Автоматизация туннельной печи обжига кирпича
Обновлено: 23.04.2024
В зоне охлаждения осуществляется остывание изделия. Зона оборудована системами отбора горячего воздуха на сушилки. Воздух для охлаждения изделий и транспортирующих средств нагнетается в печь тремя осевыми вентиляторами у места выхода вагонеток.
В режиме нормальной эксплуатации вагонетки с изделиями сначала подогревается продуктами горения, отходящими из зоны обжига, затем проходят зону обжига, где подвергаются воздействию высоких температур, после чего поступают в зону охлаждения. Режимом нормальной эксплуатации считается режим, при котором соблюдается технологический режим работы печи (температурная и аэродинамическая кривая) и функционирует все предусмотренное технологическим регламентом технологическое оборудование.
Туннельная печь переходит в режимы работы с нарушением нормальной эксплуатации при следующих ситуациях:
– сбои в энергосистеме;
– аварийные отключения основного и вспомогательного оборудования;
– аварийные нарушения технологического процесса (достижение критического значения температуры на какой-либо позиции, погасание горелок на позициях 8…15);
– ошибочные действия оперативного персонала в процессе управления и другие подобные события.
В режиме с нарушением нормальной эксплуатации керамические изделия обрабатываются по алгоритмам, предотвращающим развитие аварии.
2. Выбор параметров технологического процесса, подлежащих контролю и регулированию
Автоматизированная система предназначена для управления технологическим процессом туннельной одноканальной печи обжига кирпича в соответствии с технологическим регламентом, основными операциями которого являются предварительный нагрев, обжиг, охлаждение.
Автоматизированная система выполняет следующие функции:
- поддержание ручного и автоматического режима работы оборудования;
- ввод параметров технологического процесса, данных оператора и оборудования;
- контроль исходного состояния технологического оборудования;
- контроль и управление работой технологического оборудования во всех режимах;
- автоматический контроль следующих параметров:
- температура в канале печи;
- давление дымовых газов в канале печи;
- давление воздуха после вентиляторов;
- давление воздуха на горение после исполнительных механизмов (ИМ);
- разрежение перед дымососом;
- разрежение в канале печи;
- величина тока электродвигателей вентилятора отбора воздуха на сушила;
- величина тока электродвигателя дымососа;
- частота питающего напряжения электродвигателей вентилятора отбора воздуха на сушила;
- частота питающего напряжения электродвигателя дымососа;
- учет потребляемой электроэнергии;
- положение исполнительных механизмов;
- автоматическое управление и регулирование следующих параметров:
- температура в канале;
- давление воздуха в канале печи;
- разряжение в канале печи (позиция 14);
- три уровня доступа к программируемым параметрам (характеристикам): оператора, технолога и администратора;
- формирование световой и звуковой сигнализации при возникновении аварийных ситуаций;
Автоматизированная система должна обеспечивать:
- возможность формирования и корректировки графиков аэродинамической кривой, как до начало процесса, так и во время процесса;
- возможность задавать аэродинамическую кривую и автоматически поддерживать заданные параметры давления воздуха и разряжения с помощью частотных преобразователей электродвигателей вентилятора отбора воздуха на сушила и дымососа;
- формирование режимов обжига кирпича (рецептов) в зависимости от типа кирпича;
- автоматический учет расхода газа;
- формирование и хранение в архиве паспортов на изготовленную продукцию, в которых должна фиксироваться вся служебная информация;
- контроль действий операторов с возможностью последующего анализа
3. Разработка функциональной схемы автоматизации.
Определим требования к выбору технических средств контроля и регулирования:
Тепловой баланс и контроль туннельной печи, автоматизация работы. Процессы, происходящие при обжиге изделий из легкоплавких глин. Расчет процесса сушки кирпича-сырца и тепловой баланс сушилки. Себестоимость производства кирпича по статьям калькуляции.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.11.2010 |
| Размер файла | 1020,3 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту на тему:
Дипломный проект выполнен применительно к условиям ООИ «Взаимопомощь», ранее именуемый «Ивановский завод керамических изделий».
В дипломном проекте проведен расчет туннельной печи, включающий в себя: тепловой баланс печи, расчет горения топлива, расчет продолжительности обжига кирпича, выбор горелочных устройств, подбор вентиляторов. Также был проведен расчет камерного сушила для сушки кирпича-сырца.
Была разработана методика расчета внешнего теплообмена в щелевой электрической печи на основе метода ЗУП (зональный с условными поверхностями).
Разработана схема автоматизации туннельной печи. Выявлены вредные и опасные факторы, возникающие при эксплуатации туннельной печи, разработаны мероприятия по предупреждению и снижению воздействия их на обслуживающий персонал.
