Разработка технологического процесса по использованию отходов лесозаготовок

Разработка технологического процесса по использованию отходов лесозаготовок

Курсовая работа на тему:

"Разработка технологического процесса по использованию отходов лесозаготовок"

Содержание

Исходные данные

Введение

.        Разработка технологического процесса производства древесного угля из отходов лесозаготовок

.1 Определение объемов реальных ресурсов древесных отходов на лесосеке

.2 Выбор технологического процесса и основного оборудования по использованию отходов на лесосеке

.3 Определение сменных объемов переработки отходов по операциям

.4 Определение производительности применяемых машин и оборудования

.5 Определение необходимого числа рабочих и оборудования

.6 Технологическая карта по использованию отходов лесозаготовок

.        Разработка технологического процесса по использованию отходов на НЛС

.1 Определение объемов реальных ресурсов древесных отходов образующихся на лесопромышленном складе

.2 Выбор технологического процесса по использованию древесных отходов образуемых на лесопромышленном складе

.3 Определение годового и сменного объема работ по цеху переработки

.4 Варианты технологического процесса и комплектов оборудования цеха и выбор рационального комплекта по ТЭП

.5 Описание выбранного технологического процесса цеха по производству ТНП

.6 Мероприятия по охране труда и безопасности проекта

Заключение

Список использованной литературы

древесный отходы лесосека технологический

Исходные данные

)        годовой объем, м³ - 28000

)        породный состав - 7С3Б

)        запас леса на 1 га, м ³ - 220

)        вид вывозимой древесины - сортименты

)        средний объем хлыста, м³ - 0,4;

Задание:

) производство древесного угля на лесосеке;

) производство технологической щепы на нижнем складе

Введение

Отходы лесозаготовок можно использовать для получения различных видов продукции. В зависимости от вида используемых отходов и до получаемой готовой продукции существует множество различных технологических процессов. Наиболее распространенными являются: 1) получение технологической, топливной и зеленой щепы из всех видов отходов лесозаготовок; 2) производство пиломатериалов из тонкомерных и дровяных деревьев, обломков стволов; 3) производство товаров народного потребления и промышленного назначения из всех видов отходов; 4) получение сырья для канифольно-экстракционных и смолоскипидарных производств из пнево-корневой древесины; 5) производство древесного угля из всех видов отходов; 6) производство эфирных масел, хвойного экстракта, хлорофилло-каротиновой пасты и кормов из древесной зелени.

В зависимости от объемов реальных отходов, степени дефицита в лесных ресурсах, наличия спроса и производственных мощностей по получению конечной продукции, технологической доступности ресурсов отходов на операциях их сбора, пакетирования и приведения в вид кондиционного полуфабриката, транспортной доступности ресурсов отходов как объекта перевозок от производителей к потребителям на данном лесозаготовительном предприятии выбирается технологический процесс по использованию отходов лесозаготовок.

1.      Разработка технологического процесса производства древесного угля из отходов лесозаготовок

1.1 Определение объемов реальных ресурсов древесных отходов на лесосеке

На лесосеке образуются следующие виды отходов:

)        пневокорневая древесина

пни (2- 3%)

28000 * 0,03 = 840 м³

- корни (от породного состава) 7С3Б

19600 * 0,115 = 2254 м³ сосна,

* 0,13 = 1092 м³ береза.

2)      сучья, ветви, вершинки

19600 * 0,11 = 2156 м³

8400 * 0,06 = 504 м³

Складываются в кучи и остается на лесосеке на перегнивание.

)        обломки стволов (6%)

28000 * 0,06 = 1680 м³

Используют для производства древесного угля.

)        тонкомерные деревья (5%)

28000 * 0,05 = 1400 м³

Тонкомерные деревья используют для производства древесного угля.

∑ _{отходов на пр-во древ.угля} = пни + обломки стволов + тонкомерн.деревья =

+1680 +1400 = 3920 м³

 =

В составе отводимого в рубку лесосечного фонда отходы лесозаготовок составляют 14 %.

