Проектирование производства стеклотары для игристых вин из стекла марки ЗТ-1. Часть 2

Страницы 1 2

                  3. Расчет производственной программы

3.1 Цех выработки

                Расчет производственной программы включает:

— вычисление фактического количества стеклянных изделий, заготовок, полуфабрикатов с учетом отходов, боя, брака, находящихся на каждой стадии технологического процесса;

— вычисление потребного количества стекломассы, шихты и сырьевых материалов;

— вычисление объемов переработки, транспортирования и хранения сырьевых материалов согласно технологической схеме составного цеха.

Исходные данные для расчета производственной программы цеха выработки:

— заданная производственная мощность объекта – 100 000 000 шт/год;

— количественное распределение изделий согласно выбранному ассортименту – 100 000 000 шт/год;

— показатели потерь изделий (отходы, бой и брак) по отдельным технологическим стадиям.

Таблица 3.1.1 — Производственная программа цеха выработки

Зададимся выпуском 100 000 000 шт/г. Масса одно бутылки – 640 граммов. Плотность стекла должна быть в пределах 2,48 — 2,52 г/см.

Произведем расчет для бутылок под игристое вино:

— Плотность – 2,5 г/см³;

— Масса заготовки – 640 г;

— Выпуск – 100 000 000 шт/г.

3.2 Расчёт номинального годового фонда рабочего времени

Количество рабочих дней (суток) в году или номинальный фонд рабочего времени Т_н в случае остановок в праздничные дни Т_н = 357 дней. 

При работе в 2 смены – Т_н = 261 день.

Номинальный фонд времени в часах (1 смена – 8 часов) 

Тн = 261 * 2 * 8 = 4176 часов

                        3.2 Расчет производственной программы составного цеха

Статьи производственной программы рассчитываются тем же табличным методом при движении слева направо. Вначале определяют годовую потребность в обработанных (кондиционных) сырьевых материалах.

Затем вычисляется годовая потребность в сырьевых материалах, которые поступают на хранение и обработку в сухом виде.

Отношение шихта: стеклобой – 81,9: 18,1. 

Таблица 3.2.1 — Производственная программа составного цеха

Для последующего расчета ПП и подбора технологического оборудования составного цеха представляется важным определение суточного и часового расхода сырьевых материалов со склада.

Выход стекла:

В = 10⁴ /112,9 = 88,6 %

Угар шихты:

Y = 100 – 88,6 = 11,4 %

 

По расчетам производственной программы составляется заявка на транспорт и материальный баланс.

                                  3.4. Заявка на транспорт

Таблица 3.4.1 — Заявка на транспорт 

4.Расчет материального баланса

Таблица 4.1 — Расчет материального баланса

Невязка баланса может быть связана с грубым округлением полученных значений до сотых.

5.Расчет складов хранения сырьевых материалов

 Таблица 5.1 — Нормы запасов сырья и обработанных материалов

5.1. Расчет площадей крытых механизированных складов.

Расчет площади складов для хранения затаренных материалов, поступающих в биг-бегах:

S_{биг-бега} = 1 * 1 = 1 м²

V_{биг-бега} = 1 м³.

С учетом заявки на 30 суток: 

— глинозем: 47,16/1,00 = 47,16 м³ → 48 штук в 4 ряда → 20м²

— сода: 858,44/0,6 = 1430,73 м³ → 1431 штук в 4 ряда → 370 м²

— мел: 577,01/1,1 = 524,55 м³ → 525 штук в 4 ряда → 150 м²

— доломит: 716,15/ 1,5 = 477,43 м³ → 478 штук в 4 ряда → 130 м²

— оксид хрома: 11,41/1,7 = 6,71 м³ → 7 штук в 2 ряда → 4 м²

С учетом заявки на 15 суток:

— поташ: 79,75/0,8 = 99,68 тонн → 100 штук в 4 ряд → 40 м²

Таблица 5.1.1 — Расчет площади складов для материалов

5.2. Расчет емкости и размер силосных складов

Хранение материалов после обработки предусматривается в силосных банках. Используются силосы, корпус которых имеет форму цилиндра, а дно – форму усеченного конуса. 

Для сырьевых материалов, используемых в стеклоделии, угол наклона стенок цилиндрической части принимается равным 55 .

Таблица 5.2.1. — Объемы силосных банок по каждому материалу

                         

Рисунок 5.2.1 Схема силоса (форма и размеры)

Объем усеченного конуса

V_ук = 1/6 * V_общ

Объем цилиндрической части силоса:

V_цч = V_общ — V_ук или V_цч = 4 R³

Высота цилиндрической части силоса

H = 2D = 4R

Диаметр усеченного конуса принимаем 1 метр для поташа, 5 – для песка, а для остальных 3 метра.

Высота конусной части силоса

H / k = tg 55 , где k = (D – d) / 2

Общая высота силоса равняется 

H_общ = H + h

Количество силосов рассчитываем исходя из условия, что Н_общ примерно подходит к Н_ст. Н_ст – принято считать кратным 1,2.

Таблица 5.2.2 Результаты расчета характеристик силосных банок

5.3. Расчет емкости и размеров расходных бункеров

 

Рис.5.3.1 — Схема бункера (форма и размеры)

Найдем высоту пирамидальной части бункера h из формулы:

h / k = tg 55 , где k = (a – b) / 2 

Объем пирамидальной части бункера V_П определим по формуле:

V_П = h / 3 (a² + b² + a * b)

Объем призматической части бункера (Vпризмы, м³) равен:

V_призмы = V_общ – Vп

Таблица 5.3.2 Результаты расчета расходных бункеров

6. Подбор и расчет основного оборудования составного участка

6.1 Расчет практической производительности оборудования

Выбор оборудования осуществляется на основании принятых практических схем и установленного режима работы составного участка. По режиму работы определяется коэффициент использования оборудования по времени (φ), практическая производительность машин (установок), на основании которой и рекомендуется к использованию конкретный тип и марка машин.

Эффективный фонд работы оборудования равен

Т_эф = Т_н – Т_рем – Т_о

где Т_н – номинальный фонд времени, который равен числу дней работы оборудования в зависимости от установленного режима работы производства без учета простоев оборудования из-за ремонта и технологически неизбежных остановок;

Т_рем – нормативное время простоя оборудования при ремонтах;

Т_о – время технологически неизбежных остановок.

Т_рем и Т_о устанавливается принятой системой ППР по ведущему технологическому оборудованию.

При работе по режиму непрерывной недели без остановок производства в праздничные дни Т_н является максимальным и совпадает с Т_кал, равным 365 дней. В случае остановок в праздничные дни

Т_н = 261 день.

6.2 Расчет оборудования механизированного склада сырья

Для подачи сыпучих материалов используются мостовые краны (краны-балки), оснащенные грейферами.

Исходными данными для расчета производительности грейферного крана являются:

— технологическая схема отделений хранения и обработки сырья;

— влажность сырья, ω, %;

— суточный расход сырьевого материала со склада, М_с, т/сут;

— общий суточный расход сырьевых материалов со склада, Q, т/сут.

Так как сода, поташ и оксид хрома поставляется в мешках и биг-бегах в малом количестве для него не требуется использование  грейферного крана.

С учетом показателей мощности проектируемого участка емкость грейфера (V принимается равной 1 или 1,5 м³). В силу того, что грейферный кран обслуживает все складские отсеки хранения сырья, показатель q следует рассчитывать для каждого вида материала, а затем усреднить полученные числовые значения q_i .

На складе в сутки поступает М_с материалов и столько же подается в расходные бункера, поэтому в расчете N принимается 2М_с.

Как правило, на складе к установке принимается 1 грейферный кран с технической характеристикой:

Таблица 6.2.1 — Характеристики грейферного крана

Обычно используют грейферы ПР 7-3.2 и ПР 7-5.0, параметры которых приведены в табл. 5.2.2.

Таблица 6.2.2 — Техническая характеристика грейферов

 

                                                                                                                

7. Подбор оборудования отделения подготовки сырьевых материалов

7.1 Расчет производительности ленточных транспортеров

Выбор ленточного транспортера, как и другого оборудования составного участка, производится по часовому расходу материала, П_ч,.

В стекольной промышленности для подачи сырьевых материалов, а в некоторых случаях и шихты, широко применяются горизонтальные и наклонные транспортеры, плоские и желобчатые. 

Исходные данные для расчета:

— производительность, требуемая сырьевому материалу, , П_ч т/ч;

— длина наклонного участка транспортера, L₁, м;

— длина горизонтального участка транспортера, L₂, м;

— высота подъема груза, h, м;

— скорость движения ленты, V, м/с;

— насыпная масса сырьевого материала, γ, кг/м³.

Их производительность зависит от ширины ленты и скорости движения. При ширине ленты В груз на ней располагается слоем b, равным 0,9.

Таблица 7.1 — Характеристика транспортерной ленты

7.2. Подбор и расчет сушильного оборудования

Исходные данные:

— суточный расход сырьевого материала со склада, кг/ч;

— начальная влажность материала, b_н, %;

— конечная влажность материала, b_к, 0,2 %;

— напряженность сушки сырьевого материала, А, кг/м³ ч.

