Разработка технологии защитно-декоративного покрытия тумбы «Монохром»

1. Краткое техническое описание изделия с указанием материала отделываемых поверхностей и вида защитно-декоративных покрытий Настоящее техническое описание, разработанное в соответствии с образцами-эталонами, которые рекомендованы к производству Художественно-техническим советом по мебели при производственно-торговом концерне «Беллесбумпром», протоколы № 2 от 20.10.2005 г. распространяется на тумбы «Монохром» (рисунок 1.1).

Технические требования на набор мебели должны соответствовать требованиям ГОСТ 16 371–1993 «Мебель. Общие технические условия"[2] и определенной конструкторской документации.

Конструкторская документация и техническое описание разработаны студентом 5 курса специальности Технология деревообработки Верковичем Владиславом Дмитриевичем Адрес разработчика: 225 295, г. Минск, ул. Заводская, 4.

1.1 Описание изделия Изделие предназначено для оборудования интерьера жилых помещений.

Формирование корпуса производится на вертикальных полупроходных стенках.

Тумба сборно-разборной щитовой конструкции.

Крышка тумбы имеет прямоугольную форму и опирается на две вертикальные стенки. Корпус тумбы опирается на мебельные ножки. Комод имеет восемь выдвижных ящика.

Основной вариант облицовывания и защитно-декоративных покрытий поверхностей тумбы «Монохром» приведен в таблице 1.1.

Защитно-декоративные покрытия соответствуют требованиям СТБ 1871−2008[3]. Лаковые защитно-декоративные покрытия выполняются с сохранением натурального цвета древесины или с предварительным окрашиванием. Основным отделочным материалом является лак VPUR 5400 Icro. Допускается использовать другие облицовочные и отделочные материалы, аналогичные указанным в настоящем техническом описании, если они не снижают эстетические и эксплуатационные свойства изделий и разрешены Министерством здравоохранения Республики Беларусь для этих целей.

Таблица 1.1 — Виды защитно-декоративных покрытий поверхностей комода

Художественное решение, применяемые облицовочные и отделочные материалы и возможные варианты их сочетания на лицевых поверхностях соответствуют образцам-эталонам, утвержденным в установленном прядке.

1.2 Общий вид и габаритные размеры Общий вид и габаритные размеры тумбы «Монохром» представлены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Общий вид и габаритные размеры тумбы «Монохром»

1.3 Конструкция и материалы Сборка изделия производится на эксцентриковых стяжках, шкантах, винтах саморезах. Изделия поставляются потребителю в разобранном виде.

На вертикальных опорных щитах устанавливаются подпятники, которые крепятся шурупами.

Ящики собираются на стяжках и шурупах. Дно изготавливается из массива древесины дуба крепится с низу шурупами. Накладка крепится к коробу ящика при помощи шурупов.

Перемещение выдвижных ящиков осуществляется по роликовым направляющим, которые крепятся к вертикальным щитам посредством шурупов.

Щитовые элементы изготавливают из массива древесины дуба.

Ручки могут быть металлическими или из полимерных материалов.

Для тумб применяется фурнитура, изготавливаемая предприятиями стран СНГ и соответствующая требованиям СТБ 1157[6] и образцам-эталонам, утвержденным в установленном порядке, или выпускаемая иностранными производителями.

Безопасность эксплуатации тумб обеспечивается используемыми материалами, конструкцией изделий и подтверждается испытаниями, проведенными в установленном порядке.

Все остальные показатели должны соответствовать требованиям ГОСТ 16 371[2], стандартам на функциональные размеры, конструкторской документации и образцу-эталону, утвержденному в установленном порядке.

декоративный покрытие лак грунтовка

2. Спецификация изделия Исходя из габаритных размеров изделий и их конструкции, определяют размеры деталей и сборочных единиц, входящих в рассматриваемое изделие (рисунок 2.1). На основании характеристики вида поверхностей мебели, подлежащих отделке, и вида защитно-декоративного покрытия, который должен быть создан на каждой поверхности, составляют спецификацию изделия.

Рисунок 2.1 — Тумба «Монохром»: 1 — крышка; 2 — щит вертикальный боковой; 3 — щит вертикальный боковой перегородочный; 4 — цокольный щиток; 5 — щит горизонтальный нижний; 6 — фасад ящика; 7 — боковая стенка ящика; 8 — задняя стенка ящика; 8а — передняя стенка ящика; 9 — дно ящика; 10 — фасад ящика; 11 — боковая стенка ящика; 12 — задняя стенка ящика; 12а — передняя стенка ящика; 13 — дно ящика; 14 — задняя стенка тумбы.

Согласно техническому описанию изделия, формирование покрытий на поверхностях деталей осуществляется по схеме: фасадные, рабочие поверхности (пласть) — лак УР.Гл.1.П.ПГ.5.УХЛ4 (метод нанесения — налив); фасадные, рабочие поверхности (кромки) — лак УР.Гл.1.П.ПГ.5.УХЛ4 (метод нанесения — распыление); прочие лицевые поверхности (пласть) — лак УР.Гл.2.П.ПГ.4.УХЛ4 (метод нанесения — налив); прочие лицевые поверхности (кромки) — лак УР.Гл.2.П.ПГ.4.УХЛ4 (метод нанесения — распыление); внутренние видимые поверхности (пласть) — УР.Гл.2.П.ПГ.4.УХЛ4 (метод нанесения — налив); внутренние видимые поверхности (кромки) — УР.Гл.2.П.ПГ.4.УХЛ4 (метод нанесения — распыление).