1. ОПИСАНИЕ ТЕПЛОТЕХНОЛОГИИ СУШКИ И ОБЖИГА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
1.1 Сушка керамических изделий
1.1.1 Значение сушки изделий и материалов
Для каждого материала и изделия устанавливается определенный режим сушки, то есть допустимая интенсивность сушки, температура материала, температура и относительная влажность сушильного агента и теплоносителя, скорость его движения у материала и изменение указанных параметров в различные периоды процесса сушки. Сушить песок можно при любых температурах и скоростях удаления влаги. Сушить комовую глину и топливо можно при любых скоростях удаления влаги, но температура нагрева этих материалов ограничивается. Так, глина при температуре выше 400°С теряет пластичность, а в топливе выше 150-200°С начинается возгонка горючих продуктов. Растрескивание глины при сушке, вследствие усадки и возникающих усадочных напряжений, ускоряет выделение влаги. Сушка керамических изделий требует определенного режима, как в отношении допускаемых безопасных скоростей сушки, так и температуры нагрева изделий.
Таким образом, теория сушки должна рассматривать не только вопросы статики сушки - материальный и тепловой балансы сушки, миграцию влаги в материале, законы тепло- и массообмена в зависимости от связи влаги с материалом, но и поведение изделий при сушки, связанное с усадочными напряжениями и максимально допускаемыми скоростями сушки. Только лишь это комплексное рассмотрение вопросов теории сушки позволит устанавливать оптимальные режимы сушки, при которых изделия будут высыхать в кратчайшие сроки и иметь высокое качество.
1.1.2 Процесс сушки керамических изделийСушкой называется процесс удаления из твердых материалов содержащейся в ней влаги за счет ее испарения и удаления образовавшихся паров с поверхности тела в окружающую среду. Для этого к влажному телу, то есть кирпичу сырцу, необходим подвод тепла при условии, что давление водяных паров у поверхности тела больше давления водяных паров в окружающей среде. Процесс сушки сопровождается изменением веса материала во времени вследствие удаления из него влаги. Зная начальную влажность и вес материала, можно выразить графически изменение влажности по времени щ = f(), то есть построить кривую сушки, изображенную на рис. 1.1 (кривая 1). По кривой сушки можно построить кривую изменения влажности материала в единицу времени, то есть кривую скорости сушки m (кривая 2).
При сушке керамических материалов влага испаряется в основном с поверхности, а поэтому концентрация влаги в середине материала остается большей, чем у его поверхности. Вследствие возникновения перепада (градиента) влажности или концентрации влаги она перемещается из места с большей концентрацией к месту с меньшей концентрацией, то есть из середины тела к поверхности его.
Механизм и скорость перемещения влаги зависят от ряда факторов: формы связи влаги с материалом, его строения, температуры и влажности, а также пористости материала и других его свойств. Экспериментально установлено, что чем выше температура, влажность тела и давление пара внутри него, тем скорость сушки больше.
Процесс сушки керамических изделий можно разделить на следующие периоды.
Период прогрева. Материал, будучи помещен в пространство с повышенной температурой, прогревается. В конце этого периода (точка А на рис. 1.1) устанавливается постоянная температура поверхности и тепловое равновесие между количеством тепла, воспринимаемым изделием, и расходом тепла на испарение влаги. После этого наступает период постоянной скорости сушки.
Рис. 1.1. Схема изменения во времени влажности 1, скорости сушки 2 и температуры 3 материала
I - период прогрева; II- период постоянной скорости сушки; III- период падающей скорости сушки;
IV - период равновесного состояния; V - период влажного состояния; VI - период гигроскопического состояния материала
Период постоянной скорости сушки. В этот период скорость сушки постоянна и численно равна скорости испарения влаги с открытой поверхности. Следовательно, происходит испарение свободной влаги с поверхности материала, и поверхность в течение этого времени остается влажной за счет поступления влаги из внутренних слоев изделий. Температура поверхности материала , равная приблизительно температуре мокрого термометра, остается неизменной в течение всего периода (кривая 3 на рис. 1.1). Давление паров над поверхностью материала равно парциальному давлению насыщенных водяных паров при температуре поверхности и не зависит от влажности материала.
Указанный период является наиболее ответственным и опасным, так как в течение его происходит усадка материала, порождающая усадочные напряжения. Скорость остается постоянной до тех пор, пока среднее содержание влаги в изделии не понизится до критического (точка К1 на рис. 1.1), а на поверхности изделия не станет равным гигроскопической влажности . С этого момента начинается период падающей скорости сушки. Однако в действительных условиях он может начаться и тогда, когда вследствие неодинаковых условий испарения влаги со всей поверхности влажность отдельных участков достигает влажности ниже гигроскопической, в то время как другие участки имеют влажность ниже гигроскопической. Следовательно, более правильно переход от периода постоянной к периоду падающей скорости сушки характеризовать точкой на кривой сушки отвечающей , то есть критической влажности.
Гигроскопическую влажность тело приобретает, если его поместить на длительный срок в среду с относительной влажностью ц = 100 % при данной температуре. Гигроскопическая влажность зависит только от свойств материала и уменьшается при повышении температуры его нагрева. Такую влажность имеет тонкий поверхностный слой изделия в конце периода постоянной скорости сушки.
