|
№
участка
|
Продолжительность
пребывания вагонетки от момента поступления в печь, ч
|
Температура
на различных расстояниях от верхней поверхности данного слоя футеровки, оС
|
|
|
Шамотный
кирпич
|
Шамотный
легковес
|
Диатомовый
кирпич
|
Шамотная
засыпка
|
|
|
0
|
0,07
|
0,07
|
0,14
|
0,07
|
0,14
|
0,03
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
1
|
28,8
|
950
|
810
|
656,5
|
510
|
378
|
261
|
156
|
|
2
|
29,98
|
930
|
803
|
660
|
517
|
385
|
267
|
160
|
|
3
|
31,16
|
910
|
795
|
660
|
522,5
|
392
|
272,5
|
163,5
|
|
4
|
32,34
|
890
|
785
|
659
|
526
|
397,5
|
278
|
166
|
|
5
|
33,52
|
870
|
774,5
|
655,5
|
528
|
402
|
281,8
|
169
|
|
6
|
34,7
|
850
|
762,8
|
645,8
|
528,7
|
404,9
|
285,5
|
170,9
|
|
7
|
35,88
|
820
|
750,6
|
648,2
|
528
|
407,1
|
287,9
|
172,8
|
|
8
|
37,06
|
800
|
734,1
|
639,3
|
527,6
|
408
|
289,9
|
174
|
|
9
|
38,24
|
780
|
719,6
|
630,9
|
523,6
|
408,8
|
291
|
174,9
|
|
10
|
39,42
|
760
|
705,5
|
621,6
|
519,8
|
407,3
|
291,8
|
175,5
|
|
11
|
40,6
|
740
|
690,8
|
612,6
|
514,4
|
405,8
|
291,4
|
175,9
|
|
12
|
41,78
|
720
|
676,3
|
602,6
|
509,2
|
402,9
|
290,8
|
175,7
|
|
13
|
43,2
|
700
|
661,3
|
592,8
|
502,8
|
400
|
289,3
|
175,4
|
Таблица 2.10 - Распределение температур в
футеровке вагонетки в интервале выбранных участков (из табл. 3.7 и 3.9)
|
№п/п
|
Слой
шамотного кирпича
|
Слой
шамотного легковеса
|
Слой
диатомового кирпича
|
Слой
шамотной засыпки
|
|
tп, оС
|
tн, оС
|
tср, оС
|
t’п, оС
|
t’1, оС
|
t’2, оС
|
t’ср, оС
|
t’’п, оС
|
t’’1, оС
|
t’’2, оС
|
t’’ср, оС
|
 , оС , оС , оС
|
|
|
|
|
|
|
|
0,07
|
0,14
|
|
|
0,07
|
0,14
|
|
|
|
|
|
1
|
880
|
444,5
|
622
|
444,5
|
230
|
113
|
262,5
|
113
|
56,5
|
32
|
67,1
|
32
|
23,5
|
28
|
|
2
|
980
|
670
|
825
|
670
|
415
|
232
|
439
|
232
|
126,5
|
69,5
|
142,5
|
69,5
|
43,5
|
56,5
|
|
3
|
980
|
808
|
894
|
808
|
643
|
493
|
648
|
493
|
360
|
247
|
366
|
247
|
147
|
197
|
|
4
|
880
|
785
|
833
|
785
|
659
|
526
|
657
|
526
|
397,5
|
278
|
400,5
|
278
|
166
|
222
|
|
5
|
700
|
661,3
|
681
|
661,3
|
592,8
|
502,8
|
586
|
502,8
|
400
|
289,3
|
398
|
289,3
|
175,4
|
232
|
Определим аккумуляцию тепла футеровкой вагонетки
по участкам зон подогрева, отжига и охлаждения.
Количество теплоты аккумулированное футеровкой и
металлом вагонетки определяем по формуле:
(2.11)
где 
, 
, 
, 
и 
- расход отдельных слоев футеровки
и металлических частей на вагонетку, кг.
Масса каждого слоя футеровки:
(2.12)
где 
- длина вагонетки, м;
- ширина вагонетки, м;
- толщина слоя, м;
- плотность материала слоя, кг/м3.
В соответствии с формулой (2.12):
кг,
кг,
кг,
кг,
кг.
Количество вагонеток, выходящих из
печи за сутки - 10 или за час 10/24=0,417 ваг/час.
Масса отдельных слоев футеровки и
металлических частей вагонетки, отнесенный к 1 часу работы печи:
кг/ч,
кг/ч,
кг/ч,
кг/ч,
кг/ч.
По формуле (2.11):
Ниже в таблицах 2.11 и 2.12
приводится сводка расходов и потерь теплоты по отдельным участкам зон
подогрева, отжига и охлаждения.
Таблица 2.11 - Потери и расход
теплоты в зоне подогрева и отжига
|
№
участка
|
Интервал
температур, оС
|
Qмат, кВт
|
Qваг, кВт
|
Qнар, кВт
|
 , кВт
|
|
1
|
600-800
|
250,6
|
43,0
|
12,31
|
305,91
|
|
2
|
800-980
|
72,5
|
26,3
|
10,51
|
109,31
|
|
3
|
980
|
-
|
30,1
|
43,46
|
73,56
|
|
итого
|
|
323,1
|
99,4
|
66,28
|
488,78
|
Таблица 2.12 - Потери и расход теплоты в зоне
охлаждения
|
№
участкаИнтервал температур, оСQмат, кВтQваг, кВтQнар, кВт
|
|
|
|
|
|
|
4
|
980-880
|
-41,6
|
-0,25
|
11,41
|
-30,44
|
|
5
|
-74,8
|
-15,0
|
18,20
|
-71,60
|
|
итого
|
|
-116,4
|
-15,25
|
29,61
|
-102,04
|
2.5 Определение расхода
топлива и тепловой баланс печи
Теоретическая температура горения природного
газа:
(2.13)
где 
- низшая теплота сгорания топлива
на рабочую массу, кДж/м3;
- физическое количество теплоты
воздуха,
идущего на горение, кДж/м3;
- физическая теплота с топливом,
кДж/м3;
- соответственно удельный объем и
средняя теплоемкость
продуктов сгорания, м3/м3 и кДж/м3
К.
(2.14)
Количество воздуха на горение при 
=1,05 равно
9,48 м3/м3, тогда 
=9,481,05=10
м3/м3. Отсюда по формуле (2.14):
кДж/м3,
кДж/м3.
Объем продуктов сгорания:
м3/м3,
1,67 кДж/м3К,
оС.
Пирометрический коэффициент горения 
=0,77 [6],
тогда:
оС.
Количество воздуха на разбавление
продуктов сгорания от 1590 до
оС. Составляем уравнение смешения:
,
,
м3/м3.
Количество воздуха подаваемого в печь:
10+7,3=17,3 м3/м3. Отсюда
Таким образом, на горение необходимо
10 м3/м3 воздуха. Считаем, что 70% воздуха подается в горелки из зоны
охлаждения с температурой 200 оС, а 30% воздуха поступает в зону отжига по
туннелю печи с температурой 400 оС. На разбавление продуктов сгорания
необходимо 7,3 м3/м3 воздуха. Это количество воздуха подается также из зоны
охлаждения.
Приходные статьи теплового баланса
зоны подогрева и отжига.
1) химическая теплота топлива:
кВт.
2) физическая теплота воздуха:
- воздух, подаваемый к горелкам и на разбавление:
кВт.
воздух, поступающий по туннелю печи в зону
отжига:
кВт.
В итоге получаем Qприх=11,34
кВт.
Расходные статьи баланса:
1) сумма расходов и потерь количества
теплоты в зонах подогрева и отжига составляет 488,78 кВт из таблицы 2.11.
2) потери теплоты с уходящими газами.
Принимаем, что коэффициент избытка
воздуха в дымовых газах на выходе из печи =1,9. Температура уходящих газов -
700 оС.
Объем дымовых газов составит:
м3/м3,
кВт.
3) потери теплоты через футеровку вагонеток в
подвагонеточное пространство принимаем 10% от Qт:
кВт.
4) потери теплоты от химической неполноты
сгорания принимаем 3% от количества теплоты, полученного при сжигании топлива Qт:
кВт.
5) неучтенные потери принимаем 6% от Qт:
кВт.
Уравнение теплового баланса зон подогрева и
отжига приобретает вид:
,
м3/ч.
Расход газа на 1 т продукции: B/P=127/0,89=142,7
м3/т.
Расход условного топлива на 1 т
продукции: 
кг/т.
КПД печи.
Количество теплоты, расходуемое на
нагрев материала 323,1 кВт (табл. 2.11), а количество теплоты, получаемое от
сжигания топлива:
127=4519930 кДж/ч или 1255,5 кВт.
%.
Таблица 2.13 - Тепловой баланс зон
подогрева и отжига
|
Наименование
статей
|
Расчет
|
Значение
кВт
|
%
|
|
I. Приходные статьи
|
|
1.
Химическая теплота топлива
|
355901271255,587,1
|
|
|
2. Количество теплоты с воздухом -
на горение и разбавление - воздух, поступающий по туннелю в зону отжига
1,031127
,44127
,8
,88
,0
|
3,9
|
|
|
|
|
Итого
|
1442,2
|
100
|
|
II. Расходные статьи
|
|
1.
Нагрев изделий и горшков
|
табл.
|
323,1
|
22,2
|
|
2.
Аккумуляция теплоты футеровкой вагонеток
|
табл.
|
99,4
|
7,1
|
|
3.
Потери теплоты через стены и свод печи
|
табл.
|
66,28
|
4,6
|
|
4.
Потеря теплоты с уходящими газами
|
5,6127711,249,5
|
|
|
|
5.
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива
|
0,9712737,72,6
|
|
|
|
6.
Потеря теплоты через футеровку вагонетки в подвагонеточное пространство
|
0,99127125,78,7
|
|
|
|
7.
Неучтенные потери теплоты
|
0,5912774,95,2
|
|
|
|
8.
Неувязка
|
 3,880,1
|
|
|
|
Итого
|
|
1442,2
|
100
|
Тепловой баланс зоны охлаждения.
Приходные статьи:
1) Количество теплоты с материалом 323,1 кВт
(из табл. 2.11).
2) Теплота аккумулированная футеровкой
вагонеток 99,4 кВт (табл.2.11)
) Количество теплоты нагнетаемого воздуха
в зону:
кВт.
Общий приход теплоты в зону:
кВт.
Расходные статьи:
1) Потери теплоты с выгружаемыми изделиями
при температуре 700 оС:
кВт.
2) Потери теплоты через ограждения 29,611 кВт
(из табл.2.12).
3) Потери теплоты в подпечное пространство
принимаем 2% от поступаемого количества теплоты в зону:
кВт.
4) Аккумуляция теплоты футеровкой вагонеток,
выводимых из печи 77,34 кВт.
5) Теплота отбираемого воздуха
из зоны охлаждения, принимаем объем равным объему нагнетаемого т.е. .
Теплоемкость его при t=200 оС равна 259,6 кДж/м3:
кВт.
Общий расход теплоты:
.
Из балансового равенства следует:
,
м3/ч.
Таблица 2.14 - Тепловой баланс зоны охлаждения
|
Наименование
статей
|
Расчет
|
Значение
кВт
|
%
|
|
I. Приходные статьи
|
|
1.
Количество теплоты с материалом
|
табл.
|
323,1
|
74,0
|
|
2.
Теплота, аккумулированная футеровкой вагонеток
|
табл.
|
99,4
|
23,6
|
|
3.
Теплота вносимого воздуха
|
0,007145010,152,4
|
|
|
|
Итого
|
432,65
|
100
|
|
II. Расходные статьи
|
|
1.
Теплота с выгружаемыми изделиями
|
 21249,0
|
|
|
|
2.
Потери теплоты через стены и свод печи
|
табл.
|
29,611
|
6,8
|
|
3.
Потери теплоты в подвагонеточное пространство через футеровку вагонетки
|
 8,652,0
|
|
|
|
4.
Аккумуляция теплоты футеровкой вагонеток, выводимых из печи
|
табл.
|
77,34
|
18
|
|
5.
Теплота отбираемого воздуха
|
0,0721450104,424,2
|
|
|
|
6.
Неувязка
|
0,649-
|
|
|
|
Итого
|
|
432,65
|
100
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.15 - Сводный тепловой баланс печи
|
Наименование
статей
|
Значение,
кВт
|
%
|
|
I. Приходные статьи
|
|
|
|
1.
Химическая теплота топлива
|
1255,5
|
86,5
|
|
2.
Количество теплоты с воздухом - на горение и разбавление - воздух,
поступающий по туннелю в зону отжига
|
130,8
55,88
|
8,9
3,9
|
|
3.
Теплота вносимого воздуха
|
10,15
|
0,7
|
|
Итого
|
1452,33
|
100
|
|
II. Расходные статьи
|
|
|
|
1.
Потеря теплоты с уходящими газами
|
711,2
|
49,0
|
|
2.
Потери теплоты через стены и свод печи
|
95,89
|
6,7
|
|
3.
Потери теплоты с гружеными вагонетками, выводимыми из печи
|
289,34
|
20,0
|
|
4.
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива
|
37,7
|
2,6
|
|
5.
Потери теплоты в подвагонеточное пространство через футеровку вагонетки
|
134,35
|
2,0
|
|
6.
Теплота отбираемого воздуха из зоны охлаждения
|
104,4
|
7,2
|
|
7.
Неувязка
|
4,55
|
0,1
|
|
Итого
|
1452,33
|
100
|
2.6 Выбор
вспомогательного оборудования
Выбор горелок
С целью равномерного нагрева изделий, а также
гибкости управления работой печи к установке принимаем 16 горелок.
Распределение газа по горелка неравномерное. Принимаем максимальный расход на
горелку - 15% от общего расхода газа.
Расход на одну горелку составит:
1270,15=19 м3/ч.
К установке принимаем горелки типа
ГНП-4 с соплом типа Б [8].
Дымососная установка.
Расход газа B=127 м3/ч; L0=9,48
м3/м3; v0=10,64
м3/м3; =2, отсюда
объем продуктов сгорания:
м3/м3,
V= 
м3/ч.
Температура дымовых газов составляет
700 оС. Допускаемая температура перед дымососом - 400 оС. Рассчитаем количество
воздуха, необходимого для разбавления дымовых газов до допустимой температуры:
м3/ч.
Общее количество дымовых газов перед
дымососом:
+2200=4750 м3/ч.
м3/ч.
С запасом 20%:
м3/ч.
К установке принимаем вентилятор типа
В-Ц14-46-5К-02 [1].
Производительность - 14000 м3/ч,
Напор при t=400
оС - 165 мм вод. ст.,
Число оборотов - 980 об/мин.
Электродвигатель к нему 4А160МУ3 мощность 15
кВт, 1000 об/мин [8].
Определяем потребляемую мощность:
кВт
С запасом 15%: 11,51,15=13,2
кВт.
Вентилятор для подачи воздуха в зону
охлаждения.
Количество воздуха на охлаждение
изделий Vв=1450 м3/ч.
Вышеуказанное количество воздуха, принято из расчета охлаждения изделий от 700
оС. Учитывая необходимость в более интенсивном охлаждении, выбираем вентилятор
производительностью 3000 м3/ч, напор - 56 мм вод. ст., число оборотов - 930. К
установке принят вентилятор центробежный Ц9-57 с электродвигателем 4А90L6У3 N=1,5 кВт и n=1000 об/мин
[1].
Установка отбора воздуха из зоны
охлаждения и подача его к горелкам.
Количество воздуха, необходимое для
горения, равно:
м3/ч,
из них 70% подается к горелкам:
м3/ч.
Количество воздуха, необходимое на
разбавление продуктов горения:
м3/ч.
Общее количество воздуха, подаваемое
в печь вентилятором:
+910=1800 м3/ч.
Из зоны охлаждения отбирается 1450
м3/ч воздуха с температурой
оС. Остальное количество воздуха
будет подсасываться вентилятором через патрубок, установленным на всасывающем
трубопроводе.
Производительность вентилятора:
м3/ч.