Спецификация изделия предоставлена в таблице 2.1

Таблица 2.1 — Спецификация изделия

3. Материалы

3.1 Характеристика применяемых отделочных материалов Полиуретановые лакокрасочные материалы образуют покрытия с хорошей адгезией к различным материалам, имеют высокую твердость, приближенную к твердости стекла, хорошие декоративные свойства, высокую атмосферои химостойкость. Основными компонентами полиуретановых лаков материалов являются полиизоцианаты и полигидросодержащие соединения. Разновидностью полиуретановых ЛКМ являются материалы на основе уретановых масел и уралкидов, который отличаются от других полиуретановых материалов неограниченной жизнеспособностью. Основным недостатком данных ЛКМ является токсичность некоторых компонентов, трудности изготовления и применения, низкая светостойкость.

3.1.1 Лак VPUR 5400 Icro

Двухкомпонентный полиуретановый лак. Обладает высоким декоративным эффектом и защитными свойствами. Предназначен для покрытия элементов фасадов и конструкций. Технические характеристики лака VPUR 5400 Icro представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 — Технические характеристики лака VPUR 5400 Icro

3.1.2 Грунтовка FPUR 0034

Грунт на основе алкидных смол. Применяется для плоских и профильных поверхностей древесных материалов. Не содержит формальдегида. Технические характеристики грунта FPUR 0034 представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 — Технические характеристики грунта FPUR 0034

3.2 Разработка структур защитно-декоративных покрытий Структурная схема формирования прозрачного покрытия лаком VPUR 5400 Icro на фасадных и рабочих поверхностях (пласти деталей мебели) представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 — Структурная схема лакокрасочного покрытия. Вид ЗДП — Лак УР.ГЛ.1.П.ПГ.5.УХЛ4. Метод нанесения — налив. 1 — Древесина дуба; 2 — грунт FPUR 0034 3,4 — Лак VPUR 5400 Icro

Структурная схема формирования прозрачного покрытия лаком VPUR 5400 Icro на прочих лицевых поверхностях, внутренних видимых поверхностях (пласти деталей мебели) и внутренних видимых поверхностях представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 — Структурная схема лакокрасочного покрытия Вид ЗДП — Лак УР.РЛ.2.П.ПГ.4.УХЛ4 Метод нанесения — налив. 1 — Древесина дуба; 2 — грунт FPUR 0034; 3 — лак VPUR 5400 Icro.

Структурная схема формирования прозрачного покрытия лаком VPUR 5400 Icro кромок представлена на рисунке 3.3

Рисунок 3.3 — Структурная схема лакокрасочного покрытия. Вид ЗДП — Лак УР.РЛ.2.П.ПГ.4.УХЛ4. Метод нанесения — распыление. 1 — Древесина дуба; 2 — грунт FPUR 0034; 3 — лак VPUR 5400 Icro.

3.3 Расчет норм расхода основных и вспомогательных отделочных материалов на изделие Расчет норм расхода отделочных материалов производится на основании карты технологического процесса отделки, размеров отделываемой поверхности, группы сложности поверхности, подгруппы и категории покрытия, норматива расхода ЛКМ для принятого способа нанесения. Нормы расхода определяют на все виды основных вспомогательных ЛКМ, используемых для создания защитно-декоративного покрытия. Норму расхода основных ЛКМ определяют в рабочем растворе и по составляющим их компонентам.

Расчет норм расхода ЛКМ выполняется в определенной последовательности.

Определяют площадь отделываемых поверхностей деталей по формуле:

S_i=l•b•m•n•10^-6, (3.1)

где S_i — площадь отделываемой поверхности, м; l, b — длина и ширина отделываемой поверхности, мм; n — количество одноименных деталей, шт; m — количество отделываемых поверхностей в детали (сборочной единице), шт.

Определяют площадь отделываемой поверхности с идентичными конструкционными и технологическими признаками по формуле:

S_f=, (3.2)

где S_f — площадь отделываемых поверхностей разноименных деталей с идентичными конструкционными и технологическими признаками (одной группы сложности), f=1,2,3,…k, где k — количество деталей одной группы сложности.

Результаты расчетов оформляют в виде таблицы «Расчет площадей отделываемых поверхностей».

Расход данного ЛКМ рабочей вязкости и его компонентов — N_i определяют по формуле:

N_i= S_f •N_i, (3.3)

где N_i — удельная норма расхода данного ЛКМ.

Общий расход ЛКМ на изделие — N определяют по формуле:

N_i=• N_i; (3.4)

где х — количество видов разноименных поверхностей деталей, отделываемых одним ЛКМ (х=1,2,3…r).

Результаты расчетов оформляют в виде таблицы «Расчет норм расхода ЛКМ».

Методика расчета норм расхода вспомогательных материалов (разравнивающая жидкость, полирующие пасты, шлифовальная шкурка и т. д.) аналогична методике расчета основных ЛКМ.

К вспомогательным материалам также следует отнести растворители для промывки системы лакоподачи лаконаливных машин раз в сутки (после непрерывной работы) и другого лаконаносящего оборудования. Расчет потребности в растворителях сводится в таблицу.

Таблица 3.5 — Расчет площадей отделываемых поверхностей комода

Таблица 3.6 — Расчёт норм расхода лакокрасочных материалов

Таблица 3.7 — Расчет норм расхода шлифовальной шкурки

Таблица 3.8 — Расчет норм расхода вспомогательных материалов

Таблица 3.9 — Расчет растворителей для промывки оборудования

Таблица 3.10 — Сводная ведомость расчета основных и вспомогательных материалов на годовую производственную мощность (66 000 комплектов) выпуска продукции

4. Технологический раздел

4.1 Разработка карт технологического процесса для каждого вида покрытия

4.1.1 Карта технологического процесса получения покрытия лаком VPUR 5400 Icro 1-й категории качества методом налива на пласти плоских щитовых деталей. Вид ЗДП — лак УР.ГЛ.1П.ПГ.5.УХЛ4

Структурная схема данного технологического процесса имеет следующий вид:

удаление пыли > грунтование > выдержка > сушка > охлаждение > шлифование > удаление пыли > 1-е лакирование > выдержка > сушка > охлаждение > шлифование > удаление пыли > 2-е лакирование > выдержка > сушка > охлаждение > контроль качества > устранение дефектов.