.2 Выбор технологического процесса и основного оборудования по использованию отходов на лесосеке

Последовательность основных технологических операций, необходимое оборудование и машины на лесосеке сведем в блок-схему

Техническая характеристика машины ЛТ-168

Базовый трактор - трелевочный трактор ТБ-1

Мощность двигателя, кВт - 58,8

Объем кузова полуприцепа, м³ - 23

Масса перевозимого груза, кг:

номинальная - 5000

максимальная - 10000

Колея, мм:

трактора - 1690

полуприцепа - 1775

Рис.1. Блок-схема технологических операции и оборудования.

Дорожный просвет, мм:

под трактором - 550

под тележкой полуприцепа - 750

Скорость движения машины с грузом, км/ч - 2,89…12,8

Погрузочное оборудование - неполноповоротный манипулятор с грейферным захватом

Грузоподъемность манипулятора на максимальном вылете, кг - 800

Максимальный вылет манипулятора, м - 5,75

Поворот манипулятора в горизонтальной плоскости, град. - 173

Максимальное раскрытие челюстей грейфера, мм - 1010

Угол поворота челюстей грейфера в горизонтальной плоскости, град - 220

Полуприцеп - одноосный тракторный со специальным кузовом, безрессорный

Соединение полуприцепа с трактором - при помощи седельно-сцепного устройства

Размеры кузова (высота по боковым бортам), мм - 6550х2540х1400

Погрузочная высота, мм - 1350

Габаритные размеры машины (высота по гидроманипулятору), мм - 10150х2540х5100

Масса, кг:

машины - 12850

полуприцепа - 2750

Контейнерный автопоезд ТМ-12

Базовый автомобиль - тягач на базе МАЗ-509А

Номинальная мощность двигателя, кВт - 132,3

Грузоподъемность автопоезда, кг - 13000

Нагрузка на седельно-сцепное устройство, кН - 63

Колея, мм:

передних колес - 1950

задних колес (между серединами сдвоенных колес) - 1900

Максимальная скорость, км/ч - 60

Габаритные размеры автопоезда, мм:

длина - 14300

ширина (по автомобилю) - 2600

высота - 3650

Масса автопоезда, кг:

без груза - 17000

с грузом - 30000

Распределение массы автопоезда с полной нагрузкой на ось, кг:

переднюю - 4900

заднюю - 9650

Полуприцеп - двухосный седельного типа гидрофицированный

Лебедка для натаскивающего контейнера - КрАЗ-214

Привод лебедки - гидромотор МНА 63/200 (МН 250/100)

Диаметр каната, мм - 19,5

Длина каната, м - 15

Усилие гидроцилиндра подъема контейнера, кН - 200

Давление в гидросистеме, Мпа - 10

Масса полуприцепа, кг - 6000

Масса, передаваемая тележкой полуприцепа на дорогу, кг - 15500

Контейнер - открытый кузов с гладкими бортами

Грузоподъемность, кг - 13000

Угол опрокидывания при разгрузке, град - 60

Необходимое максимальное усилие при погрузке груженого контейнера, кН - 100

Габаритные размеры, мм - 9300х2500х1900

Масса, кг - 2800

Технические характеристики УВП-5Б

Производительность за цикл, кг1000

Полезная вместимость камеры пиролиза, м312,6

Продолжительность цикла (не более), час50

Расход сырья на тонну угля (не более), м3 9,5

Расход дров на тонну угля (не более), м32,6

Габаритные размеры, мм

длина7250

ширина2800

высота5600

Масса, кг6300

1.3 Определение сменных объемов переработки отходов по операциям

Таблица 1 Объемы работ, выход готовой продукции и отходов в цехе переработки

.4 Определение производительности применяемых машин и оборудования

Общей операцией для всех технологических процессов является транспортировка отходов (полуфабрикатов, готовой продукции). Производительность транспортных средств рассчитывается по формуле:

где Т_см - продолжительность смены, с;  t_пз - подготовительно - заключительное время, с;

V_к - вместимость кузова агрегата, м³;

φ - коэффициент загрузки машины, φ = 0,8 - 0,85;

К_п - коэффициент полнодревесности: для щепы К_п = 0,38; для отходов (сортиментов)

К_п = 0,6;

t_ц - продолжительность цикла, с;

t_ц = t_п+ t_пер+ t_р.х+ t_х.х+ t_р

где t_п - продолжительность погрузки, с;

t_п = V_к/П_погр,

t_пер =

где V_П - объем отходов, взятых с одной стоянки (поленницы), V_П = 1,3 - 1,9 м³;

l_n - расстояние между стоянками (поленницами при ручном окучивании можно принимать l_n = 40 м);

t_р.х, t_х.х - время рабочего и холостого ходов машины, с,

t_р.х+ t_х.х = l*(1/V_II+1/V_III),

где V_I, V_II, V_III - скорости движения тракторов соответственно на первой, второй и третьей передачах, м/с; V_II = 1,1, V_III = 1,4.

l - среднее расстояние транспортировки отходов: принимается согласно схеме разработки лесосеки, м;

t_р - время разгрузки, для ЛТ-168 t_р = t_n

ЛТ - 168

Т_см = 25200 с.

t_п.з = 30 мин. = 1800 с.

V_к = 23 м³

к_п = 0,6

φ = 0,8

t_п = 23/0,1 = 230 с

t_пер =  = 681,48 с

t_р.х+ t_х.х = 300·(1/1,1+1/1,4) = 486 с

t_р = 230

t_ц = 230 + 681,48 + 486 + 230 = 1627 с

П_см =  = 159 м³/см

ТМ-12

V_к = 40 м³

К_п = 0,6

φ = 0,8

t_р.х+ t_х.х = 30000·(1/8,3+1/11,1) = 6300 с

t_ц = 360 + 6300 + 60 = 6720 с

П_см =  = 67 м³/см

1.5 Определение необходимого числа рабочих и оборудования

Таблица 2 Ведомость потребного оборудования для использования отходов лесозаготовок

Таблица 3 Ведомость потребного числа рабочих

1.6 Технологическая карта по использованию отходов лесозаготовок

1)   Схема разработки лесосеки

Рис. 1. Технологическая схема освоения лесосечных отходов

) Характеристика лесосек:

По запасу леса на гектар (q) и эксплуатационной площади (S_э) определяется количество лесосек (п_л), разрабатываемых в течение года:

n_л =  =  = 21 лесосек

где Q_год - годовой объем лесозаготовок, м³

q - запас леса на 1 га, м³;

S_э - эксплуатационная площадь, га.

) Объемы реальных ресурсов древесных отходов (V_отх.i), образуемых на одной лесосеке, по их видам:

V_отх.i = V_{год.отх.i} / п_л

пни V_отх. = 840/21 = 40 м³

корни V_отх. = 3346/21 = 159,33 м³

сучья и ветви V_отх. = 2660/21 = 126,67 м³

обломки стволов V_отх. = 1680/21 = 80 м³

тонкомерная древесина V_отх. = 1400/21 = 66,67 м³

На лесосеке бригада рабочих производит сбор и окучивание обломков стволов и тонкомерной древесины. Далее окученное сырье погружают и транспортируют на верхний склад ЛТ-168. Вывозка отходов на нижний склад осуществляется автопоездом со съемным контейнером ТМ-12. На нижнем складе раскряжевщик с помощью бензомоторной пилы Husqvarna-252 разделывает сырье на чураки. Колун марки КЦ-8 раскалывает чураки на части, которые подаются в углевыжигательные печи УВП-5Б.

4) Показатели работы:

- сменное задание бригады - 20 м³

число бригад - 1 комплексная бригада

состав бригады: раскряжевщик - 2 чел.; сучкоруб - 2 чел.; оператор - 1 чел.; водитель - 1 чел.; станочник - 1 чел.; углежжег - 3 чел.

число машин и механизмов: погрузочно-транспортная машина ЛТ-168 - 1 шт.; погрузочно-транспортная машина ТМ-12 - 1 шт.; БП Husqvarna-252 - 1 шт.; колун КЦ-7 - 1шт.; углевыжигательная печь УВП-5Б - 2 шт.

2.      Разработка технологического процесса по использованию отходов на НЛС

2.1 Определение объемов реальных ресурсов древесных отходов образующихся на лесопромышленном складе

При годовом объеме лесозаготовок Q_год = 28000 м³ и породном составе 7С3Б объем отходов на нижнем складе в зависимости от класса товарности (II) составит:

сосна - 19600 * 0,17 = 3332 м³

береза - 8400 * 0,60 = 5040 м³

∑ = 3332 + 5040 = 8372 м³

Отходы лесопиления:

пиловочник

*0,3 = 8400 м³

кусковые отходы

* 0,18 = 1512 м³

опилки

* 0,11 = 924 м³

Низкокачественную древесину используют для переработки на ТНП, поэтому далее рассмотрим вопрос проектирования цеха по производству ТНП. Оставшаяся низкокачественная древесина используется для продажи населению в качестве дров. Опилки используются в котельной для отопления сушильных камер.

.2 Выбор технологического процесса по использованию древесных отходов образуемых на лесопромышленном складе

2.3 Определение годового и сменного объема работ по цеху переработки

Таблица 4

2.4 Варианты технологического процесса и комплектов оборудования цеха. Выбор рационального комплекта по ТЭП

Таблица 5 Варианты комплектов оборудования для цеха ТНП

Таблица 6 Расчеты потребности в оборудовании и рабочей силе

Таблица 7 Расчеты установленной мощности и массы оборудования

В связи с нестабильностью цен и сложностью определения капитальных вложений и эксплуатационных затрат воспользуемся совокупностью дополнительных критериев.

1)    Комплексная выработка

К_в =  ,

где Q_год - годовой объем лесозаготовок, м³;

n_р - количество рабочих, чел.

)      Энергоемкость

Э_е =  ,

где N - общая мощность оборудования, кВт;

Т_см - время смены, ч;

Q_см - сменный объем, м³.

)      Энерговооруженность труда

Э_в =

4)    Металлоемкость

М_е =  ,

где М - общая масса оборудования, т.

5)   Степень механизации труда

С_м =  ,

где n_р.м. - количество рабочих занятых механизированным трудом, чел.

Таблица 8 Показатели эффективности работы цеха по производству

Проанализировав результаты расчетов, выбираем I проектируемый вариант. Так как по показателям комплексной выработки, энергоемкости, металлоемкости и степени механизации труда, кроме энерговооруженности является самым наилучшим.

.5 Описание выбранного технологического процесса цеха по производству ТНП

Технологический процесс изготовления продукции в цехе ТНП мощностью 7 тыс. м3 сырья в год, перерабатывающем древесину твердолиственных пород, осуществляется на трех участках: лесопильно-раскроечном, изготовлении держаков и изготовления ручек к инструментам (рис.3).

Рис. 3 Технологическая схема производства товаров народного потребления: 7, 6- узкоколейные пути; 2-лесорама РК; 3,4-круглопильные станки ЦДК-4; 5-кран-балка; 7,27- торцовочные станки ЦМЭ-3; 8,75-круглопалочные станки КПА-50; 9, 77-фрезерные станки; 70-ленточно-шлифовальный станок; 71,13,20,22-ленточные транспортеры; 72-лакировочное отделение; 74,75,76,79-токарные станки TC-15; 23-круглопильный станок Ц-5К; 24-круглопильный станок Ц-6; 25-торцовочный станок ЦКБ-40; 26-сбрасыватель бревен СБР-4-2; 27-продольный транспортер БА-3; 28-поперчный цепной транспортер.

Лесопильно-раскроечный участок. Рассортированные по диаметрам бревна и чураки продольным лесотранспортером 27 подают в цех, где они сбрасываются на буферную площадку лесорамы РК 2. Выпиленные на лесораме брусья и горбыль попе­ речным цепным транспортером 28 подают на стол торцовочного станка ЦКБ-40 25. На этом станке производят поперечный рас­ крой пиломатериалов на заготовки по длине изготовляемых дета­ лей или кратные им. Заготовки, выпиленные из бруса, укладывают в контейнеры и кран-балкой 5 подают к станкам ЦЦК-4 3, 4, где их раскраивают на бруски или дощечки. Заготовки из горбы­ ля, выпиленные на станке ЦКБ-40, брусуют на станке Ц-6 24 и здесь же раскраивают на дощечки, которые торцуют потом на станке Ц-5К 23. Готовую продукцию и заготовки, требующие сушки, укладывают на вагонетку и подают на склад или в сушильные камеры.

