Расчет материального баланса
Выстраиваем принципиальную технологическую схему процесса производства последовательно по операциям.
Подготовка и подача сырьевых материалов
↓
Подготовка шихты
↓
Отжиг
↓
Формовка (пресс)
↓
Кристаллизация
↓
Транспортировка
↓
Упаковка и хранение
Принятая схема перестраивается в обратном порядке начиная от склада готовой продукции и заканчивается варкой стекла.
Каждой операции присваивается порядковый номер и определяются пооперационные потери (Pj, %). Выявляются на каких операциях потери являются возвратными и определяется уровень возврата и адрес. Далее производятся расчеты и составляется таблица материального баланса.
Годовой выпуск продукции в натуральном выражении составляет 2480 т готовой продукции.
Исходные данные для расчёта материального баланса, включающие потери материала на каждой стадии и возвратные потери, приведены в таблицу 1.10.
Таблица 1.10 − Исходные данные
№
|
Наименование операции
|
Пооперационные потери, %
|
Возвратные потери, %
|
Адреса возвратов
|
1
|
Упаковка и хранение
|
1,0
|
90
|
9
|
2
|
Транспортировка
|
1,0
|
90
|
9
|
3
|
Кристаллизация
|
1,2
|
95
|
9
|
4
|
Формовка
|
1,0
|
95
|
9
|
5
|
Отжиг
|
5,0
|
90
|
9
|
6
|
Подготовка шихты
|
1,0
|
95
|
9
|
7
|
Подготовка и подача сырьевых материалов
|
2,0
|
0
|
0
|
8
|
Варка СТМ
|
12,5 (угар)
|
0
|
0
|
Потерю продукта в натуральном выражении на текущей операции Rj, т, определяем по формуле:
Rj=Hj-1 Pj/(100-Pj), (1.1)
где Hj− количество перерабатываемого материала на j-ой операции, т; Pj− пооперационные потери, %.
R1= 2480. 1/ (100−1) = 25,05 т.
Величина возврата с текущей операции на одну из последующих в соответствии с адресом возврата Vj, т, определяем по формуле:
Vj= Rj Bj/100, (1.2)
где Bj- возвратные потери, %.
V1= 25,05. 90/100= 22,54т.
Количество перерабатываемого материала на i-ой операции Hj, т, определяем по формуле:
Hj= Hj-1− Sj+ Rj (1.3)
H1= 2480−0+25,05=2505,05т.
Для операций транспортировка на упаковку, кристаллизация, формовка, отжиг, подготовка шихты и подготовка сырьевых материалов, производим аналогичные расчёты. Результаты расчётов сводим в таблицу 1.11
Таблица 1.11 − Пооперационный расчёт количества и потерь перерабатываемого материала
Наименование операции
|
Sj, т
|
Rj, т
|
Vj, т
|
Hj, т
|
Упаковка и хранение
|
0
|
25,05
|
22,54
|
2505.5
|
Транспортировка
|
0
|
25,33
|
22,777
|
2530,33
|
Кристаллизация
|
0
|
25,610
|
24,33
|
2555,9
|
Формовка
|
0
|
25,8173
|
24,5264
|
2581,732
|
Отжиг
|
0
|
27,176
|
24,4585
|
2608,
|
Подготовка шихты
|
0
|
26,352
|
25,0349
|
2635,26
|
Подготовка и подача сырьевых материалов
|
0
|
26,890
|
-
|
2662,6
|
Рассчитываем количество возвращаемого на варку шлакоситалла S6, т по формуле:
S9=V1+V2+V3+V4 + V5+V6+V7 (1.4)
S9= 22,54+22,77+24,33+24,5264+24,455+25,035 =143,67 т
Рассчитываем количество расплава, который нагревается из шихты по формуле:
M=H8-S (1.5)
M=2662,6 - 143,67 = 2518,48т
Рассчитываем потери массы от угара шихты R9, т по формуле 1.5:
R9=2518,48·12,5/(100−12,5) = 360 т.
Необходимое количество шихты С, т рассчитываем по формуле:
С=M+R9 (1.6)
С= 360 + 2518,48 = 2878,2 т.