Условиями создания ЗДП являются:

— температура воздуха в цехе — не ниже 18^оС;

— относительная влажность воздуха в цехе — не выше 70%.

Карта технологического процесса приведена в табл. 4.1

Таблица 4.1 — Карта технологического процесса получения покрытия лаком VPUR 5400 Icro 1-й категории качества методом налива на пласти плоских щитовых деталей

4.1.2 Карта технологического процесса получения покрытия лаком VPUR 5400 Icro 2-й категории качества методом налива на пласти плоских щитовых деталей. Вид ЗДП — лак УР.РЛ.2.П.ПГ.4.УХЛ4

Структурная схема данного технологического процесса имеет следующий вид:

удаление пыли > грунтование > выдержка > сушка > охлаждение > шлифование > удаление пыли > лакирование > выдержка > сушка > охлаждение > контроль качества > устранение дефектов.

Условиями создания ЗДП являются:

— температура воздуха в цехе — не ниже 18^оС;

— относительная влажность воздуха в цехе — не выше 70%.

Карта технологического процесса приведена в табл. 4.2

Таблица 4.2 — Карта технологического процесса получения покрытия лаком VPUR 5400 Icro 2-й категории качества методом налива на пласти плоских щитовых деталей

4.1.3 Карта технологического процесса получения покрытия лаком VPUR 5400 Icro 2-й категории качества методом распыления на кромки плоских щитовых деталей. Вид ЗДП — лак УР.РЛ.2.П.ПГ.4.УХЛ4

Структурная схема данного технологического процесса имеет следующий вид:

удаление пыли > грунтование > выдержка > сушка > охлаждение > шлифование > удаление пыли > лакирование > выдержка > сушка > охлаждение > контроль качества > устранение дефектов.

Условиями создания ЗДП являются:

— температура воздуха в цехе — не ниже 18^оС;

— относительная влажность воздуха в цехе — не выше 70%.

Карта технологического процесса приведена в табл. 4.3

Таблица 4.3 — Карта технологического процесса получения покрытия лаком VPUR 5400 Icro 2-й категории качества методом распыления на кромки плоских щитовых деталей

4.2 Подбор и расчет потребного количества технологического оборудования на годовую программу Расчетное количество оборудования n_p для выполнения годовой программы определяется по формуле:

(4.1)

где Т_г.п — потребное количество часов работы оборудования для выполнения годовой программы, ч;

Т_г. эф. — эффективный фонд работы оборудования в году, ч.

(4.2)

где П_г — годовая программа выпуска изделий, шт;

П_ч — часовая производительность оборудования, компл./ч.

(4.3)

где В — количество выходных дней в расчетном году;

П — количество праздничных дней в расчетном году;

Р — количество дней в году, выделяемых на ремонт оборудования (для станков с ручной подачей — 2, с механической — 5, с конвейерной — 10).

— с ручной подачей

— с конвейерной подачей

Процент загрузки оборудования определяют по формуле:

(4.4)

где n_пр — принятое количество оборудования.

Определяем производительность линии грунтования грунтом FPUR 0034, состоящей из автоматического распылительного станка EKOS, вертикальной сушильной камеры, щеточно-шлифовального станка ЩС-1200:

компл./час (4.5)

где Uскорость подачи деталей, м/мин;

К_р, К_м— соответственно коэффициенты использования рабочего и машинного времени;

lдлинаi-й детали, м;

n-количество одинаковых i-х деталей;

mколичество проходов i-й детали через оборудование;

zчисло одновременно обрабатываемых деталей, шт;

шт. (4.6)

где N₀— общее количество деталей в изделии, шт;

N₁— количество деталей, которые обрабатываются по одной (имеют большую ширину), шт.;

N₂— количество узких деталей, которые можно обрабатывать по две (малая ширина), шт;

N₃— количество деталей, которые можно обрабатывать по три, шт.

шт.

Принимаем к установке 1 линию.

Определим процент загрузки данного оборудования:

Определяем производительность линии лакирования лаком VPUR 5400 Icro, состоящей из автоматического лаконаливного станка BARBERAN Bld-2, конвективной сушильной камеры с подвижными этажерками, шлифовального станка ЩС-1200:

Принимаем к установке 1 линию.

Определим процент загрузки данного оборудования:

Производительность сушильной камеры с подвижными этажерками

(4.7)

где — коэффициент использования камеры;

— количество проходов детали;

— деталь из комплекта проходящая через камеру;

— цикл обработки детали;

— количество этажерок в сушильной камере

1) для сушки в линии лаконаливного станка Barberan Bld-2

Определим среднее количество деталей в одной этажерке:

где , — средние размеры деталей,

 — длина и ширина этажерки,

— количество этажей этажерок Принимаем 24 этажерок Определим цикл обработки детали

= + +

?(а_i?m_i)= (1· 2+2·2+1·2+1·1+1·1+4·2+8·2+4·2+

+4· 1+4·1+4·2+80·2+4·2+4·1+4·1)=90

компл/час Принимаем к установке 1 сушильную камеру.

Определим процент загрузки данного оборудования:

Длину сушильной камеры данного типа вычисляем по формуле

(4.9)

2) для сушки в линии автоматического распылительного станка Рапид ВЗ-800 грунтовки FPUR 0032

Определим среднее количество деталей в одной этажерке:

где , — средние размеры деталей,

 — длина и ширина этажерки,

— количество этажей этажерок Принимаем 17 этажерок Определим цикл обработки детали

= + +

?(а_i?m_i)=(1· 2+2·2+1·2+1·1+1·1+4·2+8·2+4·2+4·1+4·1+4·2+80·2+4·2+4·1+4·1)=90

компл/час Принимаем к установке 1 сушильную камеру.