Критическая влажность представляет собой среднюю по всему изделию влажность, которая зависит от режима сушки, толщины изделия и коэффициента влагопроводности. При достижении изделием влажности усадка поверхностных слоев прекращается, и дальнейшая сушка вызывает лишь увеличение пористости изделия.
Период падающей скорости сушки характеризуется тем, что с уменьшением влажности изделия сушка постепенно замедляется. Уменьшение интенсивности испарения вызывает уменьшение расхода тепла на испарение влаги, что при прочих постоянных условиях приводит к увеличению средней температуры изделия и уменьшению температурной разности между сушильным агентом и поверхностью материала.
Уменьшение скорости сушки обуславливается тем, что парциальное давление водяных паров над поверхностью материала падает и становится меньше парциального давления насыщенных паров при температуре поверхности, являясь функцией температуры и влажности поверхности изделия, то есть .
По линии на I-d- диаграмме и кривым равновесной влажности данного материала можно определить численные значения парциального давления пара над материалом в зависимости от температуры и влажности поверхности материала. При достижении поверхностью материала равновесной влажности скорость сушки становится равной нулю, то есть удаление влаги из материала прекращается. Величина равновесной влажности зависит от свойств материала и параметров окружающей среды, то есть от ее температуры и влажности.
1.1.3 Требования, предъявляемые к сушилкам
Сушка изделий производится в специальных устройствах - сушилках. Сушилка должна обеспечивать максимальную скорость сушки материала при соблюдении его высокого качества, минимальный расход тепла и электроэнергии на 1 кг испаряемой влаги, равномерность сушки по всему объему сушилки; должна обладать возможно большей напряженностью объема по влаге (количеством испаряемой влаги на 1 м 3 объема сушилки), легкостью регулирования параметров сушильного агента; должна быть оснащена механизмами для загрузки, выгрузки и перемещения материала; должна быть снабжена приборами теплового контроля (КИП) и автоматикой и удовлетворять санитарным нормам.
Одним из основных требований, предъявляемых к сушилкам, является равномерность сушки изделий по всему объему сушильного пространства. Степень неравномерности высушенных изделий, расположенных в различных местах сушильной камеры (камерные сушилки) или вагонетки (туннельные сушилки), и определяется коэффициентом неравномерности сушки , который выражает отношение конечных влажностей двух (или нескольких) высушенных изделий, расположенных в различных местах сушилки или вагонетки: изделий с наибольшей конечной влажностью к изделиям с наименьшей влажностью ; при этом начальная влажность этих изделий принимается одинаковой
Обычно и с увеличением неравномерности сушки возрастает; при теоретически равномерной сушке .
Коэффициент неравномерности сушки является важной характеристикой сушилок, так как служит мерилом совершенства их с точки зрения движения и распределения газовых потоков, влияет на длительность сушки и характеризует однородность (по влагосодержанию) изделий.
На ООИ «Взаимопомощь» для сушки красного кирпича применяют камерные сушилки системы Росстромпроекта. Блок состоит из 30 камер с размерами: длина 17,8 м, ширина 1,4 м, высота 3,0 м. У пода камеры расположены каналы, подающие и отводящие газы. Сушильный агент поступает в два распределительных приточных канала 1 и оттуда фонтанирует в сушильную камеру через отверстия в плитах перекрывающих эти каналы. Отработанные (насыщенные влагой) газы удаляются из сушилки отводящим каналом 2 через отверстия, расположенные в своде этого канала.
Сушилка работает с принудительной подачей воздуха от вентилятора, создается зональная циркуляция воздуха по вертикали и температура между верхом и низом выравнивается, что приводит к равномерной сушке изделий по высоте камеры.
Сырец укладывается на рамы, которые устанавливают на специальные выступы в стенах камеры. В одной камере размещают 50 вагонеток, одна вагонетка состоит из 10 полок, на каждой полке 12 кирпичей.
2. ОБЖИГ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
2.1 Процессы, происходящие при обжиге изделий из легкоплавких глин
На поведение керамических изделий в процессе обжига влияют термические свойства глин, из которых они изготовлены.
Главнейшими термическими свойствами легкоплавких глин являются огнеупорность, огневая усадка, интервал спекания, интервал обжига, теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и прочность в горячем состоянии.
При обжиге легкоплавких глин имеют место физико-химические процессы, связанные с фазовыми превращениями, разложением, частичным плавлением, кристаллизацией новообразований и реакциями в твердой фазе.
Указанные процессы происходят в глинообразующих минералах, примесях и добавках и по времени могут накладываться друг на друга.
Общая картина изменений, происходящих в глинистой легкоплавкой массе при ее обжиге, схематически представлена в таблице 1.1 [4]. При быстром нагреве температурные интервалы, указанные в таблице 1.1, сдвигаются в область более высоких температур.