Количество технологических потерь массы материала Т, т рассчитываем по формуле:
Т=∑Rj (2.8)
Т=182,2 т.
Проверка материального баланса приведена в таблице 1.12.
Таблица 1.12 − Проверка материального баланса
Масса материалов, поступающих в печь, т
|
Масса готовой продукции и отходов, т
|
Шихта – 2878,2
Возвратный бой – 143,67
|
Готовая продукция – 2480т
Потери технические – 182,2
Угар – 360
|
Всего – 3022
|
Всего – 3022
|
Произведём корректировку содержания боя в стекломассе в соответствии с заданием. Соотношение бой: шихта в настоящем производстве составляет:
У=143,67/3022≈5 %
Аналогично проводим расчёт пооперационных потерь на хранение и подготовку сырьевых материалов, и потребность в материалах на год.
Исходные данные для расчёта, включающие потери материалов приведены в таблице 1.13
Таблица 1.13
Исходные данные
Наименование операций
|
Пооперационные потери Pj, %
|
Возвратные потери Вj, %
|
Подготовка шихты и загрузка в печь
|
0,5
|
−
|
Смешивание и увлажнение шихты
|
0,2
|
−
|
Хранение и обработка песка кварцевого
|
1
|
−
|
Хранение и обработка доменного шлака
|
2
|
−
|
Хранение и обработка соды
|
2
|
−
|
Хранение и обработка катализатора
|
1
|
−
|
Подготовка шихты и загрузка в печь.
S1=0
R1=2878 .0,5/ (100-0,5) = 14,46 т
H1 = 2878- 0 +17,87 = 2892,46 т.
Смешивание и увлажнение.
S2=0
R2= 2892.0,2/(100-0,2) = 5,79 т
H2 = 2892 - 0 +5,79= 2898т.
Обработка и хранение песка
2898т – 114,34 т
х – 46,15 т
х = 1169,7 т.3=1169,7·1/(100-1)=11,81 т;
Н3=1169,7+11,81 = 1181,51т.
Обработка и хранение доменного шлака
2898т – 114,34
х – 60,3 т
х = 1528,33 т.5=1528,33·2/(100-2)=31,2 т;
Н4= 1528+31,2 = 1559,2т.
Обработка и хранение соды
2898 – 114,34 т
х – 4,24 т
х= 107,46 т.6=107,46∙2/(100-2) = 2,19т;
Н6= 107,46+2,19 = 109,65 т.
Обработка и хранение катализатора
2898 – 114,34 т
х – 3,65 т
х= 92,51 т.6=92,51∙2/(100-2) = 1,89т;
Н6= 92,51+1,89 = 94,4 т.
Фонд рабочего времени составного цеха составляет 245 дней, режим работы в 2 смены. Суточный расход сырьевых материалов приведен в таблице 1.14
Таблица 1.14
Суточный расход сырьевых материалов
Наименование материала
|
Годовая производительность, т
|
Суточная производительность, т
|
Сменная производительность
|
Часовая производительность, т
|
Песок кварцевый
|
1181,5
|
4,822
|
2,411
|
0,151
|
Доменный шлак
|
1559,2
|
6,364
|
3,182
|
0,199
|
Сода
|
109,65
|
0,448
|
0,224
|
0,014
|
Катализатор
|
94,4
|
0,385
|
0,193
|
0,012
|
1.5 Подбор технологического и теплотехнического оборудования
Бункерное хозяйство
Расчет бункера сводится к определению его объема и высоты при заданном расходе материала.
Принимаем расходные бункера для сырьевых материалов цилиндрической формы. Для песка кварцевого, соды, шлака диаметр расходного бункера равен 6 м. Для катализатора диаметр равен 3 м. Для угля - 1,5 м.
Суточный расход песка 4,822 т/сут., часовой расход песка 0,151 т/час.
Определяем объем бункера:
, (1.2)
где G - расход материала, т/час;
γм - объемный вес материала = 1,4 т/м3;
τ - срок хранения, сут;
ψ - коэффициент заполнения
Определяем высоту конусной части бункера (h):/l=tgα;
l =(D - d)/2
Принимаем d =0,4 м, D =6 м.
l =(6−0,4)/2=2,8 м=l ·tgα
h=2,8·tg55=4 м.