Определим процент загрузки данного оборудования:

Длина сушильной камеры Всего принимаем к установке по одной сушильной камере для каждой линии.

Производительность краскораспылителя HVLP SAT 1000

(4.10)

где — скорость перемещения распылителя, м/мин;

— коэффициенты, соответственно рабочего и машинного времени;

— расчетная ширина факела ЛКМ, наносимой распылителем;

— количество проходов для получения покрытий требуемой толщины;

— площадь детали, м;

А — количество деталей, входящих в комплект, шт;

— количество слоев наносимых на заготовки;

Рассчитаем для лака VPUR 5400 Icro

Далее определим потребное количество часов работы распылителя на годовую программу:

Рассчитаем необходимое количество краскораспылителя Таким образом, принятое число краскораспылителей n_пр=1;

Определим процент загрузки краскораспылителя HVLP SAT 1000:

Всего принимаем 1 краскораспылитель HVLP SAT 1000

Производительность тупиковых сушильных камер Производительность тупиковых сушильных камер рассчитываем по формуле

(4.11)

где — коэффициент использования оборудования;

— количество деталей, одновременно загружаемых в камеру, шт;

(4.12)

— высота стопы, мм;

— толщина детали, мм;

— время нахождения детали в камере, мин;

— количество проходов деталей через камеру (количество слоёв);

— количество деталей, входящих в комплект изделия и проходящих через камеру, шт Рассчитаем для лака VPUR 5400 Icro

Сделаем сушильную камеру 2-х рядовую, получим:

Всего принимаем 5 тупиковых сушильных камер.

Расчет рабочих мест для устранения дефектов Производительность рабочего места

(4.13)

где — время для устранения дефектов (ф_ц=4 мин);

Требуемая производительность рабочего места

(4.14)

где — годовая производительность;

— количество деталей в изделии, которые обрабатываются на данной линии или станке.

З — загрузка линии

1) рассчитаем для автоматического распылительного станка Рапида ВЗ 800

Производительность рабочего места Требуемая производительность рабочего места Количество мест для устранения дефектов Принимаем 1 место для устранения дефектов после нанесения грунта FPUR 0034

Процент загрузки

2) рассчитаем для лаконаливного станка Barberan Bld-2

Производительность рабочего места Требуемая производительность рабочего места Количество мест для устранения дефектов Принимаем 1 место для устранения дефектов после нанесения лака VPUR 5400 Icro

Процент загрузки

Принимаем 1 место для устранения дефектов.

Таблица 4.4 — Сводная ведомость потребного количества оборудования для выполнения годовой производственной мощности

4.3 Разработка и описание технологической планировки цеха Исходными данными для разработки карты технологического процесса, расчет потребного количества оборудования и рабочих мест. В масштабе 1:100 вычерчивается план здания с изображением основных строительных элементов.

Последовательность выполнения операций следующая. Вначале смены в лакоприготовительном помещении приготавливаются лакокрасочные материалы в рабочей вязкости. Затем они доставляются к соответствующему оборудованию. Из склада сырья в предыдущем цеху электропогрузчиком материал поступает в цех отделки.

Первой операцией является грунтование пластей и кромок отделка пластей ведется на линии грунтования, где детали проходят через шлифовальный щеточный станок ЩС-1200, далее в камере автоматического распыления Рапида ВЗ-800 производится нанесение красителя с последующей сушкой в камере с подвижными этажерками.

Далее все детали идут на отделку кромок лаком. Отделка производится ручным краскораспылителем в распылительной камере.

Далее все детали направляются на линию лакирования лаком VPUR 5400 Ico, где детали проходят через шлифовальный щеточный станок ЩС-1200, далее на лаконаливном станке Barberan Bld-2 производится нанесение лака с последующей сушкой в камере с подвижными этажерками.

Фасады и крышка комода направляются еще раз на линию лакирования лаком VPUR 5400 Ico, где детали проходят через щеточный шлифовальный щеточный станок ЩС-1200, далее на лаконаливном станке Barberan Bld-2 с последующей сушкой в камере с подвижными этажерками.

После создания лакокрасочного покрытия наши щитовые детали проходят контроль качества и при необходимости поступают на место устранения дефектов .

5. Мероприятия по охране труда и окружающей среды

Специфическая особенность процесса отделки изделий лакокрасочными материалами — выделение значительного количества паров растворителей, загрязняющих воздух рабочих помещений. Выделяются пары растворителей при нанесении и сушке лакокрасочных покрытий на операциях влажного шлифования и полирования.

Пары растворителей оказывают токсическое действие на организм человека. Токсическими свойствами обладает и пыль, образующаяся при сухом шлифовании древесины или сухих лакокрасочных покрытий. Для защиты здоровья рабочих, вентиляция в отделочных цехах должна обеспечивать такой воздухообмен, чтобы концентрация токсических газов, паров и пылив воздухе не превышала предельно допустимые санитарные нормы.

Если на рабочих местах невозможно добиться концентрации паров в допустимых пределах, следует пользоваться респираторами и масками, защищающего рабочего от вредных паров растворителей и лакового тумана.

Воздух загрязненный лаковой пылью в распылительных камерах перед выбросом в атмосферу обязательно очищается.

Для предупреждения заболеваний кожи человека, применяются различные пасты для рук.

В случаях работы с кислотами, и едкими щелочами, глаза рабочего должны быть защищены защитными очками, руки — резиновыми перчатками, одежда фартуком.

Особое место в цехах отделки уделяется противопожарной защите.

Исключается совместное хранение перекисей и ускорителей для парафинсодержащих полиэфирных лаков.

Цеха отделки располагаются в одноэтажных зданиях или на верхних этажах. Все конструктивные элементы должны стоять из огнестойких материалов.