С запасом 20%:
м3/ч.
К установке принимаем вентилятор
Ц1-4030 [1]. Напор 350 мм вод. ст.
Напор при t=200 оС:
мм вод. ст.
Число оборотов 1450 об/мин. Выбираем
АИР100L4
- 3 кВт
[8].
Необходимая мощность
электродвигателя:
кВт.
3. РАСЧЕТ СУШИЛКИ ПЕСКА В КИПЯЩЕМ СЛОЕ
3.1 Описание
конструкции сушилки песка в кипящем слое
Установка для сушки песка в кипящем слое состоит
из трех основных узлов: топки, рабочей камеры и сепарационной камеры.
Вспомогательными узлами являются: дутьевой вентилятор с воздухопроводами и
вентиляционная очистная установка. Производительность установки при сушке песка
с начальной влажностью 7% (конечная - 0,5%) в интервале до 120 оС составляет 5
т/ч.
Топка рассчитана на сжигание природного газа.
Природный газ с фронтовой стороны топки подается в горелку ГНП-2. Кроме газа в
топку подается первичный воздух для горения и вторичный, служащий для
разбавления. Размеры топочной камеры: диаметр - 0,5 м, длина - 1,2 м, объем -
0,23 м3. Обмуровка выполнена из слоя шамотного кирпича и слоя диатомового
кирпича.
Смесительная, или нижняя, камера, через которую
дымовые газы проходят из топочной камеры к газораспределительной решетке,
футерована также шамотным и диатомовым кирпичом. Между стальной обшивкой камеры
и диатомовым кирпичом имеется слой шлаковаты.
Рабочая камера, в которой будет иметь место
сжижение слоя, имеет цилиндрическую форму. Диаметр ее равен 0,64 м, а площадь
составляет 0,32 м2. Вверху камеры устанавливается течка, через которую
подсушенный песок под влиянием гидростатического давления слоя вытекает из
аппарата. Давление газов над решеткой должно быть в пределах 500-560 мм вод.
ст.
Верхняя часть аппарата выполнена расширяющейся
кверху. Такая конфигурация пылеотсосной камеры позволяет снизить скорость газов
на выходе и тем самым предотвратить вынос мелких частиц песка.
Сырой песок из расходного бункера посредствам
тарельчатого питателя подается на элеватор. Загрузка материала в слой
осуществляется по наклонной течке, вмонтированной в пылеотсосную камеру. Сухой
материал поступает также в наклонную течку и по ней через колосниковую решетку
выгружается в установку для охлаждения песка. Для того чтобы в аппарат для
охлаждения песка не попадали крупные фракции (диаметром не более 5 мм)после
сушки и перед охлаждением установлен грохот ГЖ-1.
Установка для охлаждения песка воздухом в
кипящем слое состоит из рабочей камеры и расположенной над ней пылеотстойной
камеры. Под аппаратом расположен воздухораспределительный коллектор с пятью
патрубками для равномерного распределения воздуха вдоль всей площади аппарата.
Аппарат устанавливается на каркасе. Площадь
рабочей камеры составляет 2,9 м2, высота ее 0,2 м. В основании рабочей камеры
расположена воздухораспределительная беспровальная решетка сечением 2,48 м2.
В каждом воздухораспределительном патрубке
установлен шибер для возможности регулирования распределения воздуха вдоль
длины решетки.
Длина аппарата составляет 3,4 м. Ширина аппарата
снизу равна 0,85 м, вверху - 1,7 м. Такое расширение камеры предусмотрено для
уменьшения скорости воздуха на выходе из аппарата.
Охлаждение песка осуществляется путем продувки
через слой его наружного воздуха с помощью дутьевого вентилятора.
3.2 Материальный баланс
сушилки
Состав топлива:
СН4=97,1 %
С2H6=0,3
%
C3H8=0,1
%
N2=2,4 %
CO2=0,1 %
Рассчитаем количество испаряемой влаги и
количество сухого песка:
(3.1)
(3.2)
где W -
количество испаренной влаги, т/ч;
G1 -
количество влажного песка на входе, т/ч;
G2 -
количество сухого песка на выходе из сушилки, т/ч;
= 7% - начальная влажность
материала;
= 0,5% - конечная влажность
материала;
,
(т/ч),
(т/ч).
3.3
Тепловой баланс сушилки на 1 кг удаляемой влаги
Теоретическое количество сухого
воздуха для сжигания 1 кг топлива
(3.3)
Общий коэффициент избытка воздуха,
необходимый для получения газов с tг=450 оC
(3.4)
где 
- низшая теплота сгорания топлива
на рабочую массу,- изобарная теплоемкость воздуха при температуре t=450 оC,
Плотность газа 
кг/м3 [3].
Процентное массовое содержание
составляющих газа:
(3.5)
,
Вес сухих газов:
.
Вес водяных паров:
Влагосодержание газов на входе в
сушилку:
(3.6)
.
Энтальпия топочных газов, входящих в
сушилку:
(3.7)
где 
- КПД топки;
- теплоемкость газообразного
топлива [3];=41,9 кДж/кг - энтальпия воздуха на входе в сушилку при 20
(по Id -
диаграмме);
Теплоемкость высушенного и влажного
материалов приблизительно равны:
(3.8)
Построим процесс сушки в I,d -
диаграмме. Для этого определяем:
Qтр - потери
тепла с транспортным устройством, для сушилки с кипящим слоем равны 0 [2];
q5 - потери
тепла сушильной камерой в ОС, принимаем 168 кДж/кг[2].
Потери тепла с материалом на 1 кг
влаги:
(3.9)
.
Для построения действительного
процесса сушки находим величину:
Масштабы осей:
Мi=5,2 кДж/мм;
Мd=1,18 г/мм.
По графику определяем - d2д=105
г/кг.
Удельный расход смеси топочных газов
и воздуха:
(3.10)
Удельный расход полезной теплоты:
(3.11)
Потери теплоты с уходящим сушильным
агентом:
(3.12)
Тепловой баланс сушилки на 1 кг
испаренной влаги:
(3.13)
КПД сушилки (камеры):
(3.14)
Тепловой баланс сушильной установки:
КПД сушильной установки
.
Энтальпия I,
кДж на 1 кг сухого воздуха
Влагосодержание d,
г на 1кг сухого воздуха
Рисунок 3.1 - Процесс сушки в Id диаграмме
3.4 Определение
основных размеров сушильной камеры
Определяем критерий Архимеда
[2]:
(3.15)
.
Пользуясь графиком Ly=f(Ar) [2]
находим:
где Ly - критерий
Лященко,
- порозность слоя.
Находим скорость газа на полное сечение решетки
по формуле:
(3.16)
Вычисляем площадь решетки по формуле:
(3.17)
Диаметр решетки:
(3.18)
Пользуясь формулами (3.15), (3.16), (3.17) и
(3.18) определяем диаметр сепарационного пространства. Находим критерий
Архимеда по формуле
, (3.19)
здесь 
минимальный диаметр частиц
материала. Пользуясь графиком 
находим критерий Лященко,
соответствующий уносу частиц: 
.
Высота гидродинамической
стабилизации [2]:
(3.20)
.
принимаем диаметр отверстий решетки dотв=0,005 м.
Высота кипящего слоя 
Высота сепарационного пространства 
Общая высота аппарата (над решеткой)
Коэффициент теплоотдачи от
теплоносителя к частицам материала:
(3.21)
где Nu - критерий
Нуссельта;
(
Вт/мК) [14];
dср - средний
диаметр частиц материала, м.
Критерий Рейнольдса:
(3.22)
где Re - критерий
Рейнольдса;
- скорость газа на сечение, м/с;
- кинематическая вязкость, м2/с.
.
Критерий Нуссельта определим по
формуле:
(3.22)
Откуда по формуле (3.21):
Среднелогарифмическая разность
температур
.
Определение расхода теплоты при
взаимодействии теплоносителя с материалом:
а) расход теплоты на нагрев
материала:
0,32 ГДж/ч.
б) расход теплоты на испарение
свободной влаги:
0,89 ГДж/ч
в) расход теплоты на испарение
связанной влаги:
0,09 ГДж/ч.
1,264 ГДж/ч
Суммарная поверхность частиц
материала в аппарате, необходимая для обеспечения передачи количества теплоты Q:
.
Заполнение сушилки материалом
где 
;
- плотность материала (1520 кг/м3).
На 1 м2 решетки нагрузка составляет:
.
Высота слоя:
Продолжительность сушки получаем
равной:
3.5
Аэродинамический расчет сушилки
Основную долю общего гидравлического
сопротивления сушилки составляют гидравлические сопротивления кипящего слоя и
решетки:
(3800 Па)
Потери давления в решетке должны
быть больше или хотя бы равны потерям в кипящем слое 
.Сопротивление
решетки принимаем [2]:
Cопротивление
циклона вычислим по формуле:
.
Прочие сопротивления и динамические потери
оцениваем в 500 Па.
Гидравлическое сопротивление сушилки:
Предполагая установку ГПА,
предвключенного к сушильной установке, принимаем давление на выхлопе двигателя
5500 Па, что обеспечит преодоление сопротивления газоподводящей линии и решетки
сушилки. остальная часть аэтодинамического сопротивления обеспечена установкой
дымососа.
Суммарный напор, создаваемый
вентилятором, превышает рассчитанные гидравлические потери на 25%. Поэтому:
Мощность электродвигателя дымососа
.
4. МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ СУШКИ ПЕСКА НА БАЗЕ
ГАЗО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
4.1 Анализ
использования энергоресурсов промышленными предприятиями и пути повышения их
энергоэффективности
Эффективность энергоиспользования определяется,
в первую очередь, структурой теплоэнергетической системы промышленного
предприятия (ТЭСПП), которая создается после выбора технологии производства. И
если созданию новых технологий уделялось и уделяется большое внимание, то в
разработке ТЭСПП сложилась иная ситуация, что привело в ряде случаев к
неоправданным перерасходам энергии и потере конкурентоспособности самих
теплотехнологий. Одна из причин диспропорции уровней технологий и их
энергообеспечения заключается в том, что работы по их созданию проводились и
проводятся только специалистами-технологами. Но если в создании самой
технологии, в лучшем случае, нужны лишь консультации системных специалистов в
области промышленной теплоэнергетики, то в создании энергообеспечения теплотехнологии,
в построении соответствующей ТЭСПП роль консультантов должна быть отведена уже
технологам при ведущей роли системных промышленных теплоэнергетиков.
Теплоэнергетическая система большинства
промышленных предприятий представляет сложный комплекс технологических
агрегатов и энергоустановок различного назначения, которые весьма жестко
связаны, в том числе и разнообразными потоками энергии: как потребляемыми, так
и генерируемыми. Соответствующее построение ТЭСПП объективно является намного
более сложной задачей, чем, например, рационализация схем тепловых
электростанций. Для существующих объектов главные трудности связаны с
реструктуризацией оборудования в условиях сложившихся достаточно плотных
компоновочных решений. Для вновь проектируемых систем сложности возникают из-за
непригодности для принятия решений данных среднего характера за тот или иной
период времени. Необходимы более подробные сведения, которые могут быть
получены в результате тщательного мониторинга объекта, что в принципе невозможно
при проектировании.
Однако в нынешней ситуации
рационализация ТЭСПП безальтернативна для любых технологий, прежде всего -
энергоемких. Во многих случаях она существенно изменяет ситуацию и позволяет
повышать конкурентоспособность апробированным технологическим процессам,
поскольку в нынешних условиях резко снижает эксплуатационные затраты. В связи с
отмеченными выше трудностями создания соответствующей ТЭСПП следует при
построении ТЭСПП ориентироваться на блокирование путей потерь эксергии на всех
стадиях протекания теплотехнологических процессов, прежде всего интеграцией
взаимодополняющих теплотехнологий с большими внутренними потерями эксергии у
одной на горячем, у другой - с большими внешними потерями эксергии на холодном
торцах технологического процесса.
Одним из направлений, связанных
с подавлением потерь эксергии, является энерготехнологическое комбинирование,
которое наиболее просто осуществить в условиях действующих предприятий
введением в структуру ТЭСПП высокотемпературных надстроек на базе двигателей
внутреннего сгорания с газообразным рабочим телом. Это могут быть поршневые или
газотурбинные двигатели, которые наиболее просто использовать для привода
электрогенераторов, что и нашло отражение в выпуске многими специализированными
предприятиями комплектных электростанций. Типоразмерный ряд последних
достаточно широк. При использовании поршневых двигателей он охватывает диапазон
мощностей до 2,5 МВт, газотурбинного привода (ЭГТУ) электрическая мощность
лежит в диапазоне от 1 до 25 МВт. Первые могут работать на газообразном топливе
любого давления, сохранять приемлемое значение КПД при определенном колебании
нагрузки, вторые более компактны, но требуют газообразное топливо высокого
давления и сохраняют высокий КПД лишь при номинальной нагрузке.
Комбинированная выработка
электрической энергии на базе теплового потребления (теплофикация или
когенерация), зародившаяся в начале прошлого столетия на основе паротурбинных
электростанций, сегодня признана в мире как один из основных путей снижения
потребления первичных энергоресурсов.
Увеличение удельного веса
природного газа в структуре приходной части энергобаланса технически развитых
стран ускорило появление и внедрение нового поколения двигателей внутреннего
сгорания (ДВС) как газотурбинных (ГТУ), так и газопоршневых (ГПА), с
технологиями которых связывают электроэнергетику XXI
в. Обусловлено это тем, что современные ДВС оказывают минимальное воздействие
на окружающую среду и имеют высокие энергетические, эксплуатационные и
экономические показатели. Быстрый запуск, полная автоматизация работы, набор и
сброс нагрузки обеспечивают возможность применять их во всех режимах
использования: базовом, пиковом, аварийном. Модульность оборудования, его
сравнительно небольшие габариты и вес позволяют в чрезвычайно короткие сроки
сооружать генерирующие установки, отличающиеся небольшим сроком окупаемости,
значительным межремонтным периодом. ГПА, например, характеризуются работой
60...90 тыс. ч до капитальных ремонтов и общим сроком службы 240.. .300 тыс. ч.
Сегодня структура
энергопотребления такова, что в системах материального производства около 65 %
энергии используется непосредственно в тепловой форме и не более 310 % -
потребляется в виде электроэнергии. Значительная часть тепловой обработки
осуществляется при температурах до 5102 °С. Указанную теплотехнологическую
нагрузку отличает непрерывность спроса во времени, что обеспечивает стабильную
загрузку оборудования в течение всего года, независимо от сезона. Годовое число
часов работы с номинальной мощностью когенерационного оборудования,
интегрированного в теплотехнологию, достигает 8500 - величины, не достижимой
для паротурбинных ТЭЦ, а потому вызывающей недоверие у ряда специалистов.
Кроме этого, надо принять во
внимание, что теплотехнологические агрегаты в ряде случаев являются
непосредственно установками, утилизирующими энергию дымовых газов ДВС. Это
упрощает и удешевляет их интеграцию с газовыми тепловыми двигателями в
когенерационные энерготехнологические комплексы. Все изложенное объясняет
пристальный интерес у системных специалистов, связанных с проблемой
эффективного использования первичных энергоресурсов, к этой возможности
качественного расширения круга потребителей тепловой энергии, на базе которой
возможно вырабатывать дешевую электроэнергию. Специфика подобной
энерготехнологической комбинированной выработки энергопотоков связана с
необходимостью создания генерирующих когенерационных мощностей непосредственно
на территории промышленных предприятий, которые используют теплотехнологию,
соответствующую возможностям потока выхлопных газов ДВС.
Для нужд большинства
промышленных теплотехнологий по комплексу характеристик, как правило, наиболее
подходят ГПА. Соотношение потоков электроэнергии и энергии дымовых газов для
этих ДВС ранее определено величиной 1,3 кДж/кДж. В этом случае достаточное
обеспечение собственных нужд систем преобразования вещества в дешевой
когенерационной электроэнергии, производимой на базе теплотехнологий, требует
вовлечения в комбинированную выработку порядка 410 % теплотехнологических
потребителей энергии дымовых газов.
На основании приведенных выше данных (структуры
потребления энергии в промышленном производстве, величины удельной выработки
электроэнергии на единицу отпущенной тепловой энергии когенерационных модулей),
принимая во внимание, что доля топлива, используемого в высокотемпературных
(выше 600 °С) технологических процессах, не превышает 60 %, можно сделать
вывод: промышленность Беларуси, как минимум, самодостаточна в удовлетворении
потребности в электроэнергии на базе когенерационного производства. В ряде
случаев теплотехнологические системы могут обеспечить дешевую выработку
электроэнергии по когенерационной технологии в количествах, превышающих
собственное потребление, и обеспечить серьезную экономию импортируемых
первичных энергоресурсов. Технологические и энергетические элементы системы
неотделимы, и только при их совместной работе возможны надежность,
энергоэкономичность, наибольшая экономичность. При этом характер и масштаб
производства определяет специфику энергоиспользования как проектируемых, так и
действующих систем.
В отличие от использования вторичных
энергоресурсов, при котором имеет место простое соединение огнетехнических
установок с дополнительным оборудованием, энерготехнология предусматривает
реструктуризацию теплотехнологического оборудования в сочетании с пересмотром
сложившихся технологических потоков и установившихся их параметров при
сохранении или повышении качества продукции.
Вывод по сказанному выше -
энергетическим структурам, обладающим необходимым потенциалом для реализации
подобных проектов, наиболее просто взять на себя эксплуатацию когенерационных
комплексов нового поколения и рассмотреть определенное инвестирование их
строительства. В данном случае в выигрыше остаются все перечисленные субъекты
хозяйствования: государство, энергетические и теплотехнологические промышленные
предприятия, наконец, нация.
двигатель литейный чугун отжиг
4.2
Модернизация теплотехнологии сушки песка и выбор двигателя
При модернизации в цеху рассматривается
проектирование когенерационной установки на базе газо-поршневого двигателя
внутреннего сгорания (ГП ДВС), т.е. происходит комбинированная выработка
электрической энергии и технологическая операция - сушка песка.
Следует отметить, что для газо-поршневых
установок характерны большие объемы уходящих газов, большой срок окупаемости и
непрерывная работа установки, механический КПД порядка - 45%, число часов
использования до капремонта 90 тыс. часов. ГП ДВС не требуют постоянный режим
работы, просты и дешевы в обслуживании. Достоинствами их также является
быстрота запуска, маневренность, полная автоматизация.
Наиболее рациональной схемой применения таких
установок считается та, при которой все их отработавшие газы используются в
технологии. Эти газы могут использоваться в качестве окислителя при сжигании в
горелках печей и сушил, в качестве воздушной завесы и в качестве сушильного
агента туннельных сушил и барабанных сушилок.
В поршневых двигателях используется искровое
зажигание, в которых реализуется идеализированный цикл Отто. Для повышения КПД,
удельной мощности в них используется турбонаддув за счет использования привода
от выхлопных газов.
Lэ 40-45%
Bт
Wв.г 35-40%
17-20%
СУ Qт
ух.г
Рисунок 4.1 - Принципиальная схема использования
ГП ДВС в когенерационном комплексесо - поток теплоты систем охлаждения:
непосредственно двигателя,
охлаждения масла,
охлаждение рабочей смеси
Расход масла на охлаждение примерно составляет
0,2…0,3 г/кВт·ч.
ГП ДВС также не требуют высокого давления
топлива, обычно менее 0,4 МПа, что обычно приходит на ГРП завода. Самым
значимым негативным моментом использования двигателя является их шумность.
Другой проблемой является отвод тепловых потоков выделяемых в окружающую среду
(0,8%).
Для выбора типа двигателя нам необходимо знать
количество дымовых газов уходящих из сушилки, оно равно Gд.г=2800 м3/ч, их температура
в топке, куда будут поступать выхлопные газы от ДВС, равна 450 °С. Такую же
температуру имеют выхлопные газы ГПА. Выбираем предварительно тип двигателя JMS
312 GS-N.LC с электрической мощностью Nэ=625 кВт и КПД ηэ=39,8%
[15].
Рассчитаем мощность потока топлива:
Nт=Nэ/ηэ=625/0,398=1570
кВт (4.1)
Расход топлива на ДВС:
Вт= Nт·3600/Qрн=1570·103·3600/35·106=160 м3/ч
(4.2)
Принимая значение коэффициента избытка воздуха α
равным
1,8 рассчитываем количество дымовых газов:
Vд.г=Bт·(V0в(α-1)+V0д.г)=160(9,25·0,8+10,26)=2826
м3/ч, с t=450 °С.
Давление выхлопа равно 600 мм вод. ст.
Таким образом, двигатель подходит для установки
совместно с сушилкой и будет соответствовать требованиям для cушки
песка:
Таблица 4.1 - Технические характеристики
двигателя фирмы “Jenbacher AG”
|
Типоразмер
двигателя
|
КПД,
%
|
Мощность,
кВт
|
|
электр.
|
тепловой
|
общий
|
электрическая
|
тепловая
|
|
JMS
312 GS-N.LC
|
39,8
|
47,6
|
87,4
|
625
|
746
|
Определим годовую производительность участка
сушки песка. Для определения годовой производительности необходимо установить
режим работы оборудования. График
работы сушилки песка в кипящем слое за сутки неравномерен: работает сушилка с
1100 до 2400 (в выходные работа остановлена). Определим
количество рабочих дней D
участка цеха в году, пользуясь таблицей 4.2.
Таблица 4.2 - Определение количества
рабочих дней в году
|
№
|
Месяц
|
Число
дней в месяце
|
Число
нерабочих и выходных дней в месяце
|
Число
рабочих дней в месяце
|
|
1
|
Январь
|
31
|
11
|
20
|
|
2
|
Февраль
|
28
|
7
|
21
|
|
3
|
Март
|
31
|
9
|
22
|
|
4
|
Апрель
|
30
|
9
|
21
|
|
5
|
Май
|
31
|
10
|
21
|
|
6
|
Июнь
|
30
|
8
|
22
|
|
7
|
Июль
|
31
|
9
|
22
|
|
8
|
Август
|
31
|
8
|
23
|
|
9
|
Сентябрь
|
30
|
9
|
21
|
|
10
|
Октябрь
|
31
|
9
|
22
|
|
11
|
Ноябрь
|
30
|
8
|
22
|
|
12
|
Декабрь
|
31
|
10
|
21
|
Из таблицы 4.2 определяем количество рабочих
дней в году
D=258 дней.
Определим число часов работы Н сушильной
установки:
Н=
=3354 ч.
Производительность П=
=16770
т/год.
4.3 Эксергетический
баланс сушилки и когенерационной установки
Энергобаланс базируется только на первом законе
термодинамики и отражает лишь количественную сторону энергетических
превращений, протекающих в технологическом процессе, а потому не может дать
объективной и полной термодинамической оценки преобразования энергии. По этой
причине на основе только баланса энергии нельзя определить пути
энерготехнологического совершенствования производственных процессов, для
выявления которых необходимо применять второй закон термодинамики. Максимальное
количество располагаемой работы, которое может быть получено от рабочего тела в
проточной системе в результате перехода рабочего тела в состояние равновесия с
окружающей средой при условии, что окружающая естественная среда является
единственным источником или приемником теплоты, называется эксергией.
Выражение для эксергии получается при условии,
что dq=q=0:
E = (i-i0)-T0(s-s0) (4.3)
) Составим эксергетический баланс для сушильной
установки:
Приходная часть:
эксергия топлива:
т=Gт·eт= Gт·(Qрн+VН2О·ρН2О·r) (4.4)
где Gт=47
м3/ч - расход топлива;
Qрн =35,59 МДж/м3 -
низшая теплота сгорания топлива на рабочую массу;
VН2О = α·
VºН2О=5,6·1,24=7
м3/кг - объем водяных паров в топливе;
ρН2О=0,8 кг/м3 -
плотность водяных паров;=604,7 кДж/кг - удельная теплота парообразования при
450 ºС
[17];т=Gт·eт=47·(35·106+7·0,8·604,7)=2 ГДж/ч.
- эксергия воздуха для процесса горения:
евоз= Cpвоз·((
tвоз-t0)-T0·ln(Tвоз/T0)) (4.5)
В нашем случае воздух подается в сушилку из
окружающей среды, поэтому принимаем эксергию воздуха равной нулю, Eвоз=0.
эксергия потока входящего в сушилку материала:
'м = G'м·CРм·((t'м -t0)
- T0·ln(Tм/T0)) (4.6)
где E'м =0, т.к. температура песка на входе в
сушилку равна tос.
Сумма приходной части эксергетического баланса
равна:
∑Eпр=Eт+ E'м +Eвоз=2+0+0=2 ГДж/ч.
Эксергия выходящих потоков:
эксергия дымовых газов:
термическую составляющую эксергии дымовых газов
можно определить по общей формуле для расчета эксергии вещества в потоке,
которая примет вид:
eдг= Cp(tдг-t0)-T0·{Cp·ln(Tдг/T0)+Rсм·ln(pдг/p0)} (4.7)
Для большинства промышленных топок давление
дымовых газов равно атмосферному. В этом случае второй член в фигурных скобках
в формуле равен нулю.
едг= Cp·((
tд.г.-t0)-T0·ln(Tд.г./T0)) (4.8)
Химическая эксергия газов, образующихся при
сгорании наиболее распространенных топлив, представлена в таблице [16] - для
природного газа еμ=114
кДж/м3.
Eд.г = Gд.г.·(едг+еμ)
= Gд.г·(Cp·((
tд.г.-t0)
- T0·ln(Tд.г./T0))
+ еμ)
Eд.г
=2800(1,44·(120-20)-293·ln(393/293))+114)=0,38
ГДж/ч.
эксергия потока выходящего из сушилки материала:
''м=G''м·CРм·((t''м -t0)-T0·ln(Tм/T0)) (4.9)
где G''м=4673 м3/ч - расход песка, выходящего из
сушилки,
CРм=0,8 кДж/(кг·К) - изобарная теплоемкость
песка,''м=100 °С - температура конечная песка.
E''м = 4673·800·((120-20) - 293·ln(393/293))=0,035
ГДж/ч.
эксергия полезного эффекта по испарению влаги из
материала:
Eисп=Gв.п.·eв.п.=G
в.п.·((iв.п.-i0)-T0·(sв.п.-s0))=326,7·((2716-83,86)-
293·(7,47-0,296))=0,45 ГДж/ч
где Gв.п.=326,7
кг/ч - расход водяных паров, удаляемых из песка;
i в.п.=2716 кДж/кг -
удельная энтальпия водяных паров;
s в.п.=7,47 кДж/кг·ч
- удельная энтропия водяных паров при 120 ºС;
i0=83,86 кДж/кг -
удельная энтальпия водяных паров при 20 ºС;
s0=0,296 кДж/кг·ч -
удельная энтропия водяных паров при 20 ºС.
эксергия внешних потерь:
Eq = Qпот·(1
- T0/T),
где T = (Tmax+Tmin)/2 (4.10)
T = (Tд.г.+Tвоз)/2=(723+293)/2
= 508 K (4.11)
Eq =
0,168·(1-293/508) = 0,071 ГДж/ч
Сумма расходной части эксергетического баланса
равна:
∑Eрас = Eдг+ E''м +Eпол+ Eq
= 0,38+0,035+0,45+0,071 = 0,94 ГДж/ч.
Уравнение баланса эксергии ТС
∑Eпр = ∑Eрас+D
Потери эксергии
D = ∑Eпр - ∑Eрас=2
- 0,94 = 1,06 ГДж/ч
Эксергетический КПД сушилки:
ηe = 1 - ((D+Eq)/
∑Eпр) (4.12)
ηe=1-
((1,06+0,071)/2)=43,5 %.
2) Составим эксергетический баланс для
сушилки песка после модернизации:
Приходная часть:
эксергия потока входящего в сушилку материала:
'м=G'м·CРм·((t'м -t0)-T0·ln(Tм/T0))
'м =0, т.к. температура песка на входе в сушилку
равна tос.
эксергия выхлопных газов:
Eв.г=Gв.г.·(евг+еμ)
= Gв.г· (Cp·
(( tв.г-t0)
- T0·ln(Tв.г./T0))+
+еμ)=2800(1,44·
(450-20)-293·ln(723/293))+114)=1,1
ГДж/ч.
Сумма приходной части эксергетического баланса
равна:
∑Eпр= Eв.г+
E'м=1,1+0=1,1 ГДж/ч.
Эксергия выходящих потоков:
эксергия уходящих газов:
Eд.г=Gд.г.·(едг+еμ)=Gд·(Cp·((
tд.г.-t0)-T0·ln(Tд.г./T0))+
+еμ)=2800(1,44·(120-20)-293·ln(393/293))+114)=0,4
ГДж/ч.
эксергия потока выходящего из сушилки материала:
''м=G''м·CРм·((t''м -t0)-T0·ln(Tм/T0))
где G''м=4673 м3/ч - расход песка, выходящего из
сушилки,
CРм=0,8 кДж/(кг·К) - изобарная теплоемкость
песка,''м=100 °С - температура конечная песка.
E''м=4673·800·((120-20)-293·ln(393/293))=0,035
ГДж/ч.
эксергия полезной работы по испарению влаги из
материала:
Eисп=Gв.п.·eв.п.=G
в.п.·((iв.п.-i0)-T0·(sв.п.-s0))=
=326,7·((2716-83,86)-293·(7,47-0,296))=0,45
ГДж/ч
где Gв.п.=326,7
кг/ч - расход водяных паров, удаляемых из песка;
i в.п.=2716 кДж/кг -
удельная энтальпия водяных паров;
s в.п.=7,47 кДж/кг·ч
- удельная энтропия водяных паров при 120 ºС;
i0=83,86 кДж/кг -
удельная энтальпия водяных паров при 20 ºС;
s0=0,296 кДж/кг·ч -
удельная энтропия водяных паров при 20 ºС
[17];
- эксергия
внешних потерь:
Eq=Qпот·(1-T0/T),
где T=(Tmax+Tmin)/2
T=(Tд.г.+Tвоз)/2=(723+293)/2=508
K
Eq=0,168·(1-293/508)=0,071
ГДж/ч
Сумма расходной части эксергетического баланса
равна:
∑Eрас=Eдг+ E''м +Eпол+ Eq=0,38+0,035+0,45+0,071=0,94
ГДж/ч.
Уравнение баланса эксергии Т
∑Eпр=∑Eрас+D
Потери эксергии
D=∑Eпр-∑Eрас=1,1-0,94=0,14
ГДж/ч
Эксергетический КПД сушилки
ηe=∑Eрас/∑Eпр=0,94/1,1=85,5
%.
В итоге модернизации получаем, что
эксергетический КПД возрос на 42% (85,5-43,5) т.е. потери эксергии при
энерготехнологическом комбинировании минимальны. В итоге кроме повышения ηe
двигатель с помощью генератора выработал электроэнергию Lэ, за счет энергии
выхлопных газов высушен материал, а за счет охлаждающей жидкости с помощью
системы теплообменников может нагреваться теплоноситель (вода), передающий
тепловую нагрузку потребителю.
) Составим эксергетический баланс
когенерационной установки:
Приходная часть:
эксергия топлива:
т=Gт·eт= Gт·(Qрн+VН2О·ρН2О·r)
где Qрн
=35,59 МДж/м3 - низшая теплота сгорания топлива на рабочую массу;
Gт =160 м3/ч -
расход топлива на ГПД;
VН2О = α·VºН2О=5,6·1,24=7
м3/кг - объем водяных паров в топливе;
ρН2О=0,8 кг/м3 -
плотность водяных паров;=604,7 кДж/кг - удельная теплота парообразования при
450 ºС
[17];т=Gт·eт= 160·(35,59·106+7·0,8·604,7)=5,7 ГДж/ч.
- эксергия воздуха для процесса горения:
в нашем случае воздух подается в двигатель из
окружающей среды, поэтому принимаем эксергию воздуха равной нулю, Eвоз=0.