Определяем объем бункера Vобщ:
Vконус = 1/12π·h( D2+D·d+d 2) (1.3)
Vконус = 1/12·3,14·4(62+ 6·0,4+0,42) = 40,1 м
Vцл = (πD²H)/4
Vцл = (3,14·62·12)/4 = 339,12 м
Vобщ= Vцл+ Vконус
Vобщ= 339,12+40,1 = 379,22 м
Vобщ=Н+h
Vобщ=12+4=16 м3
Объем бункера для хранения песка на 1 сутки составит:
Рассчитанного бункера хватит для хранения песка на 4,822/0,2 = 24 суток.
Аналогично производится расчет остальных бункеров. Результаты расчетов по другим сырьевым материалам сведены в таблицу 1.15.
Таблица 1.15
Результаты расчетов по другим сырьевым материалам
Наименование сырья
|
D,
|
Vконус
|
Vцл
|
Vобщ
|
Vбункер
|
Хранение
сутки
|
Доменный шлак
|
6
|
40,1
|
339,12
|
379,22
|
0,147
|
42
|
Сода
|
6
|
40,1
|
339,12
|
379,22
|
0,141
|
4
|
Каталлизатор
|
4
|
26,7
|
226,3
|
252,6
|
0,047
|
9
|
Итого
|
|
|
|
|
0,535
|
|
Исходя из расчетов выбираем бункер наибольшего объема V=0,2м3
БЗК 5/130.
|
Бункер БЗК 5/130
Вместимость, м3 -20
Длина / Ширина, м – 3,75/3,75
739044,24тг
|
Силос для доменного шлака СЦМ - 110
|
Вместимость силоса максимальная, тонн110
Объем силоса, куб. м80
Толщина стенки, мм3
Толщина стенки конуса, мм4
Масса, кг5400
Диаметр банки, мм3380
Высота, мм12715
6765853,344тг
|
3. Силос для соды СЦ - 12
|
Вместимость силоса максимальная, тонн12
Объем силоса, куб. м7,5
Масса, кг1620
Диаметр банки, мм2300
Высота, мм5182
Диаметр трубы закачки, мм102
Вибратор MVE300, КВт (опция)0,3
2281611,612тг
|
3. Силос для катализатора СЦ - 12
|
Вместимость силоса максимальная, тонн12
Объем силоса, куб. м7,5
Масса, кг1620
Диаметр банки, мм2300
Высота, мм5182
Диаметр трубы закачки, мм102
Вибратор MVE300, КВт (опция)0,3
2281611,612тг
|
4. Подбор ковшового элеватора для транспортировки сырьевых материалов в расходные бункера
У доменного шлака наибольшая суточная производительность 6,4т/сут, высота подъёма 12 м. Работа двухсменная.
Выбираем быстроходный элеватор типа М с центробежной разгрузкой, тип ковша - мелкий, φ=0,6; скорость ленты - 1,5 м/с.
Определяем погонную вместимость ковшей:
in=Q/3,6·φ·ρ·v (1.4)
in=6,4/16·3,6·0,6·1,5·1=0,12 л/м
Выбираем ковш вместимостью 0,12 л; шаг ковшей 200 мм, ширина ковша ВК=100 мм, ширина ленты ВЛ=125 мм. Обозначение ЛМ - 100.
|
Выбираем ковш
вместимостью 0,12 л;
шаг ковшей 200 мм,
ширина ковша
ВК=100 мм,
ширина ленты
ВЛ=125 мм.
Обозначение ЛМ - 100.
Мощность привода, 2,2 кВт
1100300тг
|
5. Подбор смесителя
Для смешивания сырьевых материалов подбираем роторный смеситель БП-1Г-100 шихты со следующими характеристиками:
|
Общая установленная мощность, кВт2,2
Затвор секторный, ручной привод
Масса не более, кг350
Высота, мм1335
Ширина, мм774
Длина, мм1308
− объем смесителя 1,5м3
− объем смешиваемой шихты 0,7м3
− число оборотов вала с лопастями 15 об/мин
− время смешивания 6 мин;
859944,936тг
|
6. Подбор загрузчика
В печь необходимо подать 16,7 т/ч шихты.