При нагревании изделия значительной толщины в нем возникают существенные температурные перепады, и отдельные слои изделия находятся под воздействием неодинаковых температур.
Таблица 2.1 Процессы, происходящие в отдельных температурных интервалах обжига
Температурные интервалы в 0 С
Превалирующие процессы в данном температурном интервале
Удаление физически связанной адсорбированной влаги и межплоскостной влаги монтмориллонитовых минералов
Разложение гидрогематита с выделением воды цеолитного типа
Интенсивное вскипание остаточной влаги в сырце при быстром его нагреве. Понижение прочности сырца с возможностью возникновения трещин, сопровождающихся «хлопками» в печах
Выгорание гумусовых веществ
Пирогенетическое разложение органических примесей и добавок с выделением горючих веществ
Наиболее интенсивное удаление конституционной воды монтмориллонитовых минералов
Начало образования эвтектических силикатных расплавов, сопровождающееся уплотнением и упрочнением черепка
Распад магниевых карбонатов с выделением углекислого газа
Переход -кварца в -кварц с увеличением в объеме на 0,82%
Реакция между известью и каолинитом с образованием CaOAl2O3 и 2CaOSiO2
Реакция в твердой фазе между SiO2, Al2O3 и СаСО3
Выгорание коксового остатка органических примесей и добавок
Разрушение кристаллической решетки монтмориллонита
Интенсивное разложение кальциевых карбонатов с выделением углекислого газа. При большом содержании карбонатных примесей - заметное повышение пористости черепка с возрастанием температуры обжига
Кристаллизация гематита Fe2O3
Интенсивная усадка и уплотнение черепка за счет накопления жидкой фазы эвтектических силикатных расплавов
Кристаллизация шпинели MgOAl2O3
Начало интенсивного образования муллита
Расплавление пылевидных зерен полевого шпата
Переход -кварца в -кристобалит с увеличением в объеме на 15,4%
Увеличение вязкости при сохранении пиропластичного состояния черепка
Переход из пиропластичного состояния в твердое (хрупкое). Резкие структурные изменения. Возникновение максимальных напряжений с возможностью образования трещин
Переход -2СаОSiO2 с увеличением в объеме на 10%
Переход -кварца в -кварц с увеличением в объеме на 0,82%
Переход -кристобалита в -кристобалит с уменьшением в объеме на 2,8%
Вследствие этого процессы, указанные в табл. 1.1, протекают в обжигаемом изделии не последовательно друг за другом, а одновременно, накладываясь во времени. В восстановительной среде температуры плавления, начала и конца спекания существенно понижаются, иногда на 100-150 0 С; особенно это характерно для глин с большим содержанием железистых окислов. По исследованиям М.Г. Лундиной, трещиностойкость изделий из легкоплавких глин в процессе обжига понижается с увеличением, содержания в глине монтмориллонитовых минералов, глинозема, частиц величиной менее 1 мк (особенно при их количестве более 35-40%) и при повышении числа пластичности более 20.
Коренные изменения в минеральном фазовом составе черепка отмечались лишь при достижении температур 800-900 0 С. Трещинообразование при нагревании наступает лишь в период интенсивной усадки. Обжиг абсолютно сухого сырца до температуры 800 0 С может производиться с интенсивностью до 300 град/ч. Скоростной обжиг возможен при влажности сырца не более 5%. При этом необходимо иметь в виду, что пересушенный сырец является хрупким и его механические повреждения (видимые и невидимые) возможны до обжига при его транспортировании и садке в печь.
К.А. Нохратян и З.А. Смолякова [4], исследуя процесс охлаждения кирпича, установили наличие “опасного” температурного интервала в области 500-600 0 С, вызванного полиморфным превращением кварца. При быстром охлаждении кирпича в указанном интервале температур происходит изменение структуры, сопровождающееся общим разрыхлением черепка, повышением его водопоглащения и снижением прочностных показателей. В связи с этим указанные авторы рекомендуют вести процесс охлаждения по трехступенчатому режиму:
форсированное охлаждение от конечной температуры обжига до 600 0 С;
медленное охлаждение в интервале температур 500-600 0 С;
форсированное охлаждение до температуры выгрузки. Общая длительность может быть при этом значительно снижена по сравнению с одноступенчатым режимом при существенном улучшении качества кирпича.
2.2 Описание конструкции и работы туннельной печи
Для обжига керамического кирпича на ООИ «Взаимопомощь» установлены 2 туннельные печи. Туннельная печь для обжига керамических изделий имеет вагонеточный состав, передвигающийся вдоль туннеля с помощью толкателя. Внутри туннеля проложен рельсовый путь. Каждая вагонетка, пройдя всю длину туннеля, выдается из печи с другого конца при очередном проталкивании. Таким образом, создается непрерывное перемещение вагонеток в печи, постепенный подогрев, обжиг и охлаждение изделий, находящихся на поду вагонетки. Туннельная печь длиной 62 м и шириной 2 м имеет 3 зоны.
