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科技創(chuàng)新聚氨酯保溫材料在黃酒發(fā)酵罐外壁保溫中的應用蔣鳳山浙江越州防腐工程有限公司浙江紹興312000益。文章首先介紹了黃酒發(fā)酵罐的保溫現(xiàn)狀以及聚氨酯材料的保溫性能,然后簡述了聚氨酯保溫材料在發(fā)酵罐外壁的施工工工藝,陜西玻璃棉,西安玻璃棉板,西安保溫材料,白色無甲醛玻璃棉板,http://www.shuizu1.com,西安聚鑫建材有限公司通過具體的實例說明了在黃酒發(fā)酵罐外壁使用聚氨酯保溫材料所帶來的經(jīng)濟效益。
它具有優(yōu)異的物化性能,其中包括低的熱導熱、材質(zhì)分布均勻、高的抗壓性能、防水性能好、絕熱保冷性好等優(yōu)點;施工操作簡便,具有便捷的加工工藝,可以在多種物體表面施工加工保溫層。同時對主體結(jié)構(gòu)有保護作用、防止結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)露等特點,對環(huán)境無明顯影響,屬于節(jié)能環(huán)保型保溫材料,是目前較為理想的保溫材料之一。本文將聚氨酯保溫材料引入黃酒發(fā)酵罐的外壁保溫體系中,通過理論聯(lián)系實踐證實聚氨酯保溫材料在發(fā)酵罐保溫應用中同樣具有優(yōu)異的性能。
1、黃酒發(fā)酵罐保溫現(xiàn)狀黃酒生產(chǎn)主要包括蒸煮、發(fā)酵以及過濾分裝三個步驟,其中發(fā)酵環(huán)節(jié)對其品質(zhì)影響最大。在黃酒發(fā)酵過程中會產(chǎn)生多種中間代謝物,其含量極少,但對黃酒的質(zhì)量和口味的影響很大。而它們的產(chǎn)生主要取決于發(fā)酵過程中的溫度。黃酒發(fā)酵分為前發(fā)酵和后發(fā)酵,對應著前發(fā)酵罐和后發(fā)酵罐。黃酒入罐溫度視室溫而定,但最高的發(fā)酵溫度不超過32°C,前發(fā)酵結(jié)束后立即送到后發(fā)酵罐內(nèi),溫度保持在15°C18°C直至發(fā)酵結(jié)束。通常,發(fā)酵液溫度要求控制在給定溫度的±0.3°C范圍內(nèi),以期望得到一個理想的發(fā)酵狀況。因此,把握好啤酒發(fā)酵過程中的發(fā)酵溫度,控制好溫度升降的速率是決定啤酒生產(chǎn)質(zhì)量的核心。
黃酒發(fā)酵罐一般是由不銹鋼或碳鋼焊接而成的大型常壓容器,通常情況下后發(fā)發(fā)酵罐的容積在20立方米以上,在發(fā)酵罐的外壁貼有兩層保溫的材料,罐內(nèi)儲有水和大米等發(fā)酵原料的混合物,發(fā)酵罐內(nèi)部液體的溫度通過自循環(huán)的方式來保持均勻;通過向循環(huán)液通入蒸汽來給罐內(nèi)物料加熱,達到工藝指定的溫度后,通過關閉蒸汽閥門來保持發(fā)酵罐內(nèi)部恒溫的狀態(tài)。所以,發(fā)酵罐外部的保溫層顯得猶為重要,減少散熱量才可以使得內(nèi)部恒溫的狀態(tài)保持的更長的時間,更加穩(wěn)定,從而減少蒸汽的消耗量并且達到節(jié)省能源的目的。
食品行業(yè)罐體的外壁保溫材料通常是選用巖棉或聚氨酯噴涂進行的,作為保溫材料的巖棉板,其施工工藝相對于別的保溫材料來說比較復雜,首先必須在儲罐外壁焊上懸掛巖棉板的固定鋼釘,將巖棉掛好之后,用鋼絲網(wǎng)將巖棉板捆綁在儲罐外壁上。然后在巖棉上分層抹灰,纏上玻璃纖維網(wǎng)格布,再在外層刷上瀝青漆,整個施工過程消耗大量的時間和人力,而其使用時間也較短,耐久性能不好。相對來說,聚氨酯噴涂的施工工藝更加簡單一些,其耐久性也比較好,導熱系數(shù)低于0.029W/(m2K),另外在保溫層上加層薄鋼板作業(yè)防護層,相對來說其造價較高。因此,根據(jù)黃酒發(fā)酵罐的保溫特點,其使用溫度相對較低,可以考慮使用民用住宅的節(jié)能硬質(zhì)聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)在黃酒發(fā)酵罐外壁進行保溫施工。
2、聚氨酯材料保溫性能分析選用保溫材料的原則:首先使用的材料導熱率小,蓄熱系數(shù)大;其次應該選用化學穩(wěn)定性比較好的材料,以確保在保溫時候不發(fā)生化學反應;此外,選用輕質(zhì)無毒的、阻燃型的保溫隔熱材料;最后還要求材料的吸水率小,而且具有良好的施工性能。
為了起到好的保溫作用,在黃酒發(fā)酵罐體外壁選用保溫材料時,與其他的工業(yè)儲罐保溫選材一樣,選用高熱阻的保溫材料,也就是選用表觀密度相對較小,導熱系數(shù)相對較低的高效、價廉的保溫材料,其導熱系數(shù)正常情況下不高于0.05W/(m2K)。同時選用的保溫材料吸濕率越低越好,而粘結(jié)性能也要盡可能的好。此外,盡量采用尺寸穩(wěn)定的保溫材料,這樣在尺寸變動時所產(chǎn)生的應力相對較小些,從而使用膠粘表面的應力盡可能的小。表1為常用三種保溫材料的主要技術性能。
洳表1)表1常用保溫材料的技術性能種類導熱系數(shù)iw/mK)最高使用溫度/C防火性能巖棉不燃燒硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料阻燃EPS聚苯板阻燃從上表1可以看出,這三種材料中硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料密度適中最小,導熱系數(shù)最小,遠低于0.05WmK),同時在這三種材料當中吸水率是最低的,有較好的防火性能,能夠做到阻止燃料,離開即能熄滅等特點。同時聚氨酯硬質(zhì)材料能夠承受因溫度、濕度變化而產(chǎn)生的巨大應力變化,起到好的保溫效果。從表1中還可以看出,聚氨酯硬泡在反應罐外壁表面溫度的使用溫度不能超過120C,因此若實際應用溫度低于120C時,可考慮采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料或者噴涂料進行保溫施工,這樣罐外溫度較低時可以阻止罐內(nèi)熱能外失,罐外溫度偏高時可以有防止罐內(nèi)溫度升高,從而有利于反應罐內(nèi)溫度的相對恒定,有利于黃酒發(fā)酵過程穩(wěn)定的進行。
3、發(fā)酵罐外壁聚氨酯保溫施工工藝硬泡聚氨酯噴涂施工工藝就是通過A、B進料泵把將A料和B料兩種原料在現(xiàn)場按設定比例輸送到噴槍,經(jīng)過壓縮空氣加壓后從噴槍噴射到物體表面而形成一層保溫層。其應用廣泛,可以直接噴涂,不受保溫體外型、工作面等條件的限制;另外經(jīng)噴涂而形成的保溫層是個整體的造型,沒有接縫。整個保溫施工過程分如下幾步,首先是焊接鐵骨架,安裝木楞;其次罐體表面除銹,防銹漆施工;然后是聚氨酯噴涂施工,塑料薄膜封層;最后安裝彩鋼板。具體步驟如下:第一,在罐體外壁上劃線放樣以確定角鐵支架具體位置,注意各個方向的間距要均勻,角鐵骨架焊接要牢固,鐵架的安裝要直順。這樣才能使木楞安裝的更加精確,固定可靠。