эксергия потока входящего в установку:'м =0,
т.к. температура песка на входе в сушилку равна tос.
Сумма приходной части эксергетического баланса
равна:
∑Eпр=Eт+ E'м +Eвоз=5,7+0+0=5,7 ГДж/ч.
Эксергия выходящих потоков:
эксергия дымовых газов:
термическую составляющую эксергии дымовых газов
можно определить по общей формуле для расчета эксергии вещества в потоке,
которая примет вид:
едг= Cp·((
tд.г.- t0)
- T0 ·ln
(Tд.г./T0))
Химическая эксергия газов, образующихся при
сгорании наиболее распространенных топлив, представлена в таблице [16] - для
природного газа еμ=114
кДж/м3.
Eд.г = Gд.г.·(едг+еμ)
= Gд.г·(Cp·((
tд.г.-t0)
- T0·ln(Tд.г./T0))
+ еμ)
Eд.г
=2800(1,44·(120-20)-293·ln(393/293))+114)=0,38
ГДж/ч.
эксергия потока выходящего из сушилки материала:
''м=G''м·CРм·((t''м -t0)-T0·ln(Tм/T0))
где G''м=4673 м3/ч - расход песка, выходящего из
сушилки;
CРм=0,8 кДж/(кг·К) - изобарная теплоемкость
песка;''м=100 °С - температура конечная песка.
E''м = 4673·800·((120-20) - 293·ln(393/293))=0,035
ГДж/ч.
эксергия полезного эффекта по испарению влаги из
материала:
Eисп=Gв.п.·eв.п.=G
в.п.·((iв.п.-i0)-T0·(sв.п.-s0))=
=326,7·((2716-83,86)-293·(7,47-0,296))=0,45
ГДж/ч
где Gв.п.=326,7
кг/ч - расход водяных паров, удаляемых из песка;
i в.п.=2716 кДж/кг -
удельная энтальпия водяных паров;
s в.п.=7,47 кДж/кг·ч
- удельная энтропия водяных паров при 120 ºС;
i0=83,86 кДж/кг -
удельная энтальпия водяных паров при 20 ºС;
s0=0,296 кДж/кг·ч -
удельная энтропия водяных паров при 20 ºС.
эксергия электроэнергии: E=2,25
ГДж/ч.
эксергия внешних потерь:
T = (Tд.г.+Tвоз)/2=(723+293)/2
= 508 K
Eq =
0,168·(1-293/508) = 0,071 ГДж/ч
Сумма расходной части эксергетического баланса
равна:
∑Eрас = Eдг+ E''м +Eпол+ Eq
= 0,38+0,035+0,45+0,071+2,25 = 3,19 ГДж/ч.
Уравнение баланса эксергии ТС
∑Eпр = ∑Eрас+D
Потери эксергии
D = ∑Eпр - ∑Eрас=5,7-
3,19 = 2,51 ГДж/ч
Эксергетический КПД сушилки
ηe = 1 - ((D+Eq)/
∑Eпр)
ηe=1-
((2,51+0,071)/5,7)=55
%.
5. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА
Работа современных нагревательных печей не
представляется без эффективно действующих схем автоматического регулирования,
так как изменение производительности печи, номенклатура изделия или заготовки,
подвергающихся тепловой обработке, вызывает одновременное изменение многих
параметров, характеризующих температурный и тепловой графики и экономичность
его работы.
К регулируемым величинам, определяющим режим
работы печи и качество нагреваемого металла, следует отнести температуру
рабочего пространства печи, соотношение «топливо - воздух», давление в печи,
скорость и температуру нагрева заготовки.
Автоматизированная система управления тепловыми
процессами (АСУ ТП) предполагает обработку и предоставление информации,
изменение в соответствии с температурным графиком (программой) технологических
параметров, ввод информации в управляющую ЭВМ и вывод параметров и информации
по управлению с помощью технических средств системы централизованного контроля
и управления тепловой нагрузкой методической печи. В системе управления и
контроля предусмотрены локальные системы регулирования параметров зон печи.
Дальнейшая разработка системы управления и
контроля идёт по линии создания функциональных схем автоматизации и контроля
теплотехнологических процессов и контроля, которые являются основной
документацией (графическая часть проекта АСУ ТП), определяющей характер
построения системы автоматизации и контроля процессов, происходящих в
методической печи. Система автоматизации на таких чертежах представляется в
виде функционально - блочных узлов автоматического управления, контроля
температуры и давления в зонах, а также соотношения «топливо - воздух» и других
параметров теплотехнологического процесса.
При составлении функциональных схем решаются
вопросы получения первичной информации о процессе, его стабилизации, а также
контроля и записи параметров теплотехнологического процесса. После решения этих
вопросов производят: выбор метода измерения параметра; выбор аппаратов
автоматического регулирования (элементы КИП); выбор регулирующих органов и
системы их привода; размещение всех элементов систем автоматического
управления, регулирования и КИП. Элементы систем управления и регулирования
тепловой нагрузки и КИП выносят на тепловой щит или устанавливают вне щита.
Функциональная схема регулирования тепловой
нагрузки однозонной термической печи показана на рис. 5.1. На схеме приведены
блоки регулирования соотношения между компонентами рабочей смеси (топливо -
воздух), температуры и давления в камере, а также элементы теплового контроля
параметров теплотехнологического процесса.
Блоки автоматического регулирования. Блок
регулирования температуры (см. рис. 5.1). Импульс отбирается с помощью
термопары (см. рис. 5.1, поз. 1а) и по кабелю передается к автоматическому
потенциалу (рис. 6.1, поз. 1б), затем - к регулятору температуры (рис. 5.1,
поз. 1г). Сюда же поступает сигнал от задатчика предела регулирования (рис.
5.1, поз. 1в). На тепловом щите установлены: двухштифтовая кнопка управления
исполнительным механизмом при ручном регулировании, указатель положения
регулирующего органа (дроссельная заслонка на топливопроводе) и переключатель
схемы с автоматического на ручное регулирование температуры продуктов сгорания
топлива. На тепловом щите установлена сигнальная лампа HL1,
позволяющая судить о наличии на щите регулирования температуры напряжения.
Рисунок 5.1 - Блок регулирования температуры
Блок регулирования давления атмосферы рабочего
пространства зоны (рис. 5.2). В отличие от схемы (см. рис. 5.1) здесь вне щита
предусмотрен «слепой» преобразующий механический импульс в электрический
прибор. Для этой цели использован дифференциальный манометр (обозначение на
схеме - РТ). За дифманометром импульс передается по электрическому кабелю.
Связь между элементами схемы осуществляется электрическим кабелем.
Рисунок 5.2 - Блок регулирования давления в зоне
Блок регулирования соотношения «топливо-воздух»
(рис. 5.3).
Изменение количества топлива, поступающего в
зону, дает возможность изменять (регулировать) температуру продуктов сгорания,
однако это всегда приводит к диспропорции между компонентами рабочей смеси, что
в свою очередь нарушает процесс горения топлива. Пропорционирова-ние топлива и
воздуха-окислителя в рамках принятого коэффициента избытка воздуха достигается
прикрытием - открытием дроссельного клапана на трубопроводе дутьевого воздуха.
Это делается с помощью блок-схемы регулирования соотношения «топливо - воздух».
Для отбора механических (пневматических)
импульсов используются измерительные диафрагмы 5а и 6а (см. рис. 5.3),
установленные соответственно на трубопроводах
топлива и воздуха-окислителя. Механический импульс с помощью трубок поступает к
бесшкальным дифманометрам 5б и 6б (эти приборы установлены вне щита, рис. 5.3).
С помощью этих элементов схемы механический импульс преобразуется в
электрический, и по электрическому кабелю передается к вторичным приборам 5в и
6в (самопищущие расходомеры), а затем к регулятору соотношения 5д. К последнему
поступает сигнал от задатчика 5г. От регулятора электрический сигнал передается
к исполнительному механизму 76 и на открытие-закрытие регулирующего органа 7а.
Для контроля за положением регулирующего органа, дистанционным управлением
исполнительным механизмом 76 и переключением схемы с ручного на автоматическое
регулирование предусмотрены элементы 7г (указатель положения регулирующего
органа), 7ж (двухштифтовая кнопка управления) и 7д (ключ управления).
Принципиальные схемы автоматического
регулирования и управления тепловой нагрузкой высокотемпературной теплотехнологической
установки строятся в полном соответствии с функциональными схемами.
Рисунок 5.3 - Блок регулирования соотношения
компонентов рабочей смеси
6. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ УЧАСТКА ЛИТЕЙНОГО ЦЕХА
6.1 Выбор
электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов
В качестве расчетного принимаем формовочный,
стержневой и смесеприготовительный участки литейного цеха ковкого и серого
чугуна, расположенные в одном блоке здания цеха. Для удобства и простоты
расчетов принимаем свою нумерацию электроприемников соответствующую месту
расположения станка на участке.
Электродвигатели производственных механизмов,
как правило, поставляются комплектно с технологическим оборудованием. Выбор
двигателей производится обычно разработчиками технологического оборудования.
Электродвигатели для приводов
выбираются по напряжению, мощности, режиму работы, частоте вращения и условиям
окружающей среды. Номинальная мощность двигателя 
должна соответствовать мощности приводного
механизма 
, то есть 
.
Для станков применяю
электродвигатели переменного тока асинхронные с короткозамкнутым ротором серии
АИР и 4А с частотой вращения 1500 об/мин и U=380 В, а
для кран-балки - электродвигатели серии MTKF. Выбранные
электродвигатели приведены в таблице 6.1.
Для выбора защитных аппаратов
определим номинальный и пусковой ток электродвигателя.
Номинальный ток электродвигателя определяется по
выражению
, (6.1)
где 
- номинальная мощность двигателя,
кВт;
- номинальное напряжение, В;
- номинальный коэффициент мощности;
- КПД при номинальной нагрузке.
Пусковой ток двигателя определяется
как
, (6.2)
где 
- кратность пускового тока по
отношению к номинальному.
Номинальная мощность
электродвигателей повторно-кратковременного режима (краны, кран-балки), должна
приводиться к продолжительному режиму по формуле, кВт
Рном.д ³ Рп ×
, (6.3)
где Рп - паспортная мощность электродвигателя,
кВт;
ПВп - паспортная продолжительность включения в
относительных величинах.
Таблица 6.1-
Выбор электродвигателей
|
№
по плану
|
Тип
оборудования
|
Тип
двигателя
|
Pн, кВт
|
hн%
|
cosн
|
kп
|
Iн, А
|
Iп, А
|
|
1
|
Машина
формовочная
|
АИР112M4
|
5,5
|
87,5
|
0,88
|
7
|
10,852
|
75,967
|
|
|
АИР112M4
|
5,5
|
87,5
|
0,88
|
7
|
10,852
|
75,967
|
|
2
|
Конвейер
литейный
|
АИР160S4
|
15
|
89,5
|
0,89
|
7
|
28,611
|
200,277
|
|
3
|
Решётка
выбивная
|
АИР132M4
|
11
|
87,5
|
0,87
|
7,5
|
21,954
|
164,658
|
|
4,5
|
Конвейер
ленточный
|
АИР112M4
|
5,5
|
87,5
|
0,88
|
7
|
10,852
|
75,967
|
|
6
|
Смеситель
|
4A280F4
|
110
|
92,5
|
0,9
|
7
|
200,754
|
1405,28
|
Определим номинальную мощность двигателя,
приведённую к продолжительному режиму, для двигателя кран-балки: МТКF
311-6, Рп= 7,5 кВт и
ПВ=40 % по формуле (6.3)
Рном.д = 7,5 ×
= 3 кВт.
Расчет номинальной мощности для остальных
электродвигателей кран-балки аналогичен. Результаты сводим в таблицу 6.2.
Таблица 6.2 - Результат выбора электродвигателей
для крана и кран-балок
|
№
|
Тип
двигателя
|
Рп,
кВт
|
ПВ,
%
|
Рном
, кВт
|
h%
,
|
cos
|
kп
|
Iн, А
|
Iп, А
|
|
7
|
MTKF 311-6
|
5
|
40
|
2
|
74
|
0,74
|
─
|
5,549
|
53
|
|
АИР71A4
|
0,55
|
40
|
0,22
|
70,5
|
0,7
|
5
|
0,677
|
3,387
|
|
8
|
MTKF 211-6
|
7,5
|
40
|
3
|
75,5
|
0,77
|
─
|
7,84
|
78
|
|
АИР71A4
|
0,55
|
40
|
0,22
|
70,5
|
0,7
|
5
|
0,677
|
3,387
|
Магнитные пускатели предназначены для
дистанционного управления асинхронными электродвигателями. С их помощью также
осуществляется нулевая защита. Применяем магнитные пускатели серии ПМЛ степени
защиты IP00 для
двигателей с номинальным током до 40 А. Условие выбора магнитного пускателя по
току определяется:
, (6.4)
где 
- номинальный ток пускателя, А;
- расчетный ток, А.
Для защиты внутрицеховых электрических сетей от
токов короткого замыкания применяем плавкие предохранители. Выбор плавкой
вставки предохранителя производится по двум условиям:
номинальный ток плавкой вставки
предохранителя 
должен быть
больше по величине длительного расчетного тока согласно формуле (6.5)
; (6.5)
1) по
условию перегрузок пусковыми токами по (6.6)
, (6.6)
где 
- максимальный кратковременный ток,
для группы электроприёмников, А
, (6.7)
где 
- наибольший из пусковых токов
приемников в группе, А;
- наибольший номинальный ток
приемника в группе с коэффициентом использования 
, А;
a - коэффициент кратковременной тепловой
перегрузки, который при легких условия пуска принимается равным 2,5, при
тяжелых - 1,6.
При выборе предохранителя для одного
электродвигателя в качестве принимаем его номинальный ток, а в
качестве - пусковой
ток двигателя.
Номинальные токи плавких вставок
двух последовательно расположенных предохранителей по направлению потока
энергии должны отличаться не менее чем на две ступени шкалы номинальных токов
плавких вставок.
Более совершенными аппаратами защиты
являются автоматические выключатели. Выбор этих аппаратов производится по двум
условиям (6.8) и (6.9):
) номинальный ток расцепителя
должен
превышать длительный рабочий ток
; (6.8)
) ток срабатывания
электромагнитного расцепителя 
должен превышать кратковременный
ток электроприемника
, (6.9)
где определяется как
, (6.10)
где 
- коэффициент тепловой отсечки
расцепителя автоматического выключателя
. (6.11)
Сечение проводов и кабелей до 1 кВ выбираем
исходя из условий:
1) по
условию нагрева от протекаемого тока
, (6.12)
где 
- поправочный коэффициент на условия
прокладки;
1) по
условию соответствия аппарату МТЗ, установленного в начале линии
, (6.13)
где 
- номинальный ток защитного
аппарата, А;
- кратность длительного допустимого
тока провода по отношению к току срабатывания защиты, определяем по [9].
При определении количества проводов,
прокладываемых в одной трубе, или жил многожильного проводника, нулевой рабочий
проводник, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчёт не
принимаем. Для цеховых электрических сетей принимаем провода и кабели с
алюминиевыми жилами, тогда по механической прочности минимальные сечения
алюминиевых жил проводов и кабелей внутри помещений не менее 4 мм2 при
прокладке на изоляторах, 2,5 мм2 ¾ при других способах прокладки. Проводники с
медными жилами применяем во взрывоопасных помещениях классов В1 и В1а, а также
в силовых цепях крановых установок. Сечение нулевого провода принимаем равным
или большим половины фазного сечения, но не меньше чем того требует
механическая прочность.
Выбор троллейных линий.
Питание крана в цеху осуществляется
при помощи троллейных линий.
Расчет троллейных линий сводится к
выбору размеров троллей, удовлетворяющей условиям нагрева и допустимой потере
напряжения. При этом должно выполнятся следующее условие:
Iном > Ip, (6.14)
где Iном
- номинальный ток троллейной линии, А;
Iр - расчётный ток
троллейной линии, А.
Так для электропривода формовочной машины (№1),
состоящей из двух двигателей:
1) АИР112M4
- P=5,5 кВт, h=87,5
%, cosj=0,88,
Кп=7,0;
2) АИР80B4
- Р=1,5 кВт, h=78,0 %, cosj=0,83,
Кп=5,5.
Номинальные токи двигателей по условию (6.1):
1) 
;
) 
.
Для них по (6.4) выбираем магнитные пускатели по
[9]:
1) ПМЛ21004 с 
;
) ПМЛ11004 с 
.
Чтобы определить расчетный ток формовочной
машины в целом используем метод определения электрических нагрузок с помощью
коэффициента расчетной нагрузки, который будет подробнее изложен в подразделе
7.2.
Установленная мощность станка
По [10] для данного станка 
и 
.
Эффективное число электроприемников
принимаем 
при этом по
таблицам [9] 
. Тогда
расчетная мощность линии
, 
;
расчетный ток 
.
Так как 
, то
принимаем за расчетный ток 10,85 А.
Пиковый ток станка определяем по
формуле (6.7)
.
По условию (6.11) выбираем
автоматический выключатель в цепи питания:
· первого
электродвигателя станка ВА51Г-25 с 
. По (6.9) 
, то есть 
. По (6.8)
ток срабатывания расцепителя 
, что удовлетворяет условие (6.8): 
.
· второго
двигателя ВА51Г-25 с 
. 
, ,
,
.
По условию (6.6) и (6.7) выбираем
предохранитель типа ПН2-100/50 для защиты формовочной машины: 
и 
Сечение провода, идущего от
рассматриваемого станка к распределительному шинопроводу, выбираем по условиям
(6.12) и (6.13):
и 
В итоге выбираем по литературе [1]
провод АПВ 5(1´2,5) с 
.
Для электропривода с одним двигателем расчёт
аналогичен двухдвигательному электроприводу, исключение лишь составляет
расчётный ток, который принимаем равным номинальному току двигателя. Все
расчеты сведены в таблицах 6.3,
6.4 и 6.5.
Таблица 6.3 - Выбор автоматических выключателей
и магнитных пускателей
|
№
|
Iн, А
|
Iнп, А
|
Тип пускателя
|
Iн, A
|
1,25Iпик, А
|
Кто
|
Iср.р, А
|
Iн.р, А
|
Iн.а, А
|
Тип
автомата
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
4
|
10,85
|
75,97
|
ПМЛ21004
|
25
|
94,96
|
14
|
175
|
12,5
|
25
|
ВА51Г-25
|
|
3
|
21,95
|
164,66
|
ПМЛ21004
|
25
|
205,82
|
14
|
350
|
25
|
25
|
ВА51Г-25
|
|
7
|
5,549
|
53
|
ПМЛ11004
|
10
|
66,25
|
14
|
88,2
|
6,3
|
25
|
ВА51Г-25
|
|
0,677
|
3,387
|
ПМЛ11004
|
10
|
4,23
|
14
|
11,2
|
0,8
|
25
|
ВА51Г-25
|
|
1
|
10,85
|
75,97
|
ПМЛ21004
|
25
|
94,96
|
14
|
175
|
12,5
|
25
|
ВА51Г-25
|
|
3,52
|
19,36
|
ПМЛ11004
|
10
|
24,2
|
14
|
56
|
4
|
25
|
ВА51Г-25
|
|
6
|
200
|
1405,28
|
ПМЛ71004
|
200
|
1756,6
|
12
|
2400
|
200
|
250
|
ВА51-35
|
|
8
|
7,84
|
78
|
ПМЛ11004
|
10
|
97,5
|
14
|
112
|
8
|
25
|
ВА51Г-25
|
|
0,677
|
3,387
|
ПМЛ11004
|
10
|
4,23
|
11,2
|
0,8
|
25
|
ВА51Г-25
|
|
5
|
10,85
|
75,97
|
ПМЛ21004
|
25
|
94,96
|
14
|
175
|
12,5
|
25
|
ВА51Г-25
|
|
2
|
28,61
|
200,28
|
ПМЛ31004
|
40
|
250,35
|
10
|
315
|
31,5
|
100
|
ВА51-31
|
Таблица 6.4
- Выбор предохранителей
|
№
оборудования
|
Iр, А
|
Iпик, А
|
Iв по расчетному току, А
|
Коэффициент
a
|
Iв по условию перегрузок
пусковыми токами, А
|
Тип
предохранителя
|
|
4
|
10,85
|
75,97
|
10,85
|
2,5
|
30,388
|
ПН2-100/31,5
|
|
3
|
21,95
|
164,66
|
21,95
|
2,5
|
65,864
|
ПН2-100/80
|
|
7
|
3
|
57,16
|
3
|
2,5
|
22,864
|
ПН2-100/31,5
|
|
1
|
10,85
|
82,85
|
10,85
|
2
|
41,425
|
ПН2-100/50
|
|
6
|
200
|
1405,28
|
200
|
2,5
|
562,112
|
ПН2-630/630
|
|
8
|
4,35
|
83,88
|
4,35
|
2,5
|
33,55
|
ПН2-100/40,0
|
|
5
|
10,85
|
75,97
|
10,85
|
2,5
|
30,388
|
ПН2-100/31,5
|
|
2
|
28,61
|
200,28
|
28,61
|
2,5
|
79,112
|
ПН2-100/80
|
Таблица 6.5
- Выбор проводов
|
№
оборудования
|
Iр, А
|
 / Марка
проводаIдоп, А
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
10,85
|
10,395
|
АПВ-5(12,5)
|
19
|
|
3
|
21,95
|
26,4
|
АПВ-5(14)
|
28
|
|
7
|
6,88
|
10,4
|
КГ-5(12,5)
|
19
|
|
1
|
10,85
|
16,5
|
АПВ-5(12,5)
|
19
|
|
6
|
200
|
207,9
|
АПВ-3(1120)+270
|
220
|
|
8
|
10,85
|
10,4
|
КГ-5(12,5)
|
19
|
|
5
|
10,85
|
10,4
|
АПВ-5(12,5)
|
19
|
|
2
|
28,61
|
26,4
|
АПВ-5(14)
|
28
|
6.2 Определение
электрических нагрузок участка цеха
Расчет электрических нагрузок ведем по методу
расчетных коэффициентов. Согласно методу расчетная активная и реактивная
мощность равна:
, (6.15)
, (6.16)
где к'р - расчетный коэффициент, при nэф
£ 10 к'р =1,1; nэф
>10 к'р =1;
- коэффициент использования i-того
приемника;
- номинальная активная мощность i- того
приемника, кВт;
- коэффициент расчетной нагрузки,
определяемый в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и
эффективного числа электроприемников
, (6.17)
. (6.18)
Расчетный ток для группы электроприемников
определяем как
. (6.19)
Для расчета электрических нагрузок необходимо
объединить электроприёмники в группы и произвести расчёт нагрузок для каждой
группы.
Для примера, для группы № 3 определим методом
расчетного коэффициента расчетные мощности и расчетный ток. Коэффициенты
использования электроприводов и коэффициенты мощности принимаю по [1] согласно
типу электроприемника.
Номинальная мощность группы:
.
Определяем групповой коэффициент
использования по (6.17)
.
Определяем эффективное число
электроприемников по (6.18)
.
Далее по [9] для пэф =5 и 
определяем,
что 
.
Определяем расчетную активную
мощность по (6.15)
кВт
И расчетную реактивную мощность по
(6.16)
квар.
Полная мощность равна : 
кВА
Тогда расчетный ток группы по (6.19)
А.
Определяем пиковый ток группы:
.
Для остальных групп, а также для участка в целом
расчет электрических нагрузок производим аналогично и результаты вычислений
сводим в таблицу 6.6.
Таблица 6.6 - Расчёт нагрузки групп
электроприёмников проектируемого участка цеха
|
Поз
|
Тип
|
Pэл,кВт
|
Ки
|
Cos
|
nэ
|
Ки
|
Кр
|
tg
φ
|
Pр,кВт
|
Qp,квар
|
Sр,кВА
|
Iр,А
|
Iпик,А
|
|
А1
|
|
1
|
Формовочная
машина
|
7,00
|
0,16
|
0,16
|
8
|
0,16
|
1,6
|
1,33
|
|
|
1
|
Формовочная
машина
|
7,00
|
0,16
|
0,16
|
|
|
|
1,33
|
|
|
1
|
Формовочная
машина
|
7,00
|
0,16
|
0,16
|
|
|
|
1,33
|
|
|
1
|
Формовочная
машина
|
7,00
|
0,16
|
0,16
|
|
|
|
1,33
|
|
|
1
|
Формовочная
машина
|
7,00
|
0,16
|
0,16
|
|
|
|
1,33
|
|
|
1
|
Формовочная
машина
|
7,00
|
0,16
|
0,16
|
|
|
|
1,33
|
|
|
1
|
Формовочная
машина
|
7,00
|
0,16
|
0,16
|
|
|
|
1,33
|
|
|
1
|
Формовочная
машина
|
7,00
|
0,16
|
0,16
|
|
|
|
1,33
|
|
|
Итого
по группе
|
56,00
|
|
14,34
|
13,14
|
19,45
|
29,55
|
103,8
|
|
А2
|
|
6
|
Смеситель
|
110,00
|
0,8
|
0,8
|
3
|
0,8
|
1
|
0,75
|
|
|
6
|
Смеситель
|
110,00
|
0,8
|
0,8
|
|
|
|
0,75
|
|
|
6
|
Смеситель
|
110,00
|
0,8
|
0,8
|
|
|
|
0,75
|
|
|
Итого
по группе
|
330,00
|
|
264
|
217,8
|
342,247
|
520
|
1764,67
|
|
А3
|
|
4
|
Конвейер
ленточный
|
5,50
|
0,4
|
0,75
|
5
|
0,46
|
0,13
|
0,88
|
|
|
3
|
Решетка
выбивная
|
11,00
|
0,55
|
0,75
|
|
|
|
0,88
|
|
|
7
|
Кран-балка
|
5,55
|
0,3
|
0,5
|
|
|
|
1,73
|
|
|
8
|
Тележка
подвесная
|
8,05
|
0,35
|
0,5
|
|
|
|
0,75
|
|
|
5
|
Конвейер
ленточный
|
5,50
|
0,6
|
0,8
|
|
|
|
1,73
|
|
|
23
|
Конвейер
литейный
|
15,00
|
0,5
|
0,75
|
|
|
|
0,88
|
|
|
Итого
по группе
|
50,6
|
|
26,14
|
25,78
|
36,7083
|
55,77
|
242,974
|
6.3 Выбор схемы и
расчет внутрицеховой электрической сети проектируемого участка
Цеховые сети делятся на питающие, которые
соединяют с ТП цеховые РУ (распределительные панели, щиты, шкафы, шинопроводы,
пункты и т.п.), и распределительные, которые служат для питания силовых
электроприёмников.
Радиальные схемы распределительных сетей с
силовыми пунктами следует применять в тех случаях, когда применению
распределительных шинопроводов препятствуют условия среды, территориальное
размещение электроприемников, наличие кранов и другие местные условия.
Питающие сети до 1 кВ участка выполняем по
радиальной схеме, поскольку нагрузка цеха имеет рассредоточенный.
Однотрансформаторная подстанции, расположенной в
здании цеха, получает питание от ГПП. Распределительные сети выполняем по
радиальной схеме. Питания электрооборудования осуществляется через провода,
прокладываем в пластмассовых трубах от силовых пунктов, которые, в свою
очередь, подключены к шинам низкой стороны трансформатора.
При построении схем внутрицеховой сети стремимся
к тому, чтобы длина линии была минимальной, а также по возможности исключаем
или сводим к минимуму случаи обратных потоков мощности.
Произведём выбор распределительных шкафов, так
чтобы номинальный ток распределительного оборудования не был менее расчётного
тока, т.е.
(6.20)
Произведём выбор распределительного
шкафа A1.
Номинальный ток распределительного шкафа A1 согласно
[10]:ном.об ≥ 29,6 А
Выбираем распределительный шкаф
серии ШР1-23 (Iном.об=400 А) c числом трех полюсных групп
предохранителей на отходящих линиях и их номинальные токи 8
63 А.
Для защиты отходящей линии установим
на низковольтном щите ТП автоматический выключатель, который будем выбирать в
зависимости от расчётного и пикового тока линии.
По условию (6.8) выбираем
автоматический выключатель ВА51-31 с 
.
По (6.9) 
, то есть 
.
По (6.10) ток срабатывания
расцепителя 
, что
удовлетворяет условие (6.9): 
;
Сечение кабеля питающего распределительный пункт
группы №1 выбираем по условиям (6.12) и (6.13):
и 
.
По [9] принимаем алюминиевый кабель
АВВГ-1(5´6) (
А),
проложенный в воздухе по колоннам в поливинилхлоридных трубах.
Для остальных групп выбор
распределительных шкафов, автоматов и питающих кабелей приведены в таблице 6.7
Таблица 6.7 - Выбор
распределительных шкафов, защиты и кабелей к ЦРП по низкой стороне
|
Группа
|
Iр, А
|
Iпик, А
|
Распред.
пункт
|
Аппарат
защиты
|
Iн.р, А
|
Питающий
кабель
|
Допустимый
ток кабеля, А
|
|
1
|
29,55
|
103,81
|
ШР1-23/400
(8×63)
|
ВА51-31
|
31,5
|
АВВГ-1(5´6)
|
|
2
|
519,99
|
1764,67
|
ПР-8501/630
(4×250)
|
ВА51-39
|
630
|
ААШвУ5(1´150)
|
520
|
|
3
|
55,77
|
242,97
|
ШР1-23/400
(8×63)
|
ВА51-31
|
63
|
АВВГ-1(5´16)
|
60
|
Вдоль проектируемого участка предусматриваем
троллейную линию для питания крана. По условию нагрева расчетный ток Ip
не должен превышать допустимый ток угловой стали Iдоп.
Величину Iр троллейной линии
берем из расчета электрических нагрузок Iр=48,0
А. Выбираем угловую сталь по [9] размером 25´25´3
с Iдоп=150 А.
7. ОХРАНА ТРУДА
.1 Производственная
санитария и техника безопасности
.1.1 Характеристика
литейного цеха ковкого и серого чугуна
Литейный цех размещен в здании
с П - образной конфигурацией. Объем производственных помещений на каждого
работающего составляет 15 м3, а площадь помещений - 5 м2.
Стены здания цеха - кирпичные. Конструкции
основных несущих элементов зданий (колонн, ферм) железобетонные. Полы в
литейном цеху обладает высокой прочностью, износостойкостью, стойкостью к
воздействию агрессивных сред, расплавленных металлов, раскаленных деталей и др.
Для безопасности движения
рабочих и удобства транспортирования грузов в цеху предусмотрены раздельные
входы (въезды) и выходы (выезды) для людей и транспорта. Двери и ворота
открываются наружу, чтобы в случае массового движения рабочих из помещения
двери не являлись препятствием для выхода. На случай пожара производственное
здание оборудовано дополнительными эвакуационными выходами.
Ворота для железнодорожного
транспорта имеют ширину 4,8 м и высоту 6 м. Ворота для автотранспорта имеют
ширину, равную ширине автомашины плюс 0,6 м, и высоту, равную высоте автомашины
плюс 0,2 м.
Вспомогательные помещения имеют
сообщения с производственным зданием. Состав санитарно-бытовых помещений и
устройств определяется в соответствии с требованиями СНБ 3.02.03-03 в
зависимости от санитарно-гигиенической характеристики производственных
процессов и степени загрязнения рабочей одежды. Расчет площадей бытовых
помещений (за исключением гардеробных для хранения одежды) производится по
наибольшему числу работающих в смене.
7.1.2 Опасные и вредные
производственные факторы, мероприятия по борьбе с ними
Основными вредными факторами, действующими на
организм рабочих литейного цеха, являются: физические - повышенная температура
воздуха, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, вибрация, шум, освещённость
и химические пары, газы, пыль, туман, токсичные вещества.
В цеху выделяются:
избыточная конвекционная и лучистая теплота при
плавке и заливке металла, остывании залитых форм, сушке форм и стержней,
выбивке форм, отжиге готового литья.
окислы азота при плавке, заливке металла, сушке
стержней, сушке песка;
сернистый ангидрид при работе вагранок, при
заливке;
водяные пары в процессе переработки свежей и
оборотной земли, а также сушке стержней и форм;
пыль (с примесью диоксида кремния от 2 до 10 %)
в процессе приготовления смесей, выбивки, очистки литья;
газы - в основном окись углерода в периоды
загрузки вагранок, заливки металла в формы, сушке форм, стержней и ковшей;
пары керосина, фенолформальдегида, при
изготовлении стержней;
ксилол, при сушке стержней;
масляный туман, при испарении из систем
охлаждения оборудования;
марганец, в сварочной аэрозоли, при сварочных
работах.
Вышеперечисленные факторы и вещества оказывают
вредное воздействие на организм человека. Среди рабочих формовочных и
стержневых отделений могут выявляться такие формы профессиональных болезней,
как силикоз, вибрационная болезнь, частичная потеря слуха. Кроме того, могут
встречаться случаи перегревов, отравление оксидом углерода, травм, гнойничковых
заболеваний кожи.
При плавке, заливке металла возможны ожоги ног,
рук, при погрузочно-загрузочных работах, формовке и других операциях -
механические травмы.
Таблица 7.1 - Данные о содержании вредных
веществ в воздухе рабочей зоны
|
Наименование
вещества
|
Возможное
содержание вред. в-в. мг/м3
|
Величина
ПДК, мг/м3
|
Класс
опасности
|
Особенности
действия на организм
|
|
Окись
азота
|
2,5
|
5
|
I
|
О
|
|
Окись
углерода
|
6
|
20
|
II
|
|
|
Сернистый
ангидрид
|
6,6
|
10
|
III
|
|
|
Ксилол
|
42,6
|
50
|
III
|
|
|
Фенол
|
0,07
|
0,1
|
II
|
А
|
|
Керосин
|
200
|
300
|
IV
|
|
|
Формальдегид
|
0,03
|
0,05
|
II
|
А
|
|
Марганец
в сварочной аэрозоли
|
0,15
|
0,2
|
II
|
|
|
Масляный
туман
|
3,2
|
5
|
III
|
|
|
Пыль
с примесью диоксида кремния от 2 до 10 %
|
3,5
|
4
|
IV
|
А,Ф
|
О - вещества с остронаправленным механизмом
действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе;
А - вещества способные вызывать аллергические
заболевания в производственных условиях;
Ф - аэрозоли, преимущественно фиброгенного действия.
Оздоровительные мероприятия в литейном цехе
направлены на борьбу с пылью, избыточным конвекционным и лучистым теплом,
выделением токсичных веществ, шумом, вибрацией, опасностью травматизма,
ликвидация тяжелого ручного туда.
Для борьбы с пылью при выбивке стержней и
очистке отливок от формовочной земли и окалины применяют укрытие вибрационных
машин и выбивных решёток, боковые отсосы, а также удаление воздуха из-под
решёток. Пылящее оборудование располагается у наружных стен, что укорачивает
вытяжные воздуховоды.
В борьбе с газовыделениями и избыточным
тепловыделением применяется вентиляция: аэрация, местная естественная и
механическая вытяжка, эжекционные устройства по удалению дымовых газов.
Для увеличения воздухообмена на
крыше производственного здания установлены вытяжные шахты с дефлекторами,
которые позволяют увеличить воздухообмен за счет ветрового напора. Приток
воздуха в помещение в теплый период года осуществляется на высоте не более 1,8
м от пола, а в холодный период - не ниже 4 м от пола. Применяют воздушные и
водовоздушные души у мест работы заливщиков. Введен рациональный питьевой
режим, подсоленная газированная вода, устанавливаются охлаждаемые панели,
которые располагают недалеко от рабочих мест.
Профилактика вибрационной болезни - механизация
формовки, само массаж, гимнастика, тепловые ванны, рациональный режим труда и
отдыха, совмещение профессий для уменьшения длительности действия вибрации.
Профилактика ожогов и травм - это просушивание
лётки печи и ковшей, борьба с загромождённостью рабочих мест, применение
средств индивидуальной защиты.
7.1.3 Микроклимат
Категории работ разграничиваются по тяжести на
основе общихэнергозатрат организма в ккал/ч (Вт). Работы, выполняемые в данном
цехе можно отнести к средней тяжести (категория IIб)
с энергозатратами от 201 до 250 ккал/ч (233-290 Вт). Данные работы связаны с
ходьбой, перемещением и переноской тяжести до 10 кг и сопровождающиеся
умеренным физическим напряжением. Категория выбрана на основании ГОСТ
12.1.005-88.
Микроклимат в литейном цехе завода определяется
выделением большого количества конвекционного и лучистого тепла, в связи с чем
он и относится к группе горячих цехов, а удельная тепловая нагрузка в нем
достигает от 840 до 1880 кДж/(м3ч). Показатели, характеризующие микроклимат:
температура воздуха, относительная влажность воздуха, скорость движения
воздуха, интенсивность теплового излучения. В кабинах, на пультах и постах
управления технологическим процессом и др. производственных помещениях при
выполнении работ операторского типа, связанных с нервно-эмоциональным
напряжением, соблюдаются оптимальные величины температуры воздуха 22-24°С,
его относительная влажность 60-40% и скорость движения не более 0,1м/с.
Оптимальные микроклиматические условия для литейного цеха не должны выходить
более чем на 2°С за пределы допустимых величин температуры
воздуха, приведенных в таблице 8.2. Перепад температуры воздуха по высоте
рабочей зоны при всех категориях работ - до 3°С. Колебания
температуры воздуха по горизонтали в рабочей зоне, а также в течение смены - до
5°С
при средней тяжести работ.
Допустимая интенсивность теплового облучения
работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования,
осветительных приборов на постоянных и не постоянных рабочих местах 35 Вт/м2
при облучении 50% поверхности тела и более, 70 Вт/м2 - при величине облучаемой
поверхности от 25 до 50% и 100 Вт/м2 - при облучении не более 25% поверхности
тела согласно ГОСТ 12.1.005-88.
Таблица 7.2 Допустимые нормы температуры,
относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне
производственных помещений литейного цеха
|
Период
года
|
Категория
работ
|
Температура,
°С
|
Относит.
влажность, %
|
Скорость
движения, м/с
|
|
|
Верхняя
граница
|
Нижняя
граница
|
Допустимая
на рабочих местах (на постоянных и не постоянных), не более
|
Допустимая
на рабочих местах (на постоянных и не постоянных),
|
|
|
На
рабочих местах
|
|
|
|
|
Постоянных
|
Непостоянных
|
Постоянных
|
Непостоянных
|
|
|
|
Холодный
|
Средней
тяжести - 2б
|
21
|
23
|
15
|
13
|
75
|
Не
более 0,4
|
|
Тёплый
|
Средней
тяжести - 2б
|
27
|
29
|
16
|
15
|
55
при 28 °С 60 при
27 °С 65 при
26 °С 70 при
25 °С 70 при
24 °С
|
0,2-0,5
|
Допустимая интенсивность теплового облучения от
открытых источников (нагретый металл) равна 140Вт/м2, при этом облучению должно
подвергаться не более 25% поверхности тела и обязательным является использование
средств индивидуальной защиты (в том числе лица и глаз).
Мероприятия по нормализации микроклимата - это
механизация и автоматизация процесса загрузки печей, разливки металла,
поддержка режима плавки и т.п. В борьбе с избыточным теплом и теплоизлучениями
используется: дистанционное управление трудовым процессом, вынос оборудования
на открытые площадки, устройство защитных экранов, применение вентиляции
механической и естественной, рационализация режимов труда и отдыха,
рациональный питьевой режим, применение средств индивидуальной защиты,
профилактика охлаждения и переохлаждения. В помещениях во избежание резких
потоков воздуха на рабочих местах входы оборудуются шлюзами, двери воздушными
завесами, используется двойное остекление окон, утепление ограждений, пола,
воздушное и лучистое отопление, предусматриваются перерывы для обогрева,
закаливание, применение средств индивидуальной защиты.
7.1.4 Производственная вентиляция
Производственная вентиляция - это система
воздухообмена с помощью санитарно-технических устройств, используется для
борьбы с избыточным теплом, влагой, вредными газами и пылью. В литейном цехе
используется вытяжная местная и общая вентиляция, а также приточная местная
(воздушные души, завесы) и общая (рассеянная и сосредоточенный приток). Кроме
того, есть естественная (ветер, температурный перепад), и механическая
(искусственная). Вентиляция обеспечивает полный, стабильный обмен воздуха - так
называемое кондиционирование, механическая вентиляция с обработкой (подогрев,
увлажнение, пыле очистка) приточного и удаляемого воздуха. Также происходит
естественный обмен воздуха за счёт проникания наружного воздуха через стены ,
не плотности вокруг окон, дверей и обмен воздуха через окна, фрамуги, двери -
проветривание.
Местные вытяжные устройства выполняются в виде
кожухов, полностью или частично укрывающих источник вредных выделений, вытяжных
шкафов с рабочими окнами для обслуживания, зонтов и бортовых отсосов.
Применяется аспирация - отсасывание воздуха непосредственно из оборудования или
из-под кожухов, это дробемётные аппараты, сита дробилки и др. источники пыле-,
паро- и газовыделений. Для удаления влаги, токсичных паров и газов используются
вытяжные шкафы. Наиболее распространённым типом местного устройства для
удаления пыли являются кожуха.
7.1.5 Производственное
освещение
Искусственное освещение является комбинированным
осветительные устройства размещены таким образом, что обеспечивается
освещённость в зоне работ и в проходах, кроме того установлены светильники
местного освещения для создания более высоких уровней освещённости на рабочих
местах, где выполняется напряжённая зрительная работа. Подбор источников
искусственного освещения производим на основании СНБ 2.04.05.-98. В цехе
применяются источники искусственного освещения следующих типов: для общего -
ЛБЦТ, ЛБ; для местного - ЛДЦ, ЛБ (ЛХБ). Светильники местного, а также общего
освещения при высоте подвеса менее 2,5 м питаются напряжением не более 36 В.
Для переносного освещения применяется напряжение не более 12 В.
Таблица 7.3 - Естественное и искусственное
освещение по литейному цеху ковкого и серого чугуна
|
Характеристика
зрительной работы
|
Разряд
зрительной работы
|
Подразряд
зрительной работы
|
Искусственное
освещение
|
Естественное
освещение
|
Совмещённое
освещение
|
|
|
|
Освещённость,
лк
|
КЕО,
ен, %
|
|
|
|
При
системе комбинированного освещения
|
При
системе общего освещения
|
При
верхнем или комбинированном освещении
|
При
боковом освещении
|
При
верхнем или комбинированном освещении
|
При
боковом освещении
|
|
|
|
Всего
|
В
том числе от общего
|
|
|
|
|
|
|
Заливка,
вагранка
|
4
|
-
|
-
|
-
|
200
|
3
|
1
|
1,8
|
0,6
|
|
Стержневое,
формовка, мех. отд
|
5
|
А
|
400
|
200
|
300
|
3
|
1
|
1,8
|
0,6
|
|
|
Б
|
-
|
-
|
200
|
|
|
|
|
|
|
В
|
-
|
-
|
200
|
|
|
|
|
|
|
Г
|
-
|
-
|
200
|
|
|
|
|
|
Бегуны,
стержни
|
6
|
-
|
-
|
-
|
200
|
3
|
1
|
1,8
|
0,6
|
Аварийное освещение в цехе
предусмотрено только для эвакуации людей. В случае отключения основной цепи
светильники общего освещения питаются от отдельного источника.
7.1.6 Шум и вибрация
Источниками шума в литейном
цехе являются движущиеся технологические газы при подаче из в коммуникации,
вдувании в печи, движение кранов, ленточных транспортёров, подвесных
конвейеров, работа технологического оборудования (формовочные машины, бегуны,
стержневые машины, очистные (голтовочные) барабаны, выбивные решётки и т.п.).
Уровень шума на рабочих местах составляет 58-75дБА (в некоторых местах
достигает 80-95 дБА), а при работе очистных барабанов -120 дБА .
Источниками общей вибрации
являются сотрясения пола и других конструктивных элементов здания вследствие
ударного действия центробежных и других машин, а источниками локальной вибрации
- пневмоинструмент. Общая вибрация составляет 50 дБ, локальная - 76 дБ
Параметры общей и локальной вибрации регламентируются СанПиН
2.2.4/2.1.8.10-33-2002.
Таблица 7.4 - Предельно допустимые параметры
шума
|
Вид
трудовой деятельности, рабочие места
|
Уровни
звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими
частотами, Гц
|
Уровни
звука и эквивалентные уровни звука, дБА
|
|
|
31,5
|
63
|
125
|
250
|
500
|
1000
|
2000
|
4000
|
8000
|
|
|
Выполнение
всех видов работ на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и
на территории предприятия
|
107
|
95
|
87
|
82
|
78
|
75
|
73
|
71
|
69
|
80
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вибрация, создаваемая в цеху у оборудования -
технологическая, категория 3а.
Используется
вибродемпфирование. Для уменьшения передачи вибраций на руки при работе с
ручным механизированным инструментом используют виброзащитные рукоятки,
виброзащитные рукавицы и перчатки, вкладыши и прокладки.
7.1.7 Электробезопасность
Литейный цех относится к особо опасным
помещениям - помещения с относительной влажностью >75%, температурой воздуха
более 35°С, имеется токопроводящая
металлическая пыль, токопроводящий пол.
Защита от поражения электрическим током
регламентируется ГОСТ 12.1.030-01 ССБТ, изм. от. 1.07.1997).
В цеху применяются изолирующие средства: штанги,
электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный
инструмент с изолирующими рукоятками, указатели напряжения, боты, коврики,
изолирующие подставки, щиты, барьеры, ограждения-клетки, а также временные
переносные заземления и др.).
7.1.8
Требования к конструкции сушильной установки
Сушильная установка расположена на шихтовом
дворе. Для удобства обслуживания сушилка оборудована рабочими площадками и
лестницами с перилами высотой 1 м. Ступеньки лестниц и пол площадок изготовлены
из материала с нескользкой рабочей поверхностью (рифленое железо и т.п.) и
защищены огнезащитными красками. Уклон маршей в лестничных клетках
спроектирован 1:2 при ширине проступи 0,3 м. Для удобства обслуживания и
снижения пожарной опасности около сушильного агрегата предусмотрено свободное
пространство. Соблюдены нормы расположения сушильного оборудования:
− расстояния от оборудования до
строительных элементов зданий превышают 1 м;
− расстояния между отдельными видами
оборудования составляют от 2 до 3 м.
Полы в помещении ровные, нескользкие, выполнены
из несгораемых и нетеплопроводных материалов, без щелей. Все каналы и
углубления в полах плотно и прочно закрыты.
Сушка песка характеризуется
следующими вредными производственными факторами:
− значительной теплоотдачей, наблюдаемой
при работе сушильного устройства, что приводит к повышению температуры воздуха
и нарушению терморегуляции организма человека. Для защиты от теплоизлучения
применяется механизация трудовых процессов, теплоизоляция поверхностей
оборудования.
− наличием органической
пыли, проникающей в органы дыхания человека и представляющей взрывоопасность.
Очистка выходящего из сушилки воздуха от пыли осуществляется при помощи циклона
ЦН - 15. Для борьбы с пылью используют укрытие оборудования с механической
вытяжкой, распыление воды форсунками.
Работа сушильной установки сопровождается шумом
и вибрацией. Параметры общей технологической вибрации, категории 3а, не
превышают предельно допустимых значений, установленных СанПиН
2.2.4/2.1.8.10-33-2002.
При организации технологических процессов
операции, выполняющиеся вибрирующим оборудованием, заменяются на процессы,
свободные от вибрации. Для снижения вредного воздействия вибрации применяем:
− дистанционное и автоматическое
управление, исключающее передачу вибрации на рабочие места;
− виброизоляцию (упругие элементы между
сушильным аппаратом и основанием).
Шум на участке постоянный. Параметры шума при
работе не превышают предельно допустимых уровней звукового давления и уровней
звука на постоянных рабочих местах.
Для снижения шума в помещении
широко используют метод звукопоглощения. В основе его лежит применение
облицовки ограждающих поверхностей материалом, поглощающим звук. Применяется
дистанционное управление шумным оборудованием, виброизолирующих фундаментов,
звукогасящих прокладок, глушителей.
Электродвигатели выполнены во взрывобезопасном
исполнении.
Кроме того, применяется электроаппаратура,
исключающая возможность искрообразования (рубильники, предохранители,
разъединители и др. выполнены в закрытом исполнении), резиновые или
бронированные шнуры для переносных светильников и т.п.
Производственное освещение литейного цеха
осуществляется искусственным и естественным светом. Естественное освещение
осуществляется через окна в наружных стенах, через застекленные световые фонари
и перекрытия. Освещенность рабочих поверхностей искусственным светом при общем
(локализованном) освещении составляет 150 лк (лампы накаливания). Места
расположения контрольно - измерительных приборов в вечернее и ночное время
обеспечены достаточным искусственным освещением.
В основных проходах установки
предусмотрено аварийное освещение, обеспечивающее освещенность пола более 0,5
лк.
Для освещения помещения применена аппаратура
закрытого типа во взрывобезопасном исполнении (СНБ 2.04.05 - 98 «Естественное и
искусственное освещение»).
Помещение, где расположена
сушильная установка, в соответствии с ПУЭ, по степени опасности поражения током
относится к особо опасным помещениям.
К важнейшим профилактическим
мероприятиям при работе электрифицированными стационарными механизмами или
ручными электрифицированными инструментами относят устройства защитного
заземления, блокировочные устройства (автоматически отключающие электропитание
от сети) и применение индивидуальных средств защиты.
Все металлоконструкции установки, корпуса
электрооборудования, трубы, металлорукава заземлены. Защитное заземление -
преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом
металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением -
для устранения опасности поражения людей электрическим током при появлении
напряжения на конструктивных частях электрооборудования т.е. при замыкании на
корпус.
Сопротивление защитного
заземления R3 < 4 Ом.
Проверка исправности заземления
производится не реже одного раза в три месяца.
В качестве индивидуальных
средств защиты применены: изолирующие защитные средства; переносные указатели
напряжения и измерители тока; переносные временные защитные заземления,
ограждения и предупредительные плакаты.
К изолирующим защитным
средствам относятся защитные средства, изготовленные из изоляционного материала
(дерева, резины, пластмассы).
Высота проходов и дверей как в
помещениях, так и на лестничных клетках − не менее 2 м. Все двери,
предназначенные для эвакуации, открываются в сторону выхода из здания и имеют
ширину не менее 0,8 м.
7.2 Пожарная безопасность
Основными причины пожаров являются: неосторожное
обращение с открытыми источниками огня; небрежность при курении или пользовании
электроприборами; нарушение правил пожарной безопасности при производстве
газосварочных и др. огневых работ; нарушение правил эксплуатации печей;
неисправность электропроводки и электроприборов; неправильное хранение горючих
материалов и хим. веществ; грозовые разряды и солнечные лучи;
Литейный цех относится к категории пожарной
опасности - Г2 - это помещения, в которых находятся негорючие вещества и
материалы в горячем, раскалённом или расплавленном состоянии, процесс обработки
которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени. Здания,
сооружения подразделяются по степеням огнестойкости. Степень огнестойкости
определяется минимальными пределами огнестойкости строительных конструкций и
классами пожарной опасности. Литейный цех согласно СНБ 2.02.01-98 можно отнести
ко II-ой степени
опасности.
В соответствии с НПБ 5 - 2000
«Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и
пожарной опасности» сушильное производство относится к категории Г1.
Основные строительные
конструкции выполнены из негорючих материалов. Огнестойкость металлических
конструкций повышена нанесением слоя штукатурки из бетона толщиной 50 мм.
Сгораемые материалы и
конструкции предохранены от воспламенения такими веществами как алебастр,
цемент (применяемыми для двухсторонней штукатурки толщиной 18-20 мм), а также
огнезащитными покрытиями и составами. Конструкции из древесины пропитаны
раствором антипирена.
Аварийное удаление газов и
дымов производят из горящих помещений через оконные проемы.
Основные пути эвакуации:
проходы, лестницы с лестничными клетками, выходы из зданий (двери, ворота и
т.п.).
Технологические установки
снабжены средствами пожаротушения, обеспечивающими подавляющее или ингибирующее
воздействие на пожар. Для этой цели пригодны сухие химикаты и пена. Указанное
технологическое оборудование оснащено пенными установками пожаротушения с
автоматическим и ручным запуском.
Система пожаротушения
срабатывает при обнаружении дыма, выделяемого при пожаре или тлении материала.
В цеху находится следующее количество первичных
средств пожаротушения: пенные огнетушители 10л - 2шт; порошковые 5л - 8шт;
углекислотные 8л - 2шт; ящик с песком 4шт; войлок или кошма 4шт.
Автоматическая пожарная
сигнализация установлена в помещении и складе, где нет постоянно людей,
неавтоматическая пожарная сигнализация - в местах, где постоянно находятся
люди.
Внутри помещения кнопочные
извещатели расположены на заметных местах: в проходах, коридорах, лестничных
клетках и на других путях эвакуации людей при пожаре.
Для защиты производственных
зданий от прямых ударов молнии устроены молниеотводы. Все соединения отдельных
элементов молниеотвода (молниеприемник, токоотвод, заземление) имеют очень
хороший контакт, что достигается сваркой. Молниеприемники и токоотводы
изготовлены из стали марки Ст 20, Ст 30. Минимальная площадь сечения токоотвода
равна 100 мм2. Заземляющие устройства, служащие для растекания электрического
тока молнии, состоят из системы электродов с присоединенными к ним
токоотводами. Сопротивление заземлителя - не более 10 Ом.
8 .ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
8.1 Потребности цеха в
энергоресурсах
В технологических процессах цеха используется
топливо (природный газ), электроэнергия, тепловая энергия, сжатый воздух. Общее
потребление электроэнергии по цеху составляет 15 000
кВт·ч/сутки, источник - электрические сети.
В литейном цехе серого и ковкого чугуна газ
используется в виде топлива:
- для розжига
вагранок;
- для дожигания
ваграночных газов;
- для сушки песка;
- для сушки ковшей;
- для отжига изделий
из чугуна в туннельной печи.
Газопотребляющие агрегаты, их типы, количество и
давление газов у агрегатов в рассматриваемом цеху:
- пост розжига
вагранок - 2 горелки ИГК-2;
- печь сушки песка -
одна горелка ГНП-4, Р = 0,05 МПа;
- туннельная печь
отжига изделий из чугуна - 18 горелок ГНП-4,
Р=500 мм в.ст.
Расход топлива на теплотехнологических установках
за сутки:
печь отжига - 127×24=3050
м3,
сушилка песка - 48×13=624
м3,
вагранка - 500 м3.
Общее потребление составляет 8700 м3 природного
газа в сутки.
Источником тепловой энергии является собственная
котельная. Тепловая энергия поступает в форме пара, горячей воды и служит для
производственных целей, отопления, вентиляции.
Тепловая энергия на отопление помещений, ГДж/ч:
(8.1)
где m - коэффициент инфильтрации;- строительный объем
здания по наружному обмеру, м3;
q0 -
отопительная характеристика здания, Вт/м3×К;
tв -
внутренняя температура воздуха в здании, °С;
tно -
расчетная температура наружного воздуха для отопления, °С.
Количество теплоты на горячее
водоснабжение цеха, ГДж/ч:
(8.2)
где - расход воды на горячее
водоснабжение, кг/год;
ср - теплоемкость воды , ср=4,187
кДж/кг°С;
- температура горячей воды , =60°С;
- температура холодной воды , =20 °С;
Nраб - число
рабочих дней в году.
(8.3)
где m -
количество рабочих, пользующихся душем (m=Нр× 0,8);
Нр=80 чел - количество человек,
работающих в цеху (согласно штатному расписанию);
а - норма расхода воды на душ, a=60 кг/чел.
в см.
кВт,
Qо=1428×3600×3000=15422
ГДж/год,
=80× 0,8× 80=5120 кг/сут,
=439 ГДж/год.
QТ=15422+439+3889=19750
ГДж/год.
Потребность цеха в электроэнергии определяется
по формуле:
, кВт×ч/год (8.4)
где 
- удельный расход электроэнергии на
единицу продукции.
, кВт×ч/т (8.5)
где Рп - электрическая мощность
электродвигателей и электронагревателей установленных в цеху, кВт.
Потребляемая электроэнергия цехом
равна 
=15000 кВт∙ч/сутки
Эгод=15000×256=3 840
000 кВт∙ч/год.
8.2 Сводный
топливно-энергетический баланс цеха
Топливно-энергетический баланс
устанавливает требуемые соотношения в производстве различных видов
энергоносителей. Расходная часть баланса, которая представлена в таблице 8.1,
содержит комплексную характеристику структуры потребления всех видов энергии в
цеху.
Таблица 8.1 - Расходная часть
топливно-энергетического баланса
|
Ресурсы
|
Ед.
измерения
|
Годовой
расход
|
Переводной
коэффициент
|
Условный
расход ресурса, кг
|
Расход
ресурса, %
|
|
Топливо
(условное)
|
кг
|
1481900
|
1
|
1
481 900
|
39,7
|
|
Сжатый
воздух
|
м3
|
1,3∙106
|
0,034
кг/м3
|
44
200
|
1,2
|
|
Электроэнергия
|
кВт∙ч,
103
|
3
840
|
0,34
кг/ кВт∙ч
|
1
305 600
|
|
Тепловая
энергия
|
ГДж
|
19,75∙103
|
45 910
00024,1
|
|
|
|
Итого:
|
|
|
|
3
731 700
|
100
|
Рисунок 8.1 - Структура энергопотребления цеха,
(кг условного топлива)
Т.к. потребляемая тепловая энергия цехом
вырабатывается на котельной завода (пар, горячая вода), то можно перевести
тепловую энергию в расходуемое количество природного газ, сжигаемого в котлах:
топливо расходуемое на котельной для получения тепловой энергии: B=910000
кг условного топлива (748 961 м3). Отсюда общее потребление топлива на нужды
цеха: 1481900+910000=2391900 кг условного топлива.
На преобразованной схеме структуры потребления
энергоресурсов отображаются 2 основных энергоносителя - топливо и
электроэнергия
Рисунок 8.2 - Структура
энергопотребления цеха в год
Приведем структуру денежных затрат
(в $/год) на энергетическое обеспечение цеха. Примем равным цену природного
газа 70 $/тыс.м3 , а стоимость электроэнергии, полученной из энергосистемы - 70
$/МВт·ч.
Зт-во=Ц·В=70·1 968=137 тыс.$.
Зэ/э= Ц·В=0,05·3 840 000=192 тыс.$.
Ниже приведена круговая диаграмма
характеризующая долю затрат на энергию, потребляемую в литейном цеху КСЧ за
год, в денежных единицах. Анализируя рис.10.4 можно утверждать о значительном
росте доли затрат на электроэнергию, которую завод покупает в энергосистеме. В
результате введения модернизации в цеху это даст ощутимую экономию финансовых
ресурсов, поскольку исчезает необходимость в покупке электроэнергии
Рисунок 8.3 - Структура денежных затрат на
энергоресурсы
Для определения годовой производительности
песка необходимо установить режим работы оборудования - производительность П==16770 т/год
(см. п. 4.2).
8.3
Определение капитальных затрат
Капиталовложения определяются как
сумма капвложений в оборудование с учетом монтажа и строительства здания под
внедряемое оборудование:
(8.6)
где 
- капвложения в оборудование с
учетом монтажа, $;
- капвложения в строительство
здания, $.
Определяем :
(8.7)
где 
- удельные капиталовложения в
оборудование
=500 $/кВт;
N - мощность
вводимого оборудования , кВт;
Куд=500∙625=313000 $;
Определяем ;
(8.8)
где 
- удельные капвложения на
строительство здания, $/м³;
V - объем
здания , м³
Кзд=30∙1500=45 000 $;
К∑=313000+ 45 000= 358 000 $.
8.4 Расход
топлива и выработка электроэнергии когенерационной установкой
Потребность в топливе определится по
формуле:
В=b×П, кг/год (8.9)
где b - удельный
расход топлива, м3/кг;
П - годовой объем продукции, кг/год.
, м3/кг (8.10)
где 
- расход топлива на производство
продукции, м3/ч;
- объем выпускаемой продукции в час,
кг/ч.
м3/кг;
В=0,032×16770×103=536640
м3/год.
Полученный годовой расход
натурального топлива переведем в условное топливо по формуле:
, кг/год (8.11)
где 
- теплотворная способность
соответственно натурального и условного топлива, кДж/кг.
кг условного топлива/год.
Электрическая мощность газо-поршневой установки
составляет:
РГПА=625 кВт;
Электроэнергия, вырабатываемая ГПА, определится
по формуле:
, кВт∙ч/год (8.12)
где 
- удельная выработка электроэнергии
газо-поршневой установкой, кВт∙ч/кг;
, кВт∙ч/т (8.13)
=625/5=125 кВт∙ч/т;
=2 096 250 кВт∙ч/год.
Определим разницу между
электроэнергией, вырабатываемой газо-поршневой установкой и потребляемой цехом
по формуле:
, кВтч/год (8.14)
Э=3840000-2096250=1743750 кВт∙ч/год;
Т.е. мы получили, что при
модернизации технологической схемы установки генератором когенерационной
установки вырабатывается электроэнергия, которая покрывает нужды в э/э цеха на
45%.
8.5 Годовые
эксплуатационные затраты на сушку песка с учетом модернизации
Затраты энергетических ресурсов на выпуск
продукции определяется по формуле:
, $/год (8.15)
где 
- расходы на топливо;
- амортизационные отчисления;
- расходы на текущий ремонт;
- заработная плата;
- прочие расходы.
Топливная составляющая затрат определяется
по формуле:
, $/год (8.16)
где 
=536 640 м3/год - годовой расход
натурального топлива,
=70 $/тыс. м3 - цена топлива.
=70×536,64 =37 565 $/год.
Затраты на электроэнергию:
$/год.
Амортизационные отчисления
определяются по формуле:
(8.17)
где 
- норма амортизации на
газо-поршневой двигатель внутреннего сгорания;
- норма амортизации на здание;
- стоимость основного
производственного фонда (ГП ДВС), $;
- удельная стоимость основного
производственного фонда (здание), $;
V - объем
здания , м³;
Sам=0,03∙313000+0,01∙45000=10
000 $/год.
Затраты на текущий ремонт определяются
по формуле:
, $/год (8.18)
=0,2× 10000=1968 $/год.
Расчет заработной платы (основной и
дополнительной с отчислениями в фонд социального страхования) производится по
формуле:
, $/год (8.19)
где nшт=5 -
количество персонала, чел.,
Фз.п.=3000$/чел. В год - годовой
фонд заработной платы.
Sз.п.=5×3000=15000
$/год.
Прочие затраты рассчитываются по
формуле
, $/год (8.20)
Sпр=0,3∙(10000
+1968 +15000 )=8090 $/год.
Годовые затраты на производство продукции:
S∑=37565+2500+10000+1968
+15000+8090=75123 $/год.
Себестоимость продукции рассчитывается по
формуле:
, $/т (8.21)
75123/16770=5 $/т.
8.6 Определение
себестоимости вырабатываемой энергии
Расчет себестоимости тепловой энергии при
выработке в когенерационной установке.
Затраты на выработку тепловой энергии:
(8.22)
где 
- расход топлива для выработки
тепловой энергии , м³/ч;
- расход топлива для
когенерационной установки, м³/ч.
Определяем
(8.23)
где 
- выработка тепловой энергии
установкой, ГДж/ч;
- кпд установки, % ;
- низшая теплота сгорания топлива,
(=35,59 МДж/м³);
м3/ч,
$/год.
Себестоимость тепловой энергии :
$/ГДж (8.24)
$/ГДж.
Расчет себестоимости электрической
энергии при выработке
в когенерационной установке.
Затраты на выработку электрической
энергии:
(8.25)
где 
- расход топлива для выработки
электроэнергии , м³/ч;
Определяем :
(8.26)
Bэ=160-77=83
м3/ч,
$/год.
Себестоимость электроэнергии
(8.27)
$/кВт∙ч.
8.7
Определение чистой текущей стоимости
Показатель Net
Present Value
(NPV) с английского
языка преводится как чистая текущая стоимость и представляет собой сумму
потоков инвестиций и дисконтированных потоков доходов за рсчетный период,
приведенных к одному моменту времени.
(8.28)
где 
- сумма поступлений (доход) за год,
$;
- тариф на электроэнергию;
r - ставка
дисконта , r = 0,1;
- капиталовложения, $.
$/год.
Таблица 8.3 - Определение
экономической эффективности
|
Годы
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
1/(1+r)t
|
0,91
|
0,83
|
0,75
|
0,68
|
0,62
|
|
 60981,82
|
55438,02
|
50398,20
|
45816,54
|
41651,40
|
|
|
 -189018
|
-133580
|
-83182
|
-37365,4
|
4285,976
|
|
Правило NPV:
к рассмотрению и утверждению принимаются проекты, которые имеют NPV
со знаком плюс:
Срок окупаемости проекта:
Откуда : t = 5 лет.
8.8 Bиды
ремонта и расчет сетевого графика ремонта электродвигателя
Ремонт наиболее распространенный и экономически
справедливый способ возмещения основных производственных фондов. Он
представляет собой комплекс работ для поддержания исправности или работы
оборудования и сетей за счет замены или восстановления изношенных или
разрушенных материалов. Регулирование и наладка, реконструированного
оборудования, доведение их пар-ров до пределов, обусловленных паспортом или
техническими услугами. Ремонт может быть вынужденным (аварийным), плановым или
внеплановым.
Виды и назначение ремонта:
Вынужденный (аварийный) ремонт - производится
после появления неисправностей или отказа оборудования в период между плановыми
ремонтами.
Внеплановый ремонт - это ремонт, выполнение
которого оговорено в нормативном документе, но осуществляется внепланово.
Применяется для изделий с малым ресурсом, для которых гарантируется
определенная доработка до первого отказа.
Плановый ремонт - это ремонт, предусмотренный в
нормативной документации (ППРЭО), и осуществляется в плановом режиме.
Одним из видов планового ремонта является
профилактический или предупредительный ремонт. Он производится в плановом
порядке, когда данное оборудование может еще некоторое время работать.
Профилактический ремонт позволяет осуществить
подготовку к текущему или кап. Ремонту. Срок производства профилактического
ремонта планируется за ранее, таким образом, чтобы срок не превышал время
гарантии производителя.
Для составления сетевого графика на проведение
капитального ремонта сушильной установки дана дефектная ведомость (таблица
10.5).
По данным дефектной ведомости строится сетевой
график ремонта.
Расчет параметров сетевого графика производится
по следующим формулам:
Ранний срок свершения событий: 
Поздний срок свершения событий: 
Ранний срок начала работы: 
Ранний срок окончания работы: 
Поздний срок окончания работы: 
Поздний срок начала работы: 
Полный резерв времени работы: 
Свободный резерв времени: 
Таблица 8.4 - Ведомость по проведению
капитального ремонта электродвигателя
|
№
|
Наименование
работы
|
Трудозатраты,
(чел.дн)
|
Количество
человек
|
|
1
|
Вскрытие
люков, анализ на загазованность, осмотр, дефектация
|
2
|
2
|
|
2
|
Ревизия
и очистка системы водоохлаждения корпусов подшипников
|
2
|
2
|
|
3
|
Ремонт
системы загрузки и выгрузки материала
|
24
|
2
|
|
4
|
Ремонт
дымовых патрубков
|
24
|
4
|
|
5
|
Демонтаж
капельной смазки, ограждений рассоединение промвала
|
4
|
4
|
|
6
|
Разборка
подшипников привода, замеры, очистка
|
12
|
4
|
|
7
|
Снятие,
ремонт, установка подшипников
|
8
|
4
|
|
8
|
Ревизия
и установка вала
|
12
|
4
|
|
9
|
Установка
привода, соединение муфт. Установка капельной смазки
|
8
|
4
|
|
10
|
Очистка,
контрольные замеры венца шестерни, подтяжка креплений, смазка зубьев
|
16
|
4
|
|
11
|
Испытание
изоляции электродвигателя
|
2
|
2
|
|
12
|
Разборка
электродвигателя
|
4
|
4
|
|
13
|
Ревизия
и расклиновка
|
9
|
3
|
|
14
|
Ремонт
подшипников электродвигателя
|
6
|
2
|
|
15
|
Сборка
электродвигателя сборка щеточного аппарата
|
8
|
4
|
|
16
|
Испытание
электродвигателя
|
2
|
2
|
|
17
|
Подключение
и апробирование электродвигателя
|
1
|
1
|
|
18
|
Ревизия
подшипников
|
2
|
2
|
|
19
|
Ревизия
и ремонт насадки
|
2
|
2
|
|
20
|
Ревизия
и ремонт напорных и сливных маслопроводов с арматурой
|
2
|
2
|
|
21
|
Уборка
приспособлений, апробирование, сдача в эксплуатацию
|
3
|
3
|
Результаты расчета сетевого графика сводим в
таблицу 8.5.
Таблица 8.5 - Расчет сетевого графика
|
Код
работы       
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0-5
|
1
|
0
|
1
|
7
|
6
|
6
|
0
|
|
0-2
|
1
|
0
|
1
|
2
|
1
|
1
|
0
|
|
0-1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
|
0-11
|
1
|
0
|
1
|
2
|
1
|
1
|
0
|
|
5-10
|
4
|
1
|
5
|
11
|
7
|
6
|
0
|
|
2-6
|
3
|
1
|
4
|
5
|
2
|
1
|
0
|
|
1-3
|
6
|
1
|
7
|
7
|
1
|
0
|
0
|
|
11-12
|
1
|
1
|
2
|
3
|
1
|
1
|
0
|
|
10-18
|
1
|
5
|
6
|
12
|
11
|
6
|
0
|
|
6-7
|
4
|
6
|
7
|
5
|
1
|
0
|
|
3-4
|
6
|
7
|
13
|
13
|
7
|
0
|
0
|
|
12-13
|
3
|
2
|
5
|
6
|
3
|
1
|
0
|
|
18-19
|
1
|
6
|
7
|
13
|
12
|
6
|
0
|
|
7-8
|
3
|
6
|
9
|
10
|
7
|
1
|
0
|
|
13-14
|
3
|
5
|
8
|
9
|
6
|
1
|
0
|
|
8-9
|
2
|
9
|
11
|
12
|
10
|
1
|
0
|
|
14-15
|
2
|
8
|
10
|
11
|
9
|
1
|
0
|
|
9-20
|
1
|
11
|
12
|
13
|
12
|
1
|
0
|
|
15-16
|
1
|
10
|
11
|
12
|
11
|
1
|
0
|
|
16-17
|
1
|
11
|
12
|
13
|
12
|
1
|
0
|
|
17-21
|
1
|
12
|
13
|
14
|
13
|
1
|
0
|
|
4-21
|
1
|
13
|
14
|
14
|
13
|
0
|
0
|
|
19-21
|
1
|
7
|
8
|
14
|
13
|
6
|
0
|
|
20-21
|
1
|
12
|
13
|
14
|
13
|
1
|
0
|
Cетевой
график
капитального ремонта сушильной установки представлен на рисунке 8.5. Из графика
следует, что критический путь проходит через работы (0 - 1), (1 - 3), (3 - 4),
(4 - 21).
Рисунок 8.4 - Сетевой график ремонта
электродвигателя
8.9 Структура отдела главного энергетика
Рисунок 8.5 - Структурная схема отдела главного
энергетика предприятия
Отдел главного энергетика
(ОГЭн) является вспомогательным структурным подразделением и подчиняется
непосредственно техническому директору завода.
Режим работы отдела -
односменный.
ОГЭн возглавляет главный
энергетик, который назначается и освобождается от должности директором завода
по представлению технического директора.
Главному энергетику подчиняется
электротехническая служба, теплоэнергетическая служба, высоковольтная
лаборатория, служба вентиляции, функционально подчиняются энергетики основных
цехов: ЛЦР, ЛЦК и ЛЦКСЧ.
Настоящее положение является
должностной инструкцией для главного энергетика.
Квалификационные требования,
высшее техническое образование и стаж работы по специальности на
инженерно-технических и руководящих должностях в соответствующей профилю
предприятия отрасли промышленности не менее 5лет. В случае временного
отсутствия главного энергетика его замещает заместитель.
Цели и задачи:
Организация бесперебойной
подачи природного газа, электроэнергии, технической и хозпитьевой воды цехам и
подразделениям завода.
Заключение договоров с
энергоснабжающими организациями.
Участие в получении:
специального разрешения (лицензии) на право осуществления деятельности в
области промышленной безопасности и разрешений и договоров на пользование
заводом энергоресурсами (природнымгазом, электроэнергией, технической и
артезианской водой, сброс сточных вод).
Разработка графиков потребления
энергоресурсов на: год, квартал, месяц, день.
Выдача лимитов потребления
топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) для литейных цехов завода, согласно,
месячных планов, подписанных начальником производства.
Участие в разработке,
организация и внедрение «Программы по энергосбережению», снижению норм
удельного расхода ТЭР.
Участие в мероприятиях,
связанных с внедрением на заводе новой техники, способствующей более надежной,
экономичной и безопасной работе энергоустановок, а так же повышению
производительности труда.
Надзор за техническим
состоянием и эксплуатацией сосудов, работающих под давлением, газопроводов и
газового оборудования.
Контроль соблюдения персоналом
энергослужбы и технологическим персоналом требований «ПТЭ и ПТБ» и других
нормативных документов, действующих назаводе.
Обеспечение рациональных
режимов энергопотребления, контроль их соблюдения технологическим персоналом и
персоналом энергослужбы.
Внедрение учета и контроля за
расходованием энергоресурсов на предприятии и в коммунально-бытовом секторе.
Использование вторичных
энергоресурсов.
Согласование и корректировка
лимитов на используемые ТЭР с энергоснабжающими организациями.
Ведение отчетности по
использованию энергоресурсов и предоставление данных по расходам в
энергоснабжающие организации.
Контроль за учетом,
перемещением, хранением и сдачей в Госфонд драгметаллов, содержащихся в
оборудовании, находящемся на балансе завода.
Разработка
проектно-конструкторской документации по энергоснабжению и вентиляции (кроме
технологических систем, являющихся неотъемлемой частью оборудования или
рабочего места).
Организация совместно с OK,
OOT обучения и
аттестации персонала энергослужб безопасным приемам труда и эксплуатации
энергетического оборудования.
Рассмотрение и согласование
планировок, техзаданий, технических условий по направлениям деятельности ОГЭ.
Выдача разрешений на
производство земляных работ на заводской территории.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате разработки проекта выполнены
расчеты основного теплотехнического оборудования. По результатам теплового
расчета туннельной печи отжига были получены основные технические параметры:
расход топлива 127 м3/ч, расход газа на 1 т продукции 142,7 м3, КПД - 25,7 %.
Выбраны горелки ГНП-4. По итогам теплового расчета сушилки песка в кипящем
слое: расход топлива составил 47 м3/ч, расход газа на 1 т продукции 9,4 м3, КПД
- 51 %.
В качестве мероприятия по повышению
энергоэффективности процесса сушки песка разработан вариант когенерационной
установки на базе газо поршневого двигателя фирмы “Jenbacher AG”. Выбран
двигатель типа JMS 312 GS-N.LC с КПД электрическим 625 кВт. Капиталовложения на
модернизацию составят 385 000 у.е. В результате внедрения КГУ генератором
вырабатывается электроэнергия в количестве на 45 % покрывающая нужды цеха.
Себестоимость получаемой электроэнергии составила 2,4 цента/кВтч, а
ежегодная прибыль - 67 100 у.е. Срок окупаемости проекта 5 лет. В результате
установки ГП ДВС увеличился эксергетический КПД: до модернизации он равнялся
43,5%, после - 55%.
В проекте разработана и описана
схема контрольно-измерительных приборов и автоматики печи отжига, схема
электроснабжения участка цеха с выбором электродвигателей и защитных аппаратов,
освещены вопросы охраны труда в цеху, на участке сушки песка, произведен
технико эконмический анализ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Дытнерский
Ю.И. Основные процессы и аппараты химических технологий. - М.: Химия, 1983.
2. Лебедев
П.Д., Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий.
(Курсовое проектирование). - М.: Энергия, 1970.
3. Краснощеков
Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. - М.: Энергоиздат, 1980.
4.
Промышленные теплотехнологии: Машиностроительное и металлургическое
производство: В 2 ч. Ч.1/А. П. Несенчук, В. И. Тимошпольский, И. А. Трусова, Н.
Л. Мендель; Под общ. ред. А. П. Несенчука, В. И. Тимошпольского. - Мн.:Выш.
шк., 1995.
.
Промышленные теплотехнологии: Машиностроительное и металлургическое
производство: В 2 ч.Ч.2/А. П. Несенчук, В. И. Тимошпольский, Н. П. Подберезный
и др.; Под общ. ред. А. П. Несенчука, В. И. Тимошпольского. - Мн.: Выш. шк.,
1997.
.
Промышленные теплотехнологии: Методики и инженерные расчёты оборудования
высокотемпературных теплотехнологий машиностроительного и металлургического
производства / В. И. Тимошпольский, А. П. Несенчук, И. А. Трусова; Под общ.
ред. А. П. Несенчука, В. И. Тимошпольского. - Мн.: Выш. шк.,1998.
.
А. П. Несенчук Тепловые расчёты пламенных печей для нагрева и термообработки
металла. - Мн.: Выш. шк., 1974.
.
А. П. Несенчук, В. Г. Лисиенко, В. И. Тимошпольский Высокотемпературные
теплотехнологические процессы и установки: Учеб. пособие. - Мн.: Выш. шк.,
1988.
. О.П.
Королев, В.Н.Радкевич, В.Н. Сацукевич Электроснабжение промышленных
предприятий: Учебно - метод. Пособие по курсовому и дипломному проектированию.
- Мн.: БГПА, 1998.
. Справочник
по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей/ Под ред.
Я.М. Большама и др. - М.: Энергия, 1974.
.
В. Н. Романюк, В. Н. Радкевич, Я. Н. Ковалев Основы эффективного
энергоиспользования на производственных предприятиях дорожной отрасли Мн.: УП
«Технопринт», 2001.
.
Методические указания по организационно-экономическому разделу дипломного
проекта для студентов специальности «Промышленная теплоэнергетика». Мн., 1998.
.
М.Н. Синягин Система планово-предупредительного ремонта оборудования и сетей
промышленной энергетики. М.: Энергоиздат, 1981.
.
В. Г. Лисиенко, Н. М. Беляев, А. П. Несенчук Системы производства и
распределения энергоносителей промышленных предприятий: Учеб. пособие. - Мн.:
Выш. шк., 1989.
.
Б. М. Хрусталев, В. А. Седнин, В. Н. Романюк Системы производства и
распределения энергоносителей промышленных предприятий - Мн.: УП “Технопринт”,
2005.
.
В. М. Бродянский Эксергетический метод термодинамического анализа. М.: Энергия,
1973.
.
С. Л. Ривкин, А. А. Александров Теплофизические свойства воды и водяного пара -
М.: Энергия, 1980.
.
Б. С. Иванов Охрана труда в литейном и термическом производств М.:
Машиностроение, 1990.
.
Ф. А. Богданович, Л. П. Филянович, А. М. Лазаренков Пожарная безопасность:
Учеб.-метод. Пособие по курсу “Охрана труда” для студ. Всех спец. - Мн.: БГПА,
1994.