Форкамера служит для уменьшения газообмена с окружающей средой при загрузке вагонеток в печь.
Основное назначение зоны подогрева - окончательное удаление влаги из сырца и равномерный прогрев садки до температуры 600 0 С. Подогрев и сушка производятся отходящими из зоны обжига продуктами горения.
В зоне обжига сжигается топливо в специальных горелочных устройствах. Сырец нагревается до температуры 980 0 С, при этом завершаются все процессы, связанные с формированием черепка. Воздух, поступающий для сжигания топлива, предварительно подогревается в зоне охлаждения. Горение топлива происходит в разрывах между садками кирпича на вагонетках. С каждой стороны печи установлено по семь горелок, топливо - природный газ.
В зоне охлаждения происходит остывание кирпича до температуры 300 0 С перед выдачей вагонеток из печи, также происходит отбор нагретого воздуха для подачи его в сушилку. В этой зоне охлаждается также и футеровка вагонеток, нагретая до высоких температур. Изделия и футеровка вагонеток охлаждаются холодным воздухом, подаваемым в печь сверху и сбоку через несколько каналов, расположенных по длине зоны охлаждения ближе к выходному каналу печи.
Печь работает по принципу противотока, то есть газы и воздух движутся навстречу вагонеткам с обжигаемыми изделиями. Движение газовых и воздушных потоков осуществляется системой вентиляторов.
В зоне подогрева предусмотрена установка циркуляционных вентиляторов для интенсивного перемешивания газовых потоков с целью максимального усреднения газовой среды, то есть ликвидации расслоения ее и уменьшения перепада температур по сечению канала. В зоне подогрева также производится отбор дымовых газов.
Печь выполняется из стандартного красного кирпича, зона обжига изнутри футеруется шамотным кирпичом. Свод печи выполняется из красного кирпича и засыпки шлаком.
Тепловой баланс и контроль туннельной печи, автоматизация работы. Процессы, происходящие при обжиге изделий из легкоплавких глин. Расчет процесса сушки кирпича-сырца и тепловой баланс сушилки. Себестоимость производства кирпича по статьям калькуляции.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.11.2010 |
| Размер файла | 1020,3 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Расход окислителя на горение топлива
Теоретически максимально необходимый для полного горения единицы топлива расход воздуха
Действительный расход воздуха:
Продукты горения
Теплота сгорания топлива
кДж/м 3 (н).
Выход продуктов горения
Процентный состав продуктов горения
9). Приводим окончательный вариант итерационного расчета параметров воздуха, необходимых для сушки.
Количество воздуха, подаваемого в сушилку из зоны охлаждения печи, недостаточно для сушки. Поэтому дополнительно используют подтопок. В подтопке установлена горелка для сжигания природного газа. Также в подтопок нагнетается воздух, необходимый для разбавления продуктов горения до нужной температуры. Смесь воздуха и продуктов горения смешивается с горячим воздухом, идущим от печи. Таким образом, обеспечиваются необходимые параметры воздуха для сушки кирпича-сырца (рис.3.2)
Действительный объем воздуха, необходимый для сушки, м 3 /с. Учитывая потери в сушилке (~ 20%) объем воздуха м 3 /с.
Объем смеси от подтопка
м 3 /с, (3.28)
где - объем воздуха, необходимый для сушки, м 3 /с;
- объем воздуха, отбираемый в зоне охлаждения печи, = 3,13 м 3 /с;
м 3 /с.
Объем продуктов горения в подтопке
м 3 /с, (3.29)
где Vпг - выход продуктов горения (из горения топлива в подтопке);
В - расход газа в горелке подтопке, принимаем В = 52 м 3 /ч;
м 3 /с.
Рассчитываем объем воздуха, подаваемого в подтопок по формуле
м 3 /с, (3.30)
м 3 /с
Определим температуру смеси в подтопке из уравнения:
где спг - теплоемкость продуктов горения при tпг = 1500 0 С, спг = 1,587 кДж/кг· 0 С;
св - теплоемкость воздуха при tв = 20 0 С, св = 1,29 кДж/кг· 0 С;
сдг+в - теплоемкость продуктов горения и воздуха, сдг+в = 1,375 кДж/кг· 0 С;
при tпг = 1500 0 С, tв = 20 0 С.
Выразим tдг+в из уравнения (3.31), получим
Аналогично рассчитываем температуру смеси на входе в сушилку.
Таким образом, температура смеси соответствует температуре, необходимой для сушки кирпича.
Рис. 3.2. Схема движения теплоносителей от печи и подтопка к сушилу
Примечание: в скобках указаны параметры теплоносителей, полученные в результате расчетов
5. РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОИЗВОДСТВА КИРПИЧА
Исходные данные взяты из заводской калькуляции за 2001 год.