Для загрузки шихты принимаем стольный загрузчик ЗШ-2. Данный загрузчик может обеспечить тонкослойную загрузку. Максимальная производительность такого загрузчика составляет 7,5 т/ч, при ширине стола 60 см. Один загрузчик не обеспечивает подачу данного количества шихты в печь. Поэтому принимаем 2 загрузчика типа ЗШ-2 производительностью 7,5 т/ч.
|
Данный загрузчик может обеспечить тонкослойную загрузку.
Максимальная производительность такого загрузчика составляет 7,5 т/ч,
при ширине стола 60 см.
Один загрузчик не обеспечивает подачу данного количества шихты в печь.
Поэтому принимаем 2 загрузчика типа ЗШ-2 производительностью 7,5 т/ч.
Мощность 1,5кВт
1050000тг
|
7. Дозирующий комплекс ДКС-32
|
Общий объем бункеров, куб. м.32
Объем одного бункера, куб. м.8
Количество бункеров, шт.4
Максимальная доза взвешивания, кгдо 2 500
Погрешность дозирования, %±1
Скорость движения ленты, м \ с1
Давление в пневмосистеме, мПа
12289110,096тг
|
8. Кран грейферный
Грузоподъёмность крана зависит от запаса хранения песка 15дней, производительность за 15 дней составляет 52т/15суток
Кран грейферный LDZ
15000000
|
Грузоподъемность 50
Высота подъема 36
Длина пролета 22
Максимальная длина консоли 1
Тип мостового крана
Тип мостового крана по приводу
Промышленный кран
Максимальная температура окружающей среды60
Минимальная температура окружающей среды20
Мощность 3,8кВт
|
9. Бункер хранения песка с ленточным питателем БП-ЛП
6856750,14
|
Объём 50м3
Габаритные размеры 4417 мм х 4512 мм х 3920 мм.
Вес 3920тг
Мощность 3,8кВт
|
10. Барабанная сушилка для песка ААМикс СуП1
23211878,47
|
Расчетная производительность, т/ч 1.0
Частота вращения барабана, об./мин. (регулируемая) 5
Температура теплоносителя, °С 350-700
Габаритные размеры L×B×H, м 4500×1200×2000
Масса, кг 700
Установленная мощность двигателя, кВ 2.2
Частота вращения двигателя, об./мин. 1500
|
11. Стекловаренная печь , годовая производительность при отжига печи составляет 2608т, суточная производительность: 7,4т
85109355,75
|
Производительность 7-8т/сутки
а) Графитовый «тунель»( примерно 900х900х2500мм) с внутренними прорезями
|
12. Пресс для формования плит
Готовая производительность при формовке плит составляет 2581,7 т (1411143,7шт), суточная производительность при 350дней
|
Производительность, шт./мин – 5-10
Размер прессуемых изделий, м:
Диаметр – 0,15
Высота 0,125
Масса прессуемых изделий, кг – 1-3
Усилие прессования, кН –10
Габаритные размеры, м:
Высота-5
Длина 5
Ширина - 6
Масса - 1870кг
Мощность 4,5кВт
4220417,04
|
13. Вибросито ВСМП
|
Производительность т/ч до 5
Крупность разделения, мм 0,1 - 5
Длина сита, мм 520
Ширина сита, мм 250
Угол наклона сита, град 4.5-7
Количество сит, шт. 1
Частота колебаний, кол/мин 240
Мощность привода, кВт 0,37
Габаритные размеры, мм
Длина 1030
Ширина 380
Высота 430
Масса, кг 63
1977566,84
|
14.Стеклоплавильные аппараты и фильерные питатель ПлРд-10/ПлРд-7
|
Производительность линии тонн/год - 3000
Режим работы круглосуточный, периодический ремонт модулей (футеровки печей, профилактические работы) дней/год 345-350
Расход газа м³/час - 160
Потребляемая мощность электроэнергии (220/380, 50 Гц) кВА 400
Расход воды технической (оборотной при использовании градирни) м³/час - 4.5 – 6.0
Масса первичной нити на бобине кг 2.5–3.5
Габаритные размеры технологической линии
Длина м - 6.5
Ширина м - 30
Высота м - 6.5
|
Ведомость оборудования
№
|
Название оборудования
|
Характеристика
|
1
|
Бункер БЗК 5/130
|
Вместимость, м3 -20
Длина / Ширина, м – 3,75/3,75
739044,24тг
|
2
|
Силос для доменного шлака СЦМ - 110
|
Вместимость силоса максимальная, тонн12
Объем силоса, куб. м7,5
Масса, кг1620
Диаметр банки, мм2300
Высота, мм5182
Диаметр трубы закачки, мм102
Вибратор MVE300, КВт (опция)0,3
|
3
|
Силос для соды СЦ - 12
|
Вместимость силоса максимальная, тонн12
Объем силоса, куб. м7,5
Масса, кг1620
Диаметр банки, мм2300
Высота, мм5182
Диаметр трубы закачки, мм102
Вибратор MVE300, КВт (опция)0,3
|
4
|
Силос для катализатора СЦ - 12
|
Вместимость силоса максимальная, тонн12
Объем силоса, куб. м7,5
Масса, кг1620
Диаметр банки, мм2300
Высота, мм5182
Диаметр трубы закачки, мм102
Вибратор MVE300, КВт (опция)0,3
|
5
|
Роторный смеситель БП-1Г-100 шихты
|
Общая установленная мощность, кВт2,2
Затвор секторный, ручной привод
Масса не более, кг350
Высота, мм1335
Ширина, мм774
Длина, мм1308
− объем смесителя 1,5м3
− объем смешиваемой шихты 0,7м3
− число оборотов вала с лопастями 15 об/мин
− время смешивания 6 мин;
|
6
|
Стольный загрузчик ЗШ-2
|
.
Максимальная производительность такого загрузчика составляет 7,5 т/ч,
при ширине стола 60 см.
Мощность 1,5кВт
|
7
|
Дозирующий комплекс ДКС-32
|
Общий объем бункеров, куб. м.32
Объем одного бункера, куб. м.8
Количество бункеров, шт.4
Максимальная доза взвешивания, кгдо 2 500
Погрешность дозирования, %±1
Скорость движения ленты, м \ с1
Давление в пневмосистеме, мПа
|
8
|
Кран грейферный LDZ
|
Грузоподъемность 50
Высота подъема 36
Длина пролета 22
Максимальная длина консоли 1
Тип мостового крана
Тип мостового крана по приводу
Промышленный кран
Максимальная температура окружающей среды60
Минимальная температура окружающей среды20
Мощность 3,8кВт
|
9
|
Бункер хранения песка с ленточным питателем БП-ЛП
|
Объём 50м3
Габаритные размеры 4417 мм х 4512 мм х 3920 мм.
Вес 3920тг
Мощность 3,8кВт.
|
10
|
Барабанная сушилка для песка ААМикс СуП1
|
Расчетная производительность, т/ч 1.0
Частота вращения барабана, об./мин. (регулируемая) 5
Температура теплоносителя, °С 350-700
Габаритные размеры L×B×H, м 4500×1200×2000
Масса, кг 700
Установленная мощность двигателя, кВ 2.2
Частота вращения двигателя, об./мин. 1500
|
11
|
Стекловаренная печь
|
Производительность 7-8т/сутки
а) Графитовый «тунель»( примерно 900х900х2500мм) с внутренними прорезями
|
12
|
Пресс для формования плит
|
Производительность, шт./мин – 5-10
Размер прессуемых изделий, м:
Диаметр – 0,15
Высота 0,125
Масса прессуемых изделий, кг – 1-3
Усилие прессования, кН –10
Габаритные размеры, м:
Высота-5
Длина 5
Ширина - 6
Масса - 1870кг
Мощность 4,5кВт
|
13
|
Вибросито ВСМП
|
Производительность по питанию (в зависимости от крупности разделения), т/ч до 0,5
Крупность разделения, мм 0,1 - 5
Максимальная крупность питания, мм 15
Длина сита, мм 520
Ширина сита, мм 250
Угол наклона сита, град 4.5-7
Количество сит, шт. 1
Частота колебаний, кол/мин 240
Мощность привода, кВт 0,37
Габаритные размеры, мм
Длина 1030
Ширина 380
Высота 430
Масса, кг 63
|
14
|
Стеклоплавильные аппараты и фильерные питатель ПлРд-10/ПлРд-7
|
Производительность линии тонн/год - 3000
Режим работы круглосуточный, периодический ремонт модулей (футеровки печей, профилактические работы) дней/год 345-350
Расход газа м³/час - 160
Потребляемая мощность электроэнергии (220/380, 50 Гц) кВА 400
Расход воды технической (оборотной при использовании градирни) м³/час - 4.5 – 6.0
Масса первичной нити на бобине кг 2.5–3.5
Габаритные размеры технологической линии
Длина м - 6.5
Ширина м - 30
Высота м - 6.5
|
1.6 Контроль качества технологического процесса и сырьевых материалов
Входной контроль сырьевых материалов
Контоль технологического процесса.
Контроль шихты. Шихту контролируют ежесменно на соответствие заданному рецепту, для чего по определенной методике отбирают в течение смены одну среднюю пробу, составленную из 4 – 5 местных проб, которые смешивают и анализируют на щелочность или на содержание остатка, нерастворимого в HCl.
Если отклонение состава шихты от заданного больше допустимого, шихту бракуют. Постоянное во всех пробах отклонение в содержании того или иного компонента в одну сторону показывает, что данный материал дозируется неправильно, следовательно, необходимо срочно проверить и наладить работу весов.
Постоянство состава шихты во времени определяют сравнивая данные химического анализа ежесменных средних проб шихты за 1 и 5 сут.
Контроль качества готовой продукции.
Технические требования
Плиты должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам утвержденным в установленном порядке.
Плиты должны быт квадратной или прямоугольной формы. Отклонение граней листов и плит от прямого угла недолжно превышать 2 мм при длине нормируемого участка 300 мм и 0,8 при длине нормируемого участка 125 мм
Плиты изготавливают окрашенной надглазурнымы керамическими красками поверхностью.
Лицевая и обратная поверхностью листов и плит могут быть рифлеными Высота рифления не должна быть более 2 мм.
Лицевая поверхность прокатных плит может быть шлифованной.
Цвет и фактура поверхности плит должны соответствовать цвету и фактуре в установленном порядке. Лицевая поверхность плит должна быть плоской.
Ударная вязкость шлакоситалла не должна быть менее 2,5*103 Дж/м2
Потеря в массе при истирании прокатного шлакоситалла не должна быть более 0,05 г/см2
Кислотостойкость шлакоситалла не должна быть менее 98%, щелчестойкость – менее 83%.
Предел прочности при изгибе шлакоситалла не должен быть менее 65МПа и 75МПа – для шлакоситалла высшей качества.
Методы испытаний
Длину и ширину плит измеряют металлической линейкой по ГОСТ 427 – 25 с погрешностью до 1мм.
Толщину плит измеряют микрометром по ГОСТ 6507 – 68 или штанциркулем по ГОСТ 166 – 80 в середине каждой из четырех сторон с погрешностью до 1мм.
Отклонение от прямого угла плит определяют угольником по ГОСТ 3749 – 77.
Высоту рифления измеряют штанциркулем по ГОСТ 166 – 80 с погрешностью до 1мм.
Показатели внешнего вида лицевой поверхность плиты определяют визуально при рассеянном освещении. Размеры пузырей, отбитых углов и ребер, засорки и наклонов на лицевой поверхности плит измеряют металлической линейкой по ГОСТ 427 – 75 с погрешностью до 1мм.
Ударную вязкость шлакоситалла определяют по ГОСТ 11067 – 64.
Потерю в массе при истирании шлакоситалла определяют по ГОСТ 6787 – 80.
Кислотостойкость и щелочестойкость шлакоситалла определяют по ГОСТ 473.1 – 72.
Предел прочности при изгибе шлакоситалла определяют следующим образом.
Из каждого отобранного для испытания прокатного плиты вырезают образцы, размеры которых должны соответствовать указанным в таблице.
Достарыңызбен бөлісу: |