнистым теплоизоляционным материалам, которые разрабатывает Теплопроект в последние годы, следует отнести пласт- мигран и волокнистые изделия на кожевенных отходах (разработанные МГСУ и осваиваемые на опытном заводе Теплопроекта). Объединяет эти два материала то, что оба они предназначены для жилищного строительства, экологически чисты и технологичны в монтаже. Пластмигран представляет собой материал, состоящий из минераловатных гранул и пыли полистирола. Эта смесь помещается в перфорированную металлическую форму любой конфигурации и продувается паром. Вспенивающаяся полистирольная пыль прочно связывает волокно. Опытное оборудование изготовлено и смонтировано на Щуровском комбинате «Стройдеталь» (Московская область). В нашей стране все шире производятся и используются в строительстве такие недавно экзотические материалы, как тонкое и су- нертонкое волокно. Эти материалы находят все большее применение в огнезащите строительных конструкций, в изоляции инженерного и промышленного оборудования. Однако широкому внедрению этих качественных материалов в строительство и промышленность препятствуют дороговизна оборудования (платиновые фильеры), высокая энергоемкость и малая производительность традиционного двухстадийного процесса (50—200 кг в сутки). В Теплопроекте ведутся работы по создаиию технологии и оборудования для получения супертонкого волокна непосредственно из минеральных расплавов в одностадийном процессе (эжекцион- но-акустическим способом). жүктеу/скачать 5.14 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|