Расчет себестоимости производства кирпича ведем по статьям калькуляции:
3) топливо на технологические цели;
4) энергия на технологические цели;
5) расходы по оплате труда персонала;
6) цеховые расходы;
7) общезаводские расходы;
8) брак обжига кирпича.
5.1 Затраты на сырье
Сырьем для производства керамического кирпича являются глина, опилки и зола. Поскольку опилки и зола являются вторичным сырьем производства, то расчет ведем только по глине.
где Vгл - нормы глины для производства 1000 штук кирпича, Vгл = 4,62 т;
Цгл - стоимость глины, Цгл = 70 руб/т;
5.2 Затраты на воду
где Vв - количество потребляемой воды, Vв = 0,82 руб/1000 шт;
Цв - стоимость воды, Цв = 10 руб/т.
5.3 Затраты на топливо
где bт - тариф за газ, bт = 750 руб/1000 м 3 ;
В - расход газа на печь, В = 206,6 м 3 /ч;
Рг - годовая производительность печи, Рг = 10 млн.шт;
zч - число часов работы печи в год, zч = 8280 ч.
5.4 Затраты на электроэнергию
где bэ - тариф на электроэнергию, bэ = 1,4 руб/кВт·ч;
Q - потребленное количество энергии, Q = 120 кВт·ч/1000 шт.
5.5 Расходы по оплате труда персонала
Фонд оплаты труда можно рассчитать по следующей формуле:
где ЗПср - средняя заработная плата по цеху производства кирпича,
N - количество рабочих в цеху, N = 94;
Рассмотрим расчет фонда оплаты труда отдельных рабочих на примере лаборанта и обжигальщика. Работа обжигальщиков организуется по трехсменному четырехбригадному графику, поэтому для таких работников предусматриваем резерв, который учитывается при расчете списочного состава.
Для работающих в одну смену резерва не предусматривается.
Расчет фонда оплаты труда лаборанта.
Планируемый к отработке годовой фонд рабочего времени
где - планируемые потери рабочего времени: основной и дополнительные отпуска, отвлечение на выполнение важных общественных и государственных обязанностей, болезни;
Годовой фонд оплаты труда работников, имеющих месячные должностные оклады и работающих в одну смену
где - должностной оклад.
Размер премий принимаем для ИТР 40% от оклада или годового тарифного фонда:
Основная заработная плата
Оплата основных и дополнительных отпусков, дней выполнения государственных обязанностей (дополнительная заработная плата)
Отчисления в социальные фонды:
Фонд оплаты труда
Расчет оплаты труда обжигальщика
Списочное число работников определяем по формуле
где - явочное число рабочих с учетом графика выхода на работу;
- плановый коэффициент использования рабочего времени в зависимости от режима работы.
Планируемый к отработке годовой фонд рабочего времени
где - планируемые потери рабочего времени: основной и дополнительные отпуска, отвлечение на выполнение важных общественных и государственных обязанностей, болезни.
Годовой тарифный фонд рабочих, имеющих часовые тарифные ставки:
где - часовая тарифная ставка, руб./ч.
Размер доплат за работу в ночные смены предприятия принимаем 40% часовой тарифной ставки за каждый час работы в ночное время. ночным считается время с 22 до 6 часов.
Доплата за работу в ночное время:
Доплата за работу в праздники:
где - среднегодовое число праздничных часов, приходящееся на одного работающего,
Размер премий принимаем для рабочих 30% от месячного (годового) тарифного фонда:
Основная заработная плата
Оплата основных и дополнительных отпусков, дней выполнения государственных обязанностей (дополнительная заработная плата)
Отчисления в социальные фонды
Фонд оплаты труда
Цеховые расходы, общезаводские расходы и брак обжига кирпича берем по заводской калькуляции за 2001 год: Ицех = 749,77 руб/1000 шт;
Иобщ = 189,85 руб/1000 шт;
Ибрак = 3,01 руб/1000 шт.
С учетом инфляции получаем:
Себестоимость производства кирпича равна
Структура себестоимости показывает долю каждой из составляющих в общей себестоимости. Оформим ее в виде таблицы 6.1. Издержки производства в таблице 6.1 указаны для двух печей.
Таблица 6.1 Структура себестоимости
1. Издержки производства,
2. Удельные затраты,
Из структуры себестоимости видно, что себестоимость производства кирпича равна 1950,81 руб/1000 шт. и наибольшей составляющей в ней являются цеховые расходы 46,1%.
6. ТЕПЛОВОЙ КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПЕЧИ
6.1 Разработка технического задания
6.1.1 Характеристика объекта управления
Тепловую обработку материалов и изделий необходимо проводить по заданному технологическому режиму, так как его нарушение приводит к браку изделий. Для предупреждения отклонений от установленного режима требуется постоянный контроль за работой печи при помощи различных контрольно-измерительных и регулирующих приборов и устройств.