Участок изготовления черенков для лопат. Высушенные заготовки подают на участок вагонеткой в контейнерах. Кран- балкой 5 контейнер устанавливают на рабочем месте торцовочного станка 7. Здесь заготовки раскраивают по длине и укладывают на подстопное место круглопалочных станков 8 и 18. Концы черенка заделывают на фрезерных головках специальной конструкции 9 и 77, после чего черенок шлифуют на шлифовальном станке 10 и транспортером 11 подают в лакировочное отделение.

Участок изготовления ручек к инструментам. Контейнер с высушенными заготовками устанавливают на рабочем месте станка ЦМЭ-3 21. Здесь заготовки раскраивают по длине и транспортером 13 подают к токарным станкам 14, 15, 16, 19. Лен­ точным транспортером 11 ручки подают в лакировочное отделение. Готовую продукцию, уложенную в контейнеры, вывозят на склад вагонеткой по узкоколейному пути 6. Здесь ее разгружают и укладывают с помощью кран-балки, которая используется так­ же при разгрузке продукции на автотранспорт. Кусковые отходы удаляются из цеха ленточными транспортерами 22, 20 и погружаются на автомобильный или тракторный прицеп. Опилки и стружка удаляются пневмотранспортером.

Техническая характеристика лесотранспортера БА- 3

Характеристика подаваемого сырья:

диаметр, max, мм- 600

длина, max, мм- 7500

Скорость движения цепи, м/с- 0,6

Суммарная мощность эл/двигателей, кВт- 11

Габаритные размеры, мм- 50400х2126х133

Масса, кг- 2142

Торцовочный станок ЦКБ- 40

Наибольшая ширина обрабатываемого материала, мм- 400

Наибольшая толщина обрабатываемого материала, мм- 150

Скорость резания, м/с- 68

Наиб. число двойных ходов пилы в минуту- 45

Диаметр устанавливаемых пил, мм- 630

Мощность, кВт- 9,7

Кол-во электродвигателей, шт- 2

Габарит, мм- 1300х1120х1180

Масса, кг- 750

Многопильный станок ЦДК- 4

Размеры заготовок, мм:

наименьшая длина- 250

наибольшая толщина- 100

ширина- 400

Диаметр пилы, мм- 250- 400

Число пил- 1

Частота вращения пилы, об/мин- 3000

Скорость подачи, м/мин- 15; 22; 30; 45

Мощность электродвигателя, кВт:

рабочих органов- 10

механизмов подачи- 1,3; 2; 2,5; 3,4

Габаритные размеры, мм:

длина- 2000

ширина- 1670

высота- 1600

Масса, кг- 1750

Круглопильный станок Ц 6-2

Наибольшая ширина распиливаемого материала, мм - 600

Наибольшая толщина обрабатываемого материала, мм - 150

Размеры основного стола, мм - 1180х940

Размер торцовочной каретки, мм - 680х510

Ход торцовочной каретки, мм - 1100

Диаметр пилы, мм - 450х50

Наибольший подъем пилы, мм - 100

Частота вращения пилы, об/мин - 2860

Мощность электродвигателя, кВт - 4,0

Габариты, мм - 1790х1900х1240

Масса, кг - 650

Число обслуживающих рабочих, чел - 1

Часовая производительность по сырью, м³/ч - 3,75

Круглопильный станок Ц- 5К

Макс. толщина, мм- 120

Макс. ширина, мм- 600

Макс. ширина отпиливаемой заготовки, мм- 600

Диаметр наружный/посад. пил, мм- 400/32(50)

Рабочая поверхность стола:

длина, мм- 1100

ширина, мм- 1700

Показатели рабочих органов:

угол наклона пилы, град -

угол поворота заготовки, град- 45

Частота вращения пилы, об/мин- 4300

Ход каретки, мм- 1100

Мощность электродвигателя, кВт- 7

Габариты, мм- 1700х1300х1200

Масса станка, кг 700

Торцовочный станок ЦМЭ- 3А

Высота пропила, мм- 120

Размеры обрабатываемого материала, мм- 50-400

Число двойных ходов в минуту- 45

Скорость подачи, м/мин: 0,1-25

Частота вращения пильного вала, мин ^-1 - 3000

Диаметр пилы, мм- 500

Мощность электродвигателей, кВт- 4

Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм- 1250 х 800 х 1610

Масса, кг- 960

Круглопалочный станок КПА 50-2

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм - 8…50

Длина детали, мм - 450

Мощность, кВт - 8,6

Расчетная производительность, м3/ч - 0,24

Масса, кг - 850

Число обслуживающих рабочих, чел - 1

Фрезерный станок ФС- 1

Толщина обрабатываемого материала, мм- 100; 160

Мощность, кВт- 4,7; 5/5

Расчетная производительность, м³/ч- 1- 3

Количество обслуживающих рабочих, чел- 1

Масса, кг- 840

Шлифовальный станок PRO- 800

Размеры обрабатываемых деталей, мм:

ширина- 800

толщина- 100

длина- неограничена

Скорость подачи (бесступенчатая), м/мин: 2 - 12

Количество шпинделей на шлифовальной головке, шт- 4(8)

Длина вала шпинделя, мм- 290

Диаметр инструмента, наибольший, мм- 350

Частота вращения шлифовальной головки, (бесступенчатая), об/ мин: 2 - 12

Частота вращения шпинделей, (бесступенчатая), об/мин: 0 - 750

Диаметр патрубка удаления отходов, мм- 4х150

Установленная мощность, кВт- 14

Расход воздуха системы удаления отходов, м³/ч- 2000

Габаритные размеры, мм:

длина- 2050

ширина- 1600

высота- 2000

Масса, кг- 1800

Заключение

Обеспечение нормальных условий труда на рабочих местах способствует улучшению качества работ и повышению производительности труда исполнителей. Условия труда на участке определяются такими факторами, как температура, влажность, запыленность и скорость движения воздуха, шум, вибрация, освещенность, монотонность, цветовое оформление, режим труда и отдыха.

Для поддержания на рабочих местах оптимальных показателей условий труда необходимо осуществлять следующие мероприятия: поддерживать температуру воздуха в производственных помещениях с помощью вентиляционных и отопительных систем; в местах проемов для транспортеров должны быть предусмотрены тамбуры, а сами проемы закрываться шарнирно подвешенными щитками, тепловыми завесами и другими средствами. В летний период при работе в условиях повышенных температур для предупреждения потери влаги организмом работающих необходимо установить рациональный питьевой режим. Питьевую воду желательно газировать с добавлением поваренной соли от 0,2% до 0,5%.

Для уменьшения запыленности воздуха следует систематически убирать помещение цеха, совершенствовать местные отсосы, применять пневматические устройства для улавливания пыли, совершенствовать вентиляцию, систематически поддерживать чистоту на рабочих местах, производить влажную уборку.

Снижение шума в источниках его образования достигается своевременным и качественным ремонтом оборудования и транспортных средств, своевременной смазкой движущихся частей, уравновешиванием вращающихся деталей, установкой специальных кожухов со звукопоглощающими материалами, а также проведением других мероприятий.

Против вредного действия вибрации на организм человека применяют следующие предохранительные меры: покрывают пол специальными ковриками или матами, предотвращающими распространение вибрации; применяют специальную обувь с вибрационной стелькой; усиливают фундаменты, на которых установлено оборудование, и уравновешивают движущиеся части оборудования.

Список использованной литературы

1.      Захаренко Г.П. Комплексное использование древесины: учебное пособие -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. - 104 с.;

.        Захаренко Г.П., Царев Е.М. Производство товаров народного потребления: учебное пособие - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2011. - 288 с.