Напряженность сушильного барабана по количеству испаряемой влаги (за час с 1 м³) является основным показателем работы сушильного барабана.

Таблица 7.2.1 Характеристика сушильных барабанов

7.3 Подбор оборудования для контрольного просева

На отечественных заводах наиболее часто используются сита-бураты. Для просева стекольного песка, соды, сульфата, мела, доломита, глинозема, полевого шпата используются сита № 1,4 – 0,7.

Выбор типа сита-бурат производится по показателю производительности, которая зависит от размера барабана сита. Для составных цехов большой производительности возможно использование инерционных грохотов.

Таблица 7.3.1 — Техническая характеристика сит-буратов

Таблица 7.3.2 — Модели и марки просеивающих устройств 

7.4. Подбор сепаратора

Сепаратор предназначен для стабилизации содержания железа в кварцевом песке, магнитная система выполнена на постоянных магнитах. 

Магнитный сепаратор серии ЛМО для сухого магнитного обогащения кварцевого песка барабанного типа с высокоинтенсивной магнитной системой, что позволяет удалять слабомагнитные примеси.

Имеет следующие достоинства: 

— обеспечивает наилучшее качество магнитного обогащения кварцевого песка;

— имеет водоохлаждаемую магнитную систему;

— предназначен для обогащения горячего кварцевого песка непосредственно после сушки;

— установлен на многих стеклозаводах и ГОКах.

Таблица 7.4.1 – Основные характеристики модификаций магнитного сепаратора ЛМО

  

Таблица 7.4.2 – Выбор магнитных сепараторов

7.5. Подбор питателей

Питатели служат для непрерывной и равномерной подачи материала в дробильно-помольные, сушильные или формующие устройства.

Регулирование производительности тарельчатых питателей может осуществляться за счет изменения скорости вращения тарели или сечения потока выдаваемого материала. Для автоматического регулирования в настоящее время используется преимущественно изменение сечения потока.

Таблица 7.5.1 — Технические параметры тарельчатых питателей

Таблица 7.5.2 — Выбранные модели тарельчатых питателей

8. Подбор и расчет оборудования дозировочно-смесительного отделения

8.1 Подбор и расчет автоматических дозировочных весов

В процессе работы весов происходит автоматическое суммирование всех взвешенных порций до заданного оператором значения массы. Размер и вес порции различается в зависимости от конкретной модели весов может как определяться объемом весового бункера, так и задаваться оператором весов вручную, на пульте управления. От размера порции зависит производительность бункерных весов — количество взвешиваемого продукта в единицу времени (чаще всего измеряется в тоннах в час). Так как взвешивание больших и малых порций происходит почти с одинаковыми временными затратами, итоговая производительность весов прямо пропорциональна внутреннему объему весового бункера.

Применение весовых бункеров при взвешивании больших объемов сыпучих продуктов (зерно, крупы, семена, комбикорм, гранулы пластмасс и т.п.) позволяет получить точный вес всей партии, фактически перевесив её малыми дозами.

Таблица 8.1.1 Выбранные модели бункерных весов

8.2 Подбор и расчет смесителей шихты

                 Часовая потребность цеха в стекольной шихте, М_ш=1,4 т/ч;

Таблица 8.2.1 — Характеристика смесителя СШ-25

8.3 Выбор и расчет стеклоформующего оборудования

Выбираем стеклоформующую машину циклического действия – оснащённой двумя десятисекционными стеклоформующими машинами IS-10-D.G фирмы «Ботеро».

Таблица 8.3.1 — Характеристики СФМ – IS-10-D.G:

8.4 Расчет производительности и основных размеров стекловаренных печей 

 

8.5 Выбор конструкций печей для отжига стекла

Таблица 8.5.1 — Для отжига стеклотары выбираем печь ПГУ-325

8.6 Расчет складов готовой продукции

Площадь склада готовой продукции определяют из выражений:

                                                 (1.1)

 

где: S – площадь склада готовой продукции, м²;

       S_i – площадь части склада для хранения изделий i-ого вида;

       Б_i – суточная производительность цеха по i-му виду изделий согласно производственной программе цеха выработки;

       Т – нормативная продолжительность хранения изделий на складе, сут;

       S_y – площадь основания упаковки, м²;  

       h – высота одной упаковки, м;

       n – количество изделий в одной упаковке, шт;

       H – нормативная высота укладки упаковок на поддон (до 3 м); 

       k₁ – коэффициент, учитывающий неплотность укладки упаковок; 

      k₂ – коэффициент, учитывающий площадь проходов и проездов (0,60).

 

9. Теплотехническая часть – стекловаренная печь

Таблица 9.1 Характеристика печи

Принимаем площадь зеркала зоны осветления равной F_осв = 1,2·F_в, тогда F_в +1,2 F_в = F_вар. Отсюда F_в =F_вар / 2,2 (м²).

F_в = 157 / 2,2 = 71,3 м².

F_осв = 1,2*71,3 = 85,7 м².

F = 71,3 + 85,7 =157 м².

Принимаем для варочной зоны и зоны осветления длину и ширину так, чтобы получить определенные площади, исходя из того, что ширина зоны осветления и варочной части одинаковы. Для варочной зоны: ширина 9,5 м, длина 7,5 м. Для зоны осветления – ширина 9,5 м, длина 9 м.

Габариты варочного бассейна, мм (ШхДхГ) – 9500 х 16500 х 1000.

1. Выбранный состав природного газа:

Таблица 9.2 Состав природного газа

2. Коэффициент расхода воздуха α=1,1

3. Содержание водяных паров в 1 м³ сухого воздуха  = 8,53 г/м³

4. Расход кислорода на горение 1м³ газа.

 

 

5. Стехиометрический расход сухого   и влажного соответственно L_o (м³/м³)

 

где k=3.762 — коэффициент, определяемый отношением объемных долей азота (79%) и кислорода (21%).

 

6. Действительный расход влажного воздуха:

  10.Расчет температуры горения газа

Исходные данные для расчета 

  — низшая рабочая теплотворная способность газа;

t_в = 1300 ^оС – температура воздуха;

t_г = 40 ^оС — температура газа;

V_α = 11,91 м³/м³;

V_l = 8,31 % – содержание воздуха в продуктах сгорания.

L_α = 10,85 м³/м³ — действительный расход.

1. По таблицам физические свойства воздуха и свойства природного газа среднего состава находим средние удельные теплоемкости воздуха и газа 

с_в = 1,4428 кДж/(м³ К), с_г = 1,586 кДж/(м³ К)

2.Определим:

q_в = 1,4428 1300 10,85 =20350,69 кДж/м³

q_т = 1,586 40 = 63,44 кДж/м³

3. Расчет химической энтальпии газа

 

 

 

4. По диаграмме С.Г. Тройба находим теоретическую и балансовую температуры 

   11. Расчет теплового баланса стекловаренной печи

Таблица 11.1 Характеристика сырьевых материалов

Таблица 11.2 Содержание сырьевых материалов

 

Таблица 11.3 Тепловой эффект реакций

CaMg(CO₃)₂→MgCa(SiO₃)₂

 

CaCO₃→CaO

 

Na₂СO₃ → Na₂SiO₃

 

K₂CO₃→K₂SiO₃

 

Тепловыми эффектами образования других соединений, в виду их относительной малости, пренебрегаем.

3. Вычисляем затраты тепла на испарения влаги 

q_1.1 = K*H₂O = 2514  0,04 = 100,56 кДж/кг

где К = 2514 – расход теплоты на испарения 1 кг влаги.

Таблица 11.4 Коэффициенты к формуле Шарпа и Гинтера

 

Определяем полезные затраты выражением

Q₁= Q_1.1 + Q_1.2 = 12457,80 + 4408,61 = 16886,41 кВт

Рассчитываем теплопередающие поверхности, м²:

F_дна = 16,5*9,5 = 157;

F_свода = 9,5 ∙( 3,14 ∙ 2 ∙ 60/180) = 19,9;

F_{стены газ.простр} = 16,5 ∙ 0,4 = 1,65;

F_{стены ванны}= 16,5 ∙ 0,6 = 9,9.

Рассчитываем потери теплоты в окружающую среду, через стенку газового пространства:

Таблица 11.5 Огнеупоры стенки газового пространства

 

Рассчитываем потери теплоты в окружающую среду через стенку, соприкасающуюся со стекломассой:

Таблица 11.6 Огнеупоры стенки соприкасающейся со стекломассой

 

Рассчитываем потери теплоты в окружающую среду, через под печи:

Таблица 11.7 Огнеупоры установленные на дне печи

 

Рассчитываем потери теплоты в окружающую среду, через свод печи:

Таблица 11.8 Огнеупоры свода печи

 

Рассчитываем лучистый тепловой поток через k отверстие, Вт

S_окна = 0,1 м², a=9,5 м, b=0,4 м, l=16,5 м

Таблица 11.9 Тепловой баланс

Невязка баланса может быть связана с округлением до сотых вычисляемых значений.

Страницы 1 2