В данной проекте объектом управления является туннельная печь для обжига керамического кирпича
У каждой печи имеются свои особенности, которыми она отличается от других печей. Печи могут быть различны по конструкции, по виду топлива, по виду обрабатываемого материала. Особенностью туннельной печи является обжиг изделий на вагонетках, которые передвигаются вдоль печного канала с определенной скоростью и проходит по отдельным зонам печи, в зонах - различные температуры. В зоне обжига происходит горение топлива. Основным условием нормального обжига изделий является поддержание установленных температур в зонах обжига. Это условие общее для различных конструкций печей. Следовательно, температура - это наиболее важный контролируемый параметр.
В наиболее ответственных точках рабочего пространства туннельной печи температуры поддерживаются постоянными:
Поддержание контролируемых температур в ответственных точках рабочего пространства печи связана с процессом регулирования других параметров, которые тоже необходимо контролировать.
Контроль и регулирование температур в печи связаны непосредственно с контролем расхода топлива. Для повышения температуры печи необходимо увеличить расход топлива, и соответственно для уменьшения температуры - уменьшить расход топлива, например, изменением положения регулирующего клапана на газопроводе. В этом случае температура печи регулируется по уравнению:
Температура горения топлива и величина тепловыделений зависят в большей степени от других факторов, чем от расхода топлива, например, от количества воздуха, подаваемого для горения и от температуры его подогрева. Расход воздуха при контроле и регулировании температуры в печи - важный параметр. Количество воздуха, подаваемого для горения, зависит от расхода топлива. Для полного горения топлива и получения необходимой температуры горения следует поддерживать постоянным коэффициент избытка воздуха, выбор которого обуславливается эффективностью сжигания топлива в данной печи.
В существующих конструкциях туннельных печей воздух для горения топлива поступает из зоны охлаждения. В зону охлаждения его подают в количестве, значительно превышающем количество, необходимое для горения. Избыток воздуха из зоны охлаждения используют в сушилах или выбрасывают в атмосферу. При этом количество воздуха, подаваемого к горелкам, зависит от общего его количества, подаваемого в печь и от количества, отбираемого из зоны охлаждения. В этом случае для регулирования количества воздуха, подаваемого к горелкам, необходимо стабилизировать количество воздуха, отбираемого из печи:
6.1.2 Назначение системы управления
Целью создания системы управления является необходимость обеспечить наиболее эффективную работу печи с технологической и экономической точек зрения, максимально упростить обслуживание печи и обезопасить ее работу.
Для реализации этих задач на систему управления возложены функции теплового контроля, автоматического регулирования, технологической сигнализации и защиты.
1. Краткое описание технологического процесса обжига керамического кирпича……………………………………………………………………………….
2. Выбор параметров технологического процесса, подлежащих контролю и регулированию…………………………………………………………………….….
3. Разработка и описание функциональной схемы автоматизации……………….
4. Расчёт и выбор технических средств автоматизации
5. Расчёт системы автоматического регулирования основного технологического процесса……………………………………………………………………………….
6. Разработка принципиальной схемы системы автоматического регулирования.
7. Описание принципа работы системы регулирования
9. Список используемых источников
Автоматизация технологических процессов – одно из важнейших направлений технического прогресса всех отраслей нашей республики. В настоящее время средства автоматики получают самое широкое применение в различных сферах деятельности человека.
Уровень промышленного производства определяется степенью автоматизации. Без наличия необходимых средств объективного контроля и управления технологическими параметрами невозможен технический прогресс предприятия и отросли в целом.
Автоматизация дает возможность получить высокую производительность труда, поскольку практически отсутствует зависимость между производительностью и машины и интенсивностью труда человека. Автоматизированные процессы облегчают труд рабочих, улучшают санитарно-гигиенические условия, повышают производительность оборудования, снижают себестоимость, за счет поддержания оптимальных режимов, а также улучшают качества продукции.
Технологические процессы производства кирпича характеризуются высокой тепло- и энергоемкостью, поэтому вопросы автоматизации имеют большое значение как с точки зрения управления технологическими процессами, так и для обеспечения рационального, экономного расходования сырья, материалов, энергоресурсов.
Невозможно получить качественный кирпич без внедрения качественных систем управления и достоверного контроля тепловых процессов, кроме этого, от реализации качественных систем управления существенно зависит и себестоимость готовой продукции.
Поддержание заданного оптимального режима сушки и обжига в производстве кирпича позволяет сократить не только перерасход топлива, но также получить на выходе полуфабрикат или готовое изделие с заданными свойствами.
Так присушке очень важно контролировать температуру сушки и влажность полуфабриката на выходе из сушилки. Если влажность будет гораздо выше допустимых значений, то в результате обжига выйдет брак изделий. Немаловажным является и поддержание температурного режима при обжиге в печи, чтобы на выходе не получить недожог или пережог продукции.
В следствии выше изложенных аргументов можно сделать вывод: необходимо внедрять автоматизированные системы в производственные процессы и в производство в целом, с целью получения на выходе качественного готового продукта с наименьшими материало и топливо – энергетическими затратами.