第二,使用機械除去罐體外壁上的銹,以達到鋼板表面無可見油脂和污垢的標準,除銹結(jié)束后應盡快完成防銹漆的施工以盡量減少暴露時間。防銹漆施工前,罐體外表面要保持干燥、清潔,施工時要做到涂層厚度均勻,不可漏涂或重復多次涂漆。
第三,直接噴涂法施工,首先檢查噴涂機、空壓機等設備的運轉(zhuǎn)情況;將準備好的A,B料分別倒入各自容器,啟動泵,進行物料循環(huán),校準計量泵流量,按A,B料的試配比例進行調(diào)試;噴涂時應先啟動空壓機,物料泵,調(diào)節(jié)空壓機,達到指定的壓力接入噴槍,待物料泵噴出物呈霧狀后,再將槍口對準罐體表面進行噴涂;每次噴涂保溫層厚度一般在2cm厚為宜,總厚度大于2cm的,逐層噴涂,直至達到最終保溫厚度,多次噴涂時,第一層為打底層,應適當增加B料的比例,以增加與基層的粘結(jié)力;噴涂過程中壓縮空氣不能中斷,施工間歇時,先停物料泵;般情況下,噴涂的順序先罐頂,再頂圈,然后從上到下逐圈噴涂,直到底圈板,噴涂作業(yè)完畢,應先關掉物料泵,然后把噴槍零件在丙酮內(nèi)進行徹底清洗。
第四,選擇在無風或風力比較小的天氣進行塑料封層施工,并保持塑料薄膜與聚氨酯保溫層密貼,要防止出現(xiàn)空鼓、打折、破損等缺陷;然后,進行彩鋼板安裝,安裝時線形應直順,防止變形起鼓,接縫應該用硅膠密封填實,螺絲安裝完畢,螺帽涂硅膠密封。
在保溫層施工過程中,還要注意以下幾點:第因為聚氨醋噴涂施工受環(huán)境影響較大,故施工過程中要加強對環(huán)境因素的控制,施工現(xiàn)場環(huán)境氣溫冬季不低于5C.夏季晴天不得高于35C,若在室外施工,風力不大于5級;雨天不得施工。必要時,可在腳手架上搭防護棚以避免陽光直射。第二,聚氨醋噴涂施工,罐體表面要干燥、清潔,無濕痕或雜科技創(chuàng)新②矩形承臺彎矩的計算:由于塔吊樁間距與塔吊標準節(jié)間距相等,無彎矩產(chǎn)生。
2.1.4矩形承臺截面抗剪切計算第二步的計算方案可以得到XY方向樁對矩形承臺的最大剪切力,考慮對稱性,記為V=2809.063kN我們考慮承臺配置箍筋的情況,斜截面受剪承載力滿足下面公式:其中義――計算截面的剪跨比,2 =1.500;ft―混凝土軸心抗拉強度設計值,ft=1.570N/inm2;b承臺計算截面處的計算寬度,b=4000mm;h0承臺計算截面處的計算高度,h0=700mm;fy鋼筋受拉強度設計值,fy=300.000N/imm2;塔吊廠家所提供的S=560mm的鋼筋間距已經(jīng)滿足要求,下面考慮構(gòu)造配筋。
樁身承載力計算依據(jù)建筑樁基礎技術規(guī)范(」G」94-2008)的第根據(jù)第二步的計算方案可以得到樁的軸向壓力設計值,取其中最樁頂軸向壓力設計值應滿足下面的公式:其中Fc―一基樁成樁工藝系數(shù),取0.750,fc――混凝土軸心抗經(jīng)過計算得到樁頂軸向壓力設計值滿足要求,受壓鋼筋只需構(gòu)造配筋!
樁身受拉計算,依據(jù)建筑樁基技術規(guī)范兒194-2008第5.8.7條:受拉承載力計算,最大拉力N=871.636kN,經(jīng)過計算得到受拉鋼筋灌注樁主筋采用12根18,AS=3053.63mm2,鋼筋能滿足要求。
2.1.6樁抗壓承載力計算樁承載力計算依據(jù)建筑樁基礎技術規(guī)范(G94-2008)的第5.2.5和5.3.5條,根據(jù)第二步的計算方案可以得到樁的軸向壓力設計值,取其中最大值N=1 404.531kN,樁豎向極限承載力驗算應滿足下面的公式,最大壓力:其中R基樁豎向承載力特征值;Ra單樁豎向承載力特征值;K――安全系數(shù),取1.0;fak―一承臺下土的地基承載力特征值加權平均值――承臺效應系數(shù):qsk―樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標準值,按下表取值;qpk―一極限端阻力標準值,按下表取值;u―樁身的周長,u=2.513mAp―樁端面積,取Ap=0.5027m2Ac―計算樁基所對應的承臺凈面積,Ac=3.50m2;丨丨一第i層土層的厚度,取值如前表1.3;由于樁的入土深度為39m,所以樁端是在第10層土層。此處計算時在承臺未澆砼前為最不利狀態(tài),因此不考慮承臺效應。同時也無需考慮地震作用。
樁頂最大壓力標準值為1037.840kN,上式計算的R值遠大于樁頂最大壓力值,故滿足要求。
樁抗拔承載力計算依據(jù)建筑樁基礎技術規(guī)范G94-2008)的第5.4.5條,樁抗拔承載力應滿足下列要求:得:經(jīng)計算,各項指標均能滿足要求,特別是在樁的抗壓和抗拔承載力的計算上明顯超出很多,因此樁長還能進行適當?shù)目s減。在此不詳細敘述。
現(xiàn)在施工現(xiàn)場使用格構(gòu)柱+鉆孔灌注樁基礎的塔吊基礎形式越來越多,然而這種基礎形式卻無法按規(guī)范進行正常的計算,參數(shù)的取值至關重要。
設備保溫保溫層平保溫效果面積均厚度保溫前保溫后發(fā)酵罐外壁100m22cm使用3組加熱器使用1組加熱器(上接第152頁)物,設備性能應完好,工作連續(xù)可靠,施工現(xiàn)場作業(yè)場地清潔,同時要做好物料管理,防止物料受到污染。
4、發(fā)酵罐外壁聚氨酯保溫實例本節(jié)以某省市黃酒生產(chǎn)企業(yè)廠房內(nèi)的黃酒發(fā)酵罐保溫為例,其保溫材料為硬質(zhì)聚氨酯噴涂。通過對比冬天的黃酒發(fā)酵罐保溫前后所需熱量的對比,發(fā)酵罐中的操作溫度25°C,具體的保溫效果如下表2所示。表2聚氨酯噴涂保溫效果由表2可見,在冬季黃酒發(fā)酵罐外壁在末用聚氨酯噴涂保溫前需要開34組加熱器來維護罐內(nèi)的溫度,使用聚氨酯噴涂保溫后只要開1組加熱器就可以了,由此每天可以節(jié)約2T左右的蒸汽,節(jié)能效果明顯。同時,在夏季也有利于發(fā)酵罐內(nèi)保持低溫發(fā)酵的過程,從整體來看,使用聚氨酯噴涂保溫于黃酒發(fā)酵罐外壁對黃酒發(fā)酵過程中的控制發(fā)酵溫度的溫度有著極大的作用,并具有定的經(jīng)濟效益。
儲罐進行保溫和隔熱處理,罐內(nèi)的熱量很大一部分就通過裸露的罐壁擴散到空氣當中,致使在冬天的寒冷季節(jié)或者罐內(nèi)外溫差比較大的時候很難平緩的控制溫度的變化,以及造成巨大的熱量流失,從實際操作過程可以看出對黃酒發(fā)酵罐的外壁進行保溫的必要性。文中采用聚氨酯噴涂對黃酒發(fā)酵罐進行保溫,通過對比可見采用聚氨酯噴涂后帶來一定的經(jīng)濟效益。此外,雖然聚氨酯噴涂保溫工程的施工是一項專業(yè)性相當強的工程,所要求施工技術也比較高,但是只要嚴格按照施工的技術規(guī)程來設計、施工和驗收,就能取得理想的保溫效果。
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