Все электродвигатели и аппаратура к ним должны быть взрывобезопасны. Искусственное освещение должно быть во взрывобезопасных светильниках.

Нагревательные приборы сушильных камер делают выносными с принудительной подачей воздуха. Наружная температура стенок сушильных камер не должна превышать 30⁰С.

В помещениях помимо пожарных кранов должны быть густопенные огнетушители, песок, асбестовые одеяла.

Особое внимание должно уделяться борьбе со статическим электричеством. Комплекс мероприятий по борьбе с ним включает:

— замену горючих сред не горючими.

— заземление всего электропроводящего оборудования.

— обеспечение рабочих токопроводящей обувью, устройство токопроводящих полов.

— увеличение поверхностной проводимости диэлектриков.

— обеспечение появления разряда в тех местах, где нет горючей и взрывоопасной среды.

— осуществление специальных мероприятий применительно к конкретным условиям.

В современном обществе резко возрастает роль промышленной экологии, призванной на основе оценке степени вреда, приносимого природе индустриализацией, разрабатывать и совершенствовать инженерно-технические средства защиты окружающей среды, развивать замкнутых, безотходных и малоотходных технологических циклов и производств.

Установка для очистки газовых выбросов Установка для очистки газовых выбросов содержит абсорбер 1 с входным 2 и выходным 3 газовыми патрубками, поддоном 4 и оросительной системой 5, электролизер 6, выполненный в виде прямоугольной камеры с входным 7 и выходным 8 патрубками и размещенными внутри пластинчатыми нержавеющими катодами 9 и титановыми анодами 10 с оксидно-рутениевым покрытием, и насос 11 с всасывающим 12 и напорным 13 патрубками.

Рисунок 5.1 — Установка для отчистки газовых выбросов Установка оснащена дополнительным насосом 14 с всасывающим 15 и напорным 16 патрубками и впрыскивающим устройством 17, установленным внутри абсорбера 1 над поддоном 4. Камера электролизера 6 выполнена в виде герметичного корпуса, выходной патрубок 8 которого размещен в верхней его части и подключен к впрыскивающему устройству 17, а входной патрубок 7 электролизера 6 размещен в нижней части корпуса и подключен к напорному патрубку 16 дополнительного насоса 14, всасывающий патрубок 15 которого соединен с поддоном 4 абсорбера 1, подключенным к всасываающему патрубку 12 насоса 11, напорный патрубок 13 которого соединен с орошающим устройством 5 абсорбера 1.

Установка содержит гидроциклон 18, установленный между напорным патрубком 13 насоса 11 и орошающим устройством 5, а также гидроциклон 19, установленный между напорным патрубком 16 насоса 14 и входным патрубком 7 электролизера 6.

Установка дополнительно содержит циклон 20, подключенный своим выходным патрубком 21 к входному газовому патрубку 2 абсорбера 1.

Питание электролизера 6 осуществляется от выпрямительного агрегата 22.

Установка работает следующим образом.

Газовые выбросы, проходя через абсорбер 1 от входного патрубка 2 к выходному патрубку 3, интенсивно контактируют с распыляемым навстречу раствором абсорбента, который поглощает газообразные вредные вещества, находящиеся в газовых выбросах. Распыл раствора абсорбента осуществляется посредством подачи его насосом 11 из поддона 4 на оросительную систему 5. Регенерация раствора абсорбента осуществляется в электролизере 6 посредством подачи его насосом 14 из поддона 4. Регенерированный раствор абсорбента возвращается обратно в абсорбер 1 через впрыскивающее устройство 17. Вследствие выполнения корпуса электролизера 6 герметичным и подачи раствора абсорбента через электролизер 6 снизу-вверх обеспечивается надежное охлаждение электродов (9 и 10) и исключается образование на них газовых пузырьков, а также газовой полости в корпусе электролизера 6 за счет удаления газообразных продуктов электрохимических реакций в объем абсорбера, что значительно увеличивает срок службы анодов 10 вследствие обеспечения постоянной плотности тока по всей их поверхности.

Так как источники газовых выбросов в большинстве своем являются периодическими и/или переменными во времени по содержанию вредных веществ, например, газовые выбросы от индукционных сталеплавильных печей, работающих в 2 смены 5 дней в неделю, в процессе плавки в разные периоды времени содержат разную концентрацию вредных веществ, то применение независимого от контура абсорбции контура регенерации раствора абсорбента, работающего в постоянном режиме без выключений, значительно снижает установленную мощность электролизера 6, а следовательно, и установки в целом. Кроме того, отсутствие включений и выключений электролизера 5, а также изменения плотности тока на электродах, обеспечивает практически неограниченный срок службы анодов, выполненных из титана с 7−9 слойным оксидно-рутениевым покрытием.

Описанная установка является экологически чистой вследствие исключения образования сточных вод с вторичными вредными веществами. Так, например, при очистке газовых выбросов от летучих органических соединений последние в предлагаемой установке преобразовываются в конечном итоге в двуокись углерода и воду.

При наличии в газовых выбросах незначительного количества пыли между напорным патрубком 13 насоса 11 и оросительной системой 5 устанавливается гидроциклон 18, который выводит из раствора абсорбента уловленную пыль и защищает форсунки оросительной системы 5 от засорения, обеспечивая этим постоянно высокую эффективность очистки газовых выбросов. Одновременно с этим для защиты анодного покрытия от стирания твердыми частицами между напорным патрубком 16 насоса 14 и входным патрубком 7 электролизера 6 устанавливается гидроциклон 19.

При наличии в газовых выбросах значительного количества твердых частиц газовый поток перед подачей в абсорбер 1 предварительно очищают от пыли в циклоне 20.

Сорбция наряду с использованием в процессах очистки газа, широко применяется для очистки сточных вод от растворимых примесей. В качестве сорбентов используют любые мелкодисперсные вещества (зола, торф, опилки, шлаки и др.), наиболее активным сорбентом является активированный уголь.

Схема сорбционной установки представлена на рисунке 5.2

На рисунке 5.2 установка имеет десорбер первой ступени, аналогичный описанному выше, содержащий цилиндрический корпус 1 с верхней и нижней торцевыми крышками, с тангенциальным патрубком 2, подводящим воду от трубопровода исходной воды 3, тангенциальным патрубком 4, отводящим воду во вторую ступень, сепаратором 5, соединенным с внутренней частью корпуса отверстиями 6, патрубком 7 на верхней крышке с подводящим воздуховодом 8а от дутьевого вентилятора 9, трубой 10, соединяющей внутреннюю часть сепаратора 5 с атмосферой и проходящей через корпус 1.

Рисунок 5.2 — Сорбционная установка Десорберов первой ступени может быть установлено несколько штук, если нагрузка десорбера изменяется в широких пределах. Десорбер первой ступени может быть выполнен упрощенным, имеющим цилиндрический корпус с верхней и нижней торцевыми крышками, с тангенциальными подводящим и отводящим патрубками воды и отводящим патрубком газов на верхней крышке.

Десорбером второй ступени служит диспергатор 11 (перфорированная труба), разбрызгивающий воду, поступающую из первой ступени в наджидкостное пространство емкости 12 третьей ступени (этих десорберов может быть несколько, по числу десорберов первой ступени). Десорбер третьей ступени (аналогичный устройству для аэрации и циркуляции жидкости в аэротенке и в дрожчане, защищенный патентом РФ № 2 226 182 и а. с СССР № 1 096 933) состоит из емкости 12. Эта емкость может быть одновременно и емкостьюаккумулятором (см. фиг.1) или промежуточной емкостью свободного перелива воды из емкости 12 в емкость 13 через сливную трубу 14, выполненную в виде гидрозатвора (см. фиг 2). Основной воздуховод 8 от воздуходувной машины 9 (вентилятора) проложен внутрь емкости 12. На конце воздуховода имеется барботер 15, выполненный, например, в виде боковой щели или отверстий в воздуховоде, заглушенном с торца. Над барботером имеется отбойник 16, а ниже его — циркуляционное устройство в виде вертикальной обечайки 17, не доходящей до дна емкости (или короба прямоугольного или другого сечения), верхняя часть которого имеет отбортовку 18, которая вместе с отбойником 16 образует наклонный циркуляционный канал. На фиг.1 отводящий патрубок десорбированной воды 19 присоединен к емкости 12 в нижней ее части и соединен с насосом 20, а на фиг.2 отводящим патрубком из емкости 12 служит сливная труба 14 с гидрозатвором, поддерживающим постоянный уровень воды в емкости 12, а насос 20а отводит воду из бака 13. Соединительный трубопровод 21 является трубопроводом стояночного слива воды из емкости 12. Регулятор 22 предназначен для регулирования расхода воды по уровню в баке 12 (варианты фиг.1 и фиг.4) или по уровню в баке 13 (вариант фиг.2). Регулятор 22 может быть установлен или на трубопроводе 3 перед установкой, или на трубопроводе 23 после насоса 20. Патрубок 24 (люк в баке 12) служит для отвода отработанного воздуха из десорбера третьей ступеней (из бака 12). На фиг.3 в рассечку трубопровода 3 установлен водоструйный эжектор 25, эжектирующий воздух из атмосферы.

Работает установка следующим образом. Исходная вода подается в десорбер первой ступени через водоподводящую трубу 3 и тангенциальный патрубок 2, а воздух от дутьевого вентилятора 9 — через патрубок 7 внутрь корпуса 1. Вода вращается около стенки, а воздух проходит ближе к центру, контактируя с водой. Далее вода дробится на струи, проходя через отверстия 6 в нижней части корпуса, а между струями проходит воздух, обеспечивая контакт фаз (воздуха и воды). Вращающийся поток воды обладает эжектирующим эффектом. Далее вода и воздух попадают в нижнюю часть десорбера — в сепаратор 5, в котором воздух сепарируется и уходит в атмосферу через трубу 10, соединяющую сепаратор с атмосферой через корпус 1. В десорбере первой ступени вода освобождается от большей части агрессивных газов (углекислоты). Далее вода поступает в диспергатор 11 и разбрызгивается в надводном пространстве емкости 12. Капли воды соприкасаются с воздухом и еще более освобождаются от углекислоты. Попав на поверхность воды, капли увлекаются потоком циркулирующей воды вниз, и далее поток воды поднимается вверх внутри циркуляционного устройства 17. Попадая в наклонную часть этого устройства (между отбортовкой 18 и отбойником 16), вода встречается с потоком воздуха, выходящего из барботера 15. Вода диспергируется на мелкие брызги, и водовоздушный поток разлетается над поверхностью воды в стороны до пяти метров. Происходит интенсивнейший контакт капель воды с воздухом, освобождая воду от остатков углекислоты. Многократная рециркуляция воды через циркуляционное устройство способствует лучшей десорбции газов из воды.

Схема пенного пылеуловителя представлена на рисунке 5.3

Рисунок 5.3 — Схема пенного пылеуловителях

Пенный пылеуловитель содержит корпус 1, подводящий 2 и отводящий 3 газоходы, тарелку 4 с отверстиями 5, устройство для подачи МЖ 6 на поверхность тарелки 4, включающее форсунку 7 и систему трубок 8, сливной патрубок 9, стабилизатор 10 пены, группу катушек 11 и группу катушек 12 с ферромагнитными сердечниками 13, реле 14 на два положения 15 и 16, устройство для измерения перепада давлений между газоходами 2 и 3, включающее управляющий блок 17 и датчики 18 и 19 давления. Направление движения газа показано стрелками 20 и 21.

Пластины 22 стабилизатора изолированы друг от друга с помощью изоляции 23 и имеют выводы 24, подключенные к источнику 25 пульсирующего напряжения и выводы 26, соединенные между собой.

Тарелка 4 выполнена из изолированного проводника 27 в виде матрицы с отверстиями 5, выводы 28 которого подключены к источнику 29 регулируемого напряжения с регулирующим устройством 30.

Пенный пылеуловитель работает следующим образом.

На поверхность тарелки 4 через систему трубок 8 и форсунку 7 подается МЖ 6, а во внутреннюю полость корпуса 1 через подводящий газоход 2 поступает очищаемый газ (см. стрелки 20). Газ проходит через отверстия 5 тарелки 4 и взаимодействует с находящейся на тарелке 4 МЖ 6, образуя пенный слой, в котором загрязнения, содержащиеся в газе, смачиваются и задерживаются МЖ 6. Достигая некоторой высоты, пенный слой под действием гидродинамических и гравитационных сил разрушается, очищенный газ движется в направлении стрелок 21 и через отводящий газоход 3 выбрасывается в атмосферу, а загрязненная МЖ 6 частично остается на тарелке 4, а частично стекает через отверстия 5 в нижнюю часть корпуса 1, откуда по сливному патрубку 9 удаляется на регенерацию. Подача газа через газоход 2 и МЖ 6 через форсунку 7 регулируется таким образом, чтобы обеспечить (с известной точностью) постоянство объема МЖ 6 на тарелке 4.

Применение МЖ в качестве промывочной жидкости обусловлено тем, что пенообразование в МЖ выше, чем в промывочных жидкостях, используемых в прототипе, поскольку в состав МЖ любого типа входит достаточное количество поверхностно-активных веществ. По этой же причине смачивание загрязнений в МЖ также будет более эффективным. Данные факторы позволяют снизить удельный расход промывочной жидкости и повысить эффективность очистки газа.

Стабилизатор 10 пены служит для увеличения высоты пенного слоя за счет накопления МЖ 6 на тарелке 4, что позволяет снизить удельный расход МЖ 6 на орошение, а также для расширения диапазона допустимых скоростей газа за счет увеличения нижнего скоростного предела волнового режима, что позволяет повысить пропускную способность пылеуловителя.

Поскольку плотность МЖ 6 больше плотности промывочных жидкостей, обычно используемых в прототипе, унос ее вместе с очищенным газом будет значительно меньше. Тем не менее некоторая часть МЖ 6 в виде капель может уноситься вместе с очищенным газом. Для ее отделения от газа используются группа катушек 11, напряжение на обмотки которых подается одновременно с пуском загрязненного газа через газоход 2 (для этого используется реле 14, контакты которого при отсутствии напряжения на обмотке реле 14 находятся в положении 15). Катушки 11 создают внутри газохода 3 магнитное поле, которое притягивает капли МЖ 6 из потока очищенного газа к внутренним стенкам газохода 3, где они и задерживаются. При длительной работе пылеуловителя внутри газохода 3 в зоне катушек 11 может скопиться достаточное количество МЖ 6, что приводит к снижению пропускной способности пылеуловителя из-за увеличения аэродинамического сопротивления газохода 3. Для предотвращения этого явления используется следующий способ. При достаточном увеличении сопротивления газохода 3 контакты реле 14 переключаются в положение 16 путем подачи напряжения на обмотку реле 14, при этом напряжение с обмоток катушек 11 переключается на обмотки катушек 12, в результате чего в зоне катушек 11 магнитное поле снимается, МЖ 6 из газохода 3 стекает внутрь корпуса 1, включаясь в процесс очистки газа, а каплеулавливающие функции группы катушек 11 выполняют катушки 12. Через некоторое время, достаточное для того, чтобы МЖ 6 полностью стекла из газохода 3, контакты реле 14 снова переводятся в положение 15 путем снятия напряжения с его обмотки, и каплеулавливание производится группой катушек 11.

Ферромагнитные сердечники 13 служат для усиления магнитного поля катушек 11 и 12 и для сосредоточения его в газоходе 3, чтобы магнитное поле катушек 11 и 12 не экранировалось стенками газохода 3, последний выполняется из немагнитного материала.

Управляющий блок 17 с датчиками 18 и 19 предназначен для автоматизации процесса удаления МЖ из газохода 3. Датчики 18 и 19 измеряют давление газа в газоходах 2 и 3 соответственно. В блоке 17 происходит регистрация и сравнение сигналов от датчиков 18 и 19 и, если разность их больше определенной заданной величины (что свидетельствует о падении давления в газоходе 3), блок 17 подает напряжение на обмотку реле 14, контакты реле переключаются в положение 16 и далее происходит описанный процесс удаления МЖ из газохода 3. При повышении давления в газоходе 3 до установленного уровня (о чем свидетельствует сигнал датчика 19) блок 17 отключает обмотку реле 14 от источника напряжения, и каплеулавливание производится группой катушек 11.

При выполнении стабилизатора 10 пены таким образом, что его пластины 22 изолированы друг от друга с помощью изоляции 23 и имеют выводы 24, подключенные к источнику пульсирующего напряжения 25, и выводы 26, соединяющие пластины в одну (или несколько) электрическую цепь (см. фиг.2) работа устройства осуществляется следующим образом. Одновременно с поступлением газа вовнутрь корпуса 1 через газоход 2 (см. фиг.1) на пластины 22 стабилизатора (см. фиг.2) через выводы 24 от источника 25 подается пульсирующее напряжение. При этом, поскольку электрическая цепь замкнута, по пластинам 22 протекает пульсирующий ток, который создает вокруг пластин 22 пульсирующее магнитное поле. Последнее, воздействуя на магнитожидкостный пенный слой, принуждает пузырьки пены периодически изменять форму, что способствует увеличению поверхности контакта МЖ 6 с очищенным газом, и в конечном счете повышает эффективность пылеулавливания. В остальном работа пылеуловителя аналогична описанной выше. Для обеспечения нормальной работы стабилизатора величина пульсирующего напряжения должна быть такой, чтобы магнитное поле не разрушило пенный слой, а только изменяло его форму, а частота пульсаций поля не превышала времени релаксации намагниченности МЖ 6.

При выполнении тарелки 4 из изолированного проводника 27 в виде матрицы с отверстиями 5 (см. фиг.3 и 4) появляется возможность изменять проходное сечение отверстий 5 тарелки 4, например, в зависимости от напора газа в газоходе 2, что позволяет более гибкой управлять процессом газоочистки и повысить эффективность пылеулавливания. При подаче напряжения от источника 29 на выводы 28 проводника 27 по проводнику 27 протекает ток, который создает вокруг проводника 27 магнитное поле. Данное поле притягивает к проводнику 27 некоторую часть находящейся на тарелке 5 МЖ 6, при этом вокруг проводника 27 образуется слой МЖ, в результате чего проходное сечение отверстия 5 уменьшается пропорционально толщине слоев МЖ, находящихся на поверхностях частей проводника, образующих отверстие 5. При повышении напряжения источника 29 ток в проводнике 27 и соответственно величина созданного им поля и толщина слоя МЖ на поверхности проводника 27 возрастают, что приводит к уменьшению проходного сечения отверстий 5. При снижении напряжения источника 29 ток в проводнике 27 и величина поля уменьшаются, при этом часть МЖ 6 с поверхности проводника 27 потоком очищаемого газа уносится в пенный слой, что приводит к увеличению проходного сечения отверстий 5. В остальном работа устройства аналогична описанной.

Если выполнить регулирующее устройство 30 источника 29 регулируемого напряжения электрически связанным с управляющим блоком 17, предусматривая для этого в блоке 17 формирование дополнительного управляющего сигнала, то появляется возможность автоматического управления проходным сечением отверстий 5, что производится следующим образом. В блоке 17 происходит регистрация показаний датчиков 18 и 19 давления и, если давление в газоходе 2 изменяется на определенную величину, то блок 17 генерирует управляющий сигнал и подает его на регулирующее устройство 30, которое соответствующим образом изменяет величину выходного напряжения источника 29, что в конечном счете приводит к соответствующему изменению проходного сечения отверстий 5 тарелки 4. Кроме того, появляется возможность варьировать режимы пылеулавливания путем задания в блоке 17 функций изменения напряжения источника 29 в зависимости от вида пыли, извлекаемой из газового потока. Все это позволяет значительно повысить эффективность пылегазоулавливания. В состав управляющего блока 17 могут входить различные электронные устройства (реле, генераторы стандартных сигналов и пр.), а также микропроцессоры.

Схема угольного фильтра «KARB» для очистки газовых выбросов представлена на рисунке 5.4

Рис. 5.4 — Схема угольного фильтра

Оптимальным применением фильтров «KARB» является обработка выбросов, образующихся во время окраски и рекомендуется предприятиям, использующим лакокрасочные материалы с содержанием органических растворителей. Фильтрующий элемент — активированный уголь обеспечивает очистку выбрасываемого в атмосферу воздуха в соответствии с международными требованиями. Технические характеристики угольного фильтра представлены в таблице 5.1

Таблица 5.1-Технические характеристики «KARB 7,5»:

Особенности конструкции:

KARB смонтирован из стальных оцинкованных панелей, соединённых болтами и содержит:

— фильтрующую секцию, включая рифлёные панели для улавливания твёрдых частиц, образующихся во время окраски и преccфильтр. Имеется доступ к ним из специального люка;

— секцию активированного угля — поглощает газообразную фазу выбросов (органические растворители);

— вентиляционную секцию — двойной входной ременно-приводной вентилятор, создающий вакуум во всем агрегате, выпуская отфильтрованный воздух. Двигатель изолирован в соответствии с требованиями к электрооборудованию.

Воздух от загрязнений очищают гидромеханическим, адсорбционным, абсорбционным, ионообменным и окислительным методами, сжиганием и др.

Сорбция наряду с использованием в процессах очистки газа, широко применяется для очистки сточных вод от растворимых примесей. В качестве сорбентов используют любые мелкодисперсные вещества (зола, торф, опилки, шлаки и др.), наиболее активным сорбентом является активированный уголь.

Параметры пре-фильтра:

Тип волокна синтетическое Максимальная степень очистки 87,5%

Максимальная рабочая температура, ?С 100

Огнестойкость самотушение (класс 1)

Расчет объема воздуха, подлежащего удалению из цеха.

Количество воздуха, которое надо удалить определим по формуле:

(5.1)

Где — - часовой расход летучей части j-го компонента i-го лакокрасочного материала, кг/ч;

л_ij — допустимая концентрация j-го летучего компонента i-го лакокрасочного материала, мг/м3;

Количество летучих веществ, образующихся при нанесении ЛКМ, в зависимости от способа нанесения вычисляют по формуле:

(5.2)

Где G — часовой расход ЛКМ на комплект кг/ч

S — сухой остаток данного материала Количество выделяемых летучих веществ по компонентам определяется по формуле:

(5.3)

Где — массовая составляющая k-го компонента летучей части ЛКМ Часовой расход i-го лакокрасочного материала определяем по формуле

(5.4)

где П_чi — часовая производительность линии, компл/ч;

З_i — загрузка линии, %;

Р_расх.i — расход i-го лакокрасочного материала в линии на один комплект, мг/компл.

Данное значение указывает величину объема воздуха, подлежащего удалению из цеха.

Кратность воздухообмена в цехе, необходимого для безопасной работы, рассчитывается по формуле:

(5.5)