В настоящее время ведутся работы по автоматизации технологических процессов и производств в направлении комплексной автоматизации, созданию автоматизированных средств управления, на основе микропроцессорной техники. Для повышения эффективности производства в ПСМ создаются и внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). В автоматизированных системах управления воплощены достижения всех предшествующих ступеней развития средств и методов управления технологическими объектами и процессами.
Внедрение АСУТП связано и с внедрением энерго- и ресурсосберегающих технологий и повышает возможности производства по выпуску качественного кирпича с относительно невысокой себестоимостью.
Высокую степень эффективности управления обеспечивает микропроцессорная система технических средств МСТС.
Применение МСТС создает реальную основу для автоматизации технологического процесса производства кирпича.
Его можно использовать как для построения относительно обособленных локальных систем, так и в качестве устройств связи с объектами УСО управляющих вычислительных комплексов УВК, реализованных на базе микро- ЭВМ и малых ЭВМ.
Применение АСУТП в производстве керамического кирпича повышает качество, уменьшает брак, технологические отходы, улучшает условия труда.
Туннельные печи представляют собой обжиговые агрегаты, которые работают по принципу противотока и имеют зоны: подготовки, обжига и охлаждения. В зоне подготовки сырец досушивается и подогревается отходящими из зоны обжига продуктами горения. Затем он перемещается в зону обжига, где подвергается воздействию высоких температур, создаваемых при сжигании топлива, после чего поступает в зону охлаждения.
Принцип работы состоит в том, что по рельсовому пути перемещаются вагонетки с обжиговыми изделиями навстречу теплоносителю. Для обжига в качестве топлива используется природный газ. Максимальная температура обжига – 1010ºC. Каналы обжига печи условно разделяются по длине на 36 позиций с тремя зонами: подготовки, обжига, охлаждения. Нумерация позиции по зонам: форкамера – 0, подготовка – 1…3, обжиг – 14…25, охлаждение – 26…36.
Зона подготовки включает в себя форкамеру, систему отбора дымовых газов, систему рециркуляции.
Форкамера представляет собой шлюз для осуществления проталкивания вагонеток с наименьшим влиянием на аэродинамику печи. Форкамера включает в себя две двери, которые работают поочередно.
Система отбора дымовых газов отбирает вентилятором отработанные газы из канала и выбрасывает в атмосферу.
Система рециркуляции обеспечивает хорошее перемешивание потока и, как следствие, уменьшение температурного перепада по сечению канала, а также более плавный подъем температуры.
Зона подготовки (позиции 8…13) оборудована газовыми горелками Kromschroder, расположенными горизонтально и установленными на боковых стенках печи, с принудительной подачей воздуха на горение. Регулирование температуры осуществляется воздушной заслонкой с электрическим приводом, при этом поддержание соотношения газ-воздух осуществляется пневматическим регулятором. Через один клапан с электромагнитным приводом газ подается на две горелки, расположенные рядом с одной стороны канала печи. На эти горелки подается воздух через одну воздушную заслонку.
Зона обжига оборудована газовыми горелками, расположенными вертикально, с принудительной подачей воздуха на горение.
В каждой позиции зоны обжига расположено 5 горелок. В позициях 14, 15 установлены горелки Kromschroder, оснащенные автоматом управления, который регулирует подачу газа в зависимости от подачи воздуха. Во время толкания вагонеток на этих горелках поддерживается малый факел.
В позициях 16…25 газ на горелки «Вулкан» подается с питающего газопровода через электромагнитный клапаны. Каждая позиция имеет два клапана на все пять горелок: большого и малого диаметра. Регулирование температуры осуществляется за счет изменения времени открытого и закрытого состояния клапанов большого и малого горения, а также за счет изменения подачи воздуха заслонкой с электрическим приводом.
Питающий газопровод защищен схемой автоматики безопасности и аварийной сигнализации.
Воздух на горение забирается воздуховодами после выхлопа сушильного вентилятора и поступает к трем независимым системам подачи воздуха на горение. Первая система снабжает горелки позиции с 8 по 13, вторая – с 14 по 19, третья – с 20 по 25.
Система подачи воздуха на горение включает шесть вентиляторов, воздуховоды и исполнительные механизмы, установленные по одному на каждую позицию. Каждый из вентиляторов может работать как в режиме рабочего, так и в режиме резервного. Постоянно работают три вентилятора.
На время проталкивания механическим толкателем поезда вагонеток прекращается подача газа на горелки с 16 по 25 зоны (кроме 14 и 15) и уменьшается подача воздуха на горение (кроме зон 14, 15). Подача воздуха в минимальном количестве необходима для охлаждения рабочей части горелок и предотвращения выхода их из строя.
Система быстрого охлаждения после зоны обжига (воздушная завеса) подает теплый воздух в рабочее пространство печи (зоны 26, 27). Система содержит один вентилятор и воздуховоды.
